基于TIA的区域γ辐射监测系统.pdf

工业仪表与自动化装置
2011年第4期
基于TA的区城γ辐射监条免
王希涛,新根,刘倍,徐园,陈法国,乔莉
(中国辐射防护研究院,太原03000)
摘要:介绍了一种基于TA的区域γ辐射监测系统,过程控制简单而安全,方便信息网络和现
场总线及仪表的集成,模块化设计,系统扩展性强,实现了管控一体化,对辐射监测系统国产化具有
积极作用。
关键词:TMA;区城γ;辐射监测; PROFINET
中图分类号:TP277文献标志码:A文章编号:1000-0682(2011)04-0034-04
Area y radiation monitoring systems based on TIA
WANG Xitao, JIN Gen, LU Bei, XU Yuan, CHEN Faguo, QIAO Li
( China Institute for Radiation Protection, Taiyuan 030006, China)
Abstract: This paper introduces a kind of area y radiation monitoring systems based on TA. It fea-
tures simple and safe process control, easy integration of information network, field bus and field instru
mentation, modular design and powerful system expansion, implements management and control integra-
tion, Is positive Importance for localization of radiation monitoning system
Key words: TIA; area y; radiation monitoring; PROFINET
0引言
成,使TA对整个自动化市场的产品和服务范围
真正开放。
我国区域γ辐射监测系统普遍存在着技术陈
TIA优化了所有部件间的相互影响,可以使企
日、测量误差大、量程窄、寿命短、信号多数仍然是模业现有的潜能得到最大限度的利用,同时也提高了
拟量传输、线缆布设繁杂等特点;而目前市场上的区组态工程师、程序员、操作员以及服务人员的工作效
域γ辐射监迥系统在容错性、可靠性、可维护性、远率。TA使所有的自动化结构(直到现场的各个部
距离数据传输等方面,往往能力不足,特别是系统大件)都是清晰和透明的,用户能快速完成过程的优
多独立运行,很难与工业控制领域普遍使用的PLC、化、扩展和调整,将生产中断的可能性降到最低,大
DCS接口,难于系统集成。
大提高其在工厂的可用性。
为有效地解决上述问题,该文提出了“基于TIA1.2系统配置
的区域γ辐射监测系统”。
如图1所示,区域γ辐射监测系统分三级:就地
1总体设计
处理、过程控制和区域管理,采用10M/100M/
1000M工业以太网结构。每个区域的各个LPU(Lo
1.1TIA概述
cal Processing Uni证就地处理单元)采集并处理现场
TIA( Totally Integrated Automation全集成自动的相应γ探头传来的信号,通过该区域的网络交换
化)集高度的集成统一性和前所未有的开放性于机实现信息共享,过程控制单元集中处理该区域的
身,采用统一的编程组态环境、高度一致的数据信息,操作站提供人机交互功能,中央控制室实现数
集成和标准化的网络体系结构,使TA为企业实据的全局管理功能。
现了横向和纵向信息集成;领先的通信标准、基于1.3TA模块及软件选型
组件的自动化技术、PC自动化解决方案和∏集
A模块及软件采用德国西门子的TA产品,
已在国内石油、化工、钢铁等行业得到广泛的应用。
收稿日期:2011-01-18
西门子很多产品已在国内生产,性价比较高,维护
作者简介:王希涛(1974),男,山东巨野人,硕士,助理研究员,
方便。
研究领域为工业自动化,辐射防护
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工业仪表与自动化装置
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服务器
区域管理
中块控制室
B65 2s
操作站1-1
操作站1-L
操作站1-1!
操作站1-L
交换机
交换机
工业以太网
过程控制
交换机
交换机
号区域
M号区城
PLC控制室
控制室i
中?=??ー?ー?ー?ー?ー?
LPU I-M
LPU)-1
M
就地处理
探头
探头
探头
探头
图1系统配置
LPU采用紧凑型PICS7-1200,是西门子20092.2γ探头电路原理
年5月18日推出的全新小型PIC。该PIC具有模
γ探头电路原理如图2所示,为扩宽测量范围
块化、结构紧凑、功能全面等特点,具有可扩展的灵同时减小误差,γ探头电路采用2个γ探测器,低量
活设计,符合工业通信最高标准的通信接口,以及全程段用高灵敏度γ探测器,高量程段用低灵敏度γ
面的集成工艺功能,因此它可以作为一个组件集成探测器。γ探测器与y光子作用,产生极微弱的脉
在完整的综合自动化解决方案中。LPU所需控制点冲信号,经电荷灵敏前置放大器与主放大器两级放
数不多,该PLC足以胜任,且所需空间小,性价大,脉冲幅度可达到预定大小,经甄别成型电路,获
比高。
得稳定整齐的方波脉冲信号,利于LPU处理。
过程控制单元根据0的多少,可选用小型
偏置电压设置
高量程电路
PLC(如S7-200CN)、中型PLC(如S7-300)或大
值设置
型PLC(如S7-400)。
低灵敏度、电荷灵敏
软件选择与PIC配套的TA软件。如S7-
x测器」「气前置放大器主放大器紙别成型
1200选择 TIA Portal V10.5_SP2,该软件已有简体中
光学测试「电子学测试
温度测量
文版。
偏置电压设置
低量程电路
阈值设置
2γ探头
的数→放十主放大→国则?-
2.1MC(蒙特卡罗)方法模拟和实验测试γ探测
器性能
电子学测试
振动测量
γ探测器的性能(如:能响、探测效率、测量范
图2γ探头电路原理图
围、温度稳定性及多探测器组合性能等)直接影响
通过偏置电压设置电路,可以调整γ探测器的
系统的性能。改变γ探测器的测量条件,通过MC反向工作电压,改变探测效率。通过阈值设置电路,
方法模拟和实验测试数据,确定γ探头电路。能响根据噪声大小设定甄别成型电路的合适阈值。
在MC软件(MCNP4)指导下,改变屏蔽体的组合、
通过IPU,产生设定幅度与宽度的脉冲信号,可
材质和开孔方法,试验验证直到满足系统测量要求。对γ探头电路进行电子学测试。通过IED灯,可对