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倍福kl1501數(shù)字量端子原裝BECKHOFF倍福PLCLIGO 天文臺的干涉儀研究站基于 PC 的控制系統(tǒng)中 主要使用的是結(jié)構(gòu)化文本（ST），而其它研究設(shè)備使用的則是用 C++ 或 Python 創(chuàng)建的代碼。 在監(jiān)測功能實現(xiàn)方面，LIGO 使用各種倍福面板型 PC，包括一臺多點 觸控面板 CP2215。它們被安裝在干涉儀的真空控制器處，便于實現(xiàn) 過程監(jiān)測和泵控制以及其它功能。“我們更換的昂貴的設(shè)備是真空 系統(tǒng)，因此我們必須不斷監(jiān)測工業(yè) PC 還控制三個步進電機 — 兩個用于四極動子，一個用 于移相器。移相器電機與伺服驅(qū)動器同步運行，并校正各個波蕩器單 元之間電子和光子束的相位。針對所需的 I/O 數(shù)據(jù)，每個波蕩器單元 提供 35 個 EtherCAT 端子模塊、模擬量和數(shù)字量 I/O、以及脈沖、編碼 器和橋接端子模塊。

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總體來說，基于 PC 的控制解決方案由三臺 19 英 寸抽拉式工業(yè) PC C5210、91 臺控制柜式 PC C6925、182 個 AX5206 伺 服驅(qū)動器、364 個 AM3052 伺服電機以及約 3200 個 EtherCAT 端子模塊 構(gòu)成。 據(jù) Suren Karabekyann 博士介紹，其結(jié)果是為 91 波蕩器單元構(gòu)成了一 個結(jié)構(gòu)緊湊、功能強大的控制系統(tǒng)：“無風(fēng)扇型控制柜式 PC C6925 非常緊湊。倍福kl1501數(shù)字量端子原裝BECKHOFF倍福PLC這是我們能找到的具有足夠的計算能力來處理一個波蕩器 單元內(nèi)所有控制任務(wù)的小單元。這些操作包括用于控制磁鐵結(jié)構(gòu)的 主從軸之間的高精度同步，以及在磁鐵距離變化方面移相器的精確同 步。

用于實現(xiàn) STO 和 SS1 安全功能的 AX5206 伺服驅(qū)動器的 TwinSAFE 選項卡 AX5801 提供的系統(tǒng)集成的安全技術(shù)具有更多優(yōu)點。這種高性 能的控制和驅(qū)動技術(shù)能夠定位重量較重的組件，如具有高磁力（約 100000 N = 10 噸）的波蕩器磁鐵結(jié)構(gòu)，或重約 60 公斤的四極動子， 以確保精度達到微米。”Suren Karabekyan 博士總結(jié)道：“EtherCAT 通 訊是我們設(shè)施的關(guān)鍵部分。它讓我們能夠配置一個非常強大和可靠的 具有冗余環(huán)形拓撲結(jié)構(gòu)的控制系統(tǒng)，即使在一個大型裝置中，如我們 的設(shè)施。總體而言，這是一個經(jīng)濟高效的解決方案，這一點在由公共 研究資助研究項目的背景下特別重要。此外，我們總是隨時能夠從倍 福專家那里得到支持。工業(yè)自動化在探測服務(wù)領(lǐng)域的應(yīng)用 在漢福德和利文斯頓探測器的研究過程中，基于 PC 的控制系統(tǒng)和 EtherCAT 被用作高速通訊系統(tǒng)。

來自漢福德區(qū)的 Daniel Sigg 和 Richard McCarthy 負責(zé)自動化技術(shù)的實施工作。LIGO *科研人員 Daniel Sigg 解釋道：“基于 PC 的控制技術(shù)用于干涉儀臂末端處基于伺服的激光 控制系統(tǒng)。激光干涉儀被安置在 L 形超高真空系統(tǒng)中，該系統(tǒng)體積非 常龐大，位于漢福德的系統(tǒng)支柱長度為 2 千米，而位于文斯頓的支柱 長度則為 4 千米。因此，該應(yīng)用中的遠程控制，包括用于穩(wěn)定激光頻 率的伺服控制，是一個關(guān)鍵要求。我們還應(yīng)用 EtherCAT 技術(shù)實現(xiàn)了高 度復(fù)雜的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。” 基于 PC 的控制系統(tǒng)主要的任務(wù)是監(jiān)測研究設(shè)備，這包括配電系統(tǒng) 的時序控制，系統(tǒng)通過 RS232 或 RS485 發(fā)送大量研究數(shù)據(jù)以進行診 斷，然后將這些數(shù)據(jù)傳輸?shù)礁呒墑e的 EtherCAT 系統(tǒng)中。LIGO 天文 臺*電氣工程師 Richard McCarthy 解釋說道：“我們知道這可以用 傳統(tǒng) PLC 完成，但為了簡化項目中涉及到的那些系統(tǒng)，我們采用了基 于 PC 的控制技術(shù)。

”LIGO 天文臺以前使用的自動化和 I/O 系統(tǒng)采用 的不是模塊化結(jié)構(gòu)，而且靈活性差，不足以適應(yīng)常規(guī)的系統(tǒng)更新和擴 展。由于需要頻繁地對科學(xué)研究設(shè)備進行修改和改進，因此控制技術(shù) 的靈活性成為了關(guān)注的重點。 EtherCAT 系統(tǒng)用作所有組件的集成式現(xiàn)場總線系統(tǒng)，包括 I/O、安全技 術(shù)和步進電機。LIGO 天文臺還開發(fā)了許多自己的 EtherCAT 設(shè)備，以實 現(xiàn)測量和數(shù)據(jù)分析。此外，EtherCAT 和 TwinCAT 3 自動化軟件中 的多協(xié)議通訊確保研究項目中涉及到的大學(xué)和組織可以隨時訪問測量 數(shù)據(jù)。Daniel Sigg 和 Richard McCarthy 通過 TwinCAT ADS 在 LIGO 控制室 屏幕上創(chuàng)建直觀的可視化界面。TwinCAT 3 自動化軟件集成在 Microsoft Visual Studio® 中并可使用各種編程語言，具有很大的靈活性，并提供 大量的編程工具。