专利名称：一种程控x射线衍射仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种物质微观结构分析的仪器，具体说涉及一种X射线衍射仪装置。
背景技术：
X射线衍射仪是测试、分析和研究物质微观结构的必备仪器。X射线衍射仪是由 X射线发生装置、测角仪、数据计算装置及控制装置所组成，由于控制装置是由单片机及15 块电路板组成的控制系统，其高压控制单元与管理系统没有电气隔离板，线路控制复杂，不 便于调试、安装，降低整机使用寿命。测角仪是衍射仪的核心装置，测角仪安装的步进电机 没有误差自动修正功能，从而影响了测角仪的控制精度。记录单元的文本显示器，无法实现 人机交互，操作不方便。整机电路结构复杂故障率高、不易维修。
发明内容针对现有X射线衍射仪存在的问题，本实用新型提出一种结构简单、控制灵敏度 高、故障率低、维修方便、测量精度高的X射线衍射仪装置。完成上述发明目的所采取的具体技术措施是一种程控X射线衍射仪，包括X射 线发生装置、测角仪、伺服电机、冷却及传动装置，其特征是在X射线衍射仪上装有程控装 置，其结构是在壳体(1)内装有常规的X射线发生装置(2)、测角仪(3)，测角仪(3)驱动 轴连接伺服电机(4)传动轴，伺服电机(4)信号输出输入端联接程控装置上的T电机插座 (59)；程控装置(5)的结构是在程控装置壳体(51)正面板上安装有触摸屏(52)、急停开 关(53)、三种指示灯(54)，在程控装置壳体(51)的后面板上装有电源和各种控制插座，控 制插座上的接脚除按常规联接电源线路外并与PLC控制电路接脚相联接，其设有的插座及 联接关系是F1、F2、F3保险丝座(55)；光闸控制插座(57)上的接脚1联接光闸电源，接脚 2联接PLC-2M接脚，接脚3联接PLC-2L接脚，接脚4联接PLC-12. 1接脚，光间控制插头插 入光闸控制插座内；铅门插座(58)上的接脚1联接PLC-IL+接脚，接脚2联接PLC-12. 7， 铅门控制插头插入铅门控制插座内；T电机控制插座(59)上的接脚1联接PLC-IL接脚，接 脚3联接PLC-Q0. 3接脚，接脚4联接PLC-Q0. 0接脚，接脚5联接PLC-1M接脚，T电机控制 插头插入T电机控制插座内；滤波电源插座(510)联接外部电源，接地端子(511)联接地 线；水泵控制插座(512)上的接脚3联接PLC-2L接脚，接脚4联接PLC-12.6接脚，接脚5 联接PLC-Q2. 4接脚，接脚6联接PLC-2M接脚，水泵控制插头插入水泵控制插座内；ΑΙ/Α0 插座(513)上的接脚1联接PLC-B+接脚，接脚2联接PLC-A+接脚；电源管理插座(514)上 的接脚2联接PLC-2M接脚，接脚3联接PLC-VO接脚，接脚4联接PLC-Vl接脚，接脚5联 接PLC-2M接脚；2T电机插座(515)上的接脚1联接PLC-IL接脚，接脚3联接PLC-Q0. 4， 接脚4联接PLC-Q0. 1接脚，接脚5联接PLC-IM接脚，2T电机连接在测角仪(3)上；限位插 座(56)脚1联接PLC-12. 5，脚2联接PLC-12. 3，脚3联接PLC-1L，脚4联接PLC-1M，脚5 联接PLC-12. 4，脚6联接PLC-10. 1，脚7联接PLC-10. 0，脚8联接PLC-12. 0，并设有走线孔(516)；在程控装置壳体(51)内装有可编程序控制器(526)，电路联接关系是PLC (526)输 出接口联接EM232CN模拟量扩展模块(527)，EM232CN模拟量扩展模块(527)输出接口联接 EM232CN模拟量扩展模块(528)，模拟量扩展模块(528)输出接口联接EM223数字量扩展模 块(529)，EM223数字量模块(529)的输入端12. 0及12. 3联接限位插座(56)上的8脚与 2脚；PLC (526)的10. 3输入端联接放大板(517)，放大板(517)安装在放大板防护罩(530) 下，放大板(517)信号输入接口联接计数器探头能谱脉冲信号接口，PLC(526)的EM223数字 量模块(529)的12. 1输入端联接光闸控制插座(57)，模拟量扩展模块(528)输出A+及B+ 及模拟量扩展模块(528)输出VO及Vl联接隔离板(522)，隔离板(522)输出端联接常规电 路高压板(518)，高压板(518)输出端联接计数器；PLC(526)的端口 PORTO联接计算机，电 源板(519)输出端联接变压器(521)的2脚与4脚，变压器(521)输出端18脚、19脚联接 高压板(518)电源15V输入端，12脚、13脚联接放大板(517) 8V电源输入端，14脚、15脚联 接放大板(517) 15V电源输入端，16脚、17脚联接放大板(517) 20V电源输入端，变压器523 输出端53脚、52脚联接光间控制板14V电源输入端，51脚、50脚联接光间控制板35V电源 输入端，44脚、43脚联接隔离板(522) 15V电源输入端，42脚、41脚联接隔离板(522) 15V电 源输入端，74脚、75脚联接隔离板(522) 15V电源输入端。本实用新型的有益效果由于安装可编程序控制器及三重无干扰隔离保护使该仪 器性能更加优越，故障率极低，并延长整机使用寿命。控制测角仪的电机采用一体化电机，由高精度全闭环矢量驱动伺服系统来完成， 包含的32位RISC微处理，高分辨磁性编码器能将极小的运动位置误差自动修正，确保其测 量结果的准确度。记录单元为真彩色触摸屏，实现人机交互，保护功能齐全，操作非常方便， 立体感极强的动画设计更加人性化，更加直观，便于操作者的使用及判断故障信息等。本实用新型设计硬件、软件功能齐全，能灵活地适应物质微观结构的各种测试、分 析和研究工作。

图15是本实用新型程序控制流程图。
具体实施方式
结合附图说明本实用新型的结构。一种程控X射线衍射仪，如图1，图2所示，在壳体1内装有常规的X射线发生装 置2、测角仪3，测角仪3驱动轴连接伺服电机4传动轴，伺服电机4信号输出输入端联接程 控装置上的T电机插座59 ；程控装置5的结构是如图3所示，在程控装置壳体51正面板 上安装有触摸屏52、急停开关53、三种指示灯54 ；在程控装置壳体51的后面板上装有电源 和各种控制插座，如图4所示，F1、F2、F3保险丝座55、限位插座56、光闸控制插座57、铅门 插座58、T电机控制插座59、滤波电源插座510、接地端子511、水泵控制插座512、AI/A0插 座513、电源管理插座514、2T电机插座515、走线孔516。控制插座上的接脚除按常规联接 电源线路外并与PLC控制电路接脚相联接，如图7所示。其设有的插座及联接关系是F1、 F2、F3保险丝座55，安装规格保险丝；光闸控制插座57上的接脚1联接光闸电源，接脚2 联接PLC-2M接脚，接脚3联接PLC-2L接脚，接脚4联接PLC-12. 1接脚，用于光间检测，光 闸控制插头插入光闸控制插座内；铅门插座58上的接脚1联接PLC-IL+接脚，接脚2联接 PLC-12. 7，用于铅门检测，铅门控制插头插入铅门控制插座内；T电机控制插座59上的接脚 1联接PLC-IL接脚，接脚3联接PLC-Q0. 3接脚，为T电机方向控制，接脚4联接PLC-Q0. 0 接脚，为步进脉冲控制，接脚5联接PLC-IM接脚，T电机控制插头插入T电机控制插座内； 滤波电源插座510是外接电源插座，接地端子511，联接地线；水泵控制插座512上的接脚3 联接PLC-2L接脚，接脚4联接PLC-12. 6接脚，为水流量检测，接脚5联接PLC-Q2. 4接脚， 为水流量指示灯控制，接脚6联接PLC-2M接脚，水泵控制插头插入水泵控制插座内；ΑΙ/Α0 插座513上的接脚1联接PLC-B+接脚，接脚2联接PLC-A+接脚；电源管理插座514上的 接脚2联接PLC-2M接脚，接脚3联接PLC-VO接脚，为千伏控制，接脚4联接PLC-Vl接脚， 为毫安控制，接脚5联接PLC-2M接脚；2T电机插座515上的接脚1联接PLC-IL接脚，接 脚3联接PLC-Q0. 4为T电机方向控制，接脚4联接PLC-Q0. 1接脚，为步进脉冲控制，接脚 5联接PLC-IM接脚，2T电机连接在测角仪3上；限位插座56脚1联接PLC-12. 5，脚2联 接 PLC-12. 3，脚 3 联接 PLC-1L，脚 4 联接 PLC-1M，脚 5 联接 PLC-12. 4，脚 6 联接 PLC-10. 1， 脚7联接PLC-10. 0，脚8联接PLC-12. 0。在程控装置壳体51内装有放大板517、高压板 518、电源板519、2A开关电源520、R30VA变压器521、隔离板522、R40VA变压器523、2A开 关电源524、3A开关电源525、S7-200可编程序控制器(PLC) 526及EM232CN模拟量扩展模 块527、EM232CN模拟量扩展模块528、EM223CN数字量模块529，如图5所示，电路联接关系 如图8所示，PLC526输出接口联接EM232CN模拟量扩展模块527，EM232CN模拟量扩展模块 527输出接口联接EM232CN模拟量扩展模块528，EM232CN模拟量扩展模块528输出接口联 接EM223CN数字量扩展模块529，PLC的EM223数字量模块529的输入端12. 0及12. 3联接 限位插座上的8脚与2脚，PLC的10. 3输入端联接放大板517，放大板517安装在放大板防 护罩530下，如图6所示，放大板517信号输入接口联接计数器探头能谱脉冲信号接口，PLC 的EM223数字量模块529的12. 1输入端联接光闸控制插座。PLC的EM232CN模拟量扩展模 块527输出千伏取样(A+)及毫安取样(B+)及EM232CN模拟量扩展模块528输出千伏设定 (VO)及毫安设定(Vl)联接隔离板522，隔离板电路图如图11所示。隔离板522输出端联接常规电路高压板518，隔离板电路的作用是将输出端与输入端实现电气隔离，即将高压电源 与PLC的工作电源隔离开，以避免高压电源对PLC产生干扰。高压板518输出端联接计数 器，PLC的端口 PORTO联接计算机。电源板519为常规电源电路，电源板519输出端联接变 压器521，变压器521输出端给高压板提供15V电源和放大板8V、15V、20V电源，变压器523 输出端给光闸控制板提供14V、35V电源，给隔离板提供15V电源。如图14所示，开关电源 520的2脚与5脚是220V电源，是开关电源的工作电压，开关电源520的0脚接至机壳，开 关电源520的69脚与70脚是给伺服电机2T提供+24V工作电压。开关电源524的2脚与 5脚是220V电源，是开关电源的工作电压，开关电源524的0脚接至机壳，开关电源524的 71脚与72脚是给伺服电机T提供+24V工作电压的。开关电源525的2脚与5脚是220V 电源，是开关电源的工作电压，开关电源525的0脚接至机壳，开关电源525的6脚与7脚 是给给PLC提供+24V工作电压的。程序控制流程如图15所示，程控X射线衍射仪运行按常规使用方法启动电源，程 控装置5内的PLC按事先编入的操作程序启动系统初始化01，打开软件分析界面，当置入被 检物后系统进入命令接收程序02，正常运行至联机程序03，样品、光源与计数器分别搜索 零点，此时没有接收命令，程序返回上一程序，启动联机程序后进入连续扫描程序04，对检 测样品进行连续扫描，连续扫描结束程序进入阶梯扫描程序05，梯扫描程序结束程序进入 寻峰扫描程序06，完成后程序进入能谱测量程序07，根据测量结果通过高压命令程序08发 出调整指令，完成后程序返回系统初始化程序。系统进入初始化以后打开软件分析界面，首先进行联机将样品、光源与计数器调 到合适角度，然后可对样品进行连续扫描、阶梯扫描及寻峰扫描以准确分析样品的成分。
权利要求一种程控X射线衍射仪，包括X射线发生装置、测角仪、伺服电机、冷却及传动装置，其特征是在X射线衍射仪上装有程控装置，其结构是在壳体(1)内装有常规的X射线发生装置(2)、测角仪(3)，测角仪(3)驱动轴连接伺服电机(4)传动轴，伺服电机(4)信号输出输入端联接程控装置上的T电机插座(59)；程控装置(5)的结构是在程控装置壳体(51)正面板上安装有触摸屏(52)、急停开关(53)、三种指示灯(54)，在程控装置壳体(51)的后面板上装有电源和各种控制插座，控制插座上的接脚除按常规联接电源线路外并与PLC控制电路接脚相联接，其设有的插座及联接关系是F1、F2、F3保险丝座(55)；光闸控制插座(57)上的接脚1联接光闸电源，接脚2联接PLC 2M接脚，接脚3联接PLC 2L接脚，接脚4联接PLC 12.1接脚，光闸控制插头插入光闸控制插座内；铅门插座(58)上的接脚1联接PLC 1L+接脚，接脚2联接PLC 12.7，铅门控制插头插入铅门控制插座内；T电机控制插座(59)上的接脚1联接PLC 1L接脚，接脚3联接PLC Q0.3接脚，接脚4联接PLC Q0.0接脚，接脚5联接PLC 1M接脚，T电机控制插头插入T电机控制插座内；滤波电源插座(510)联接外部电源，接地端子(511)联接地线；水泵控制插座(512)上的接脚3联接PLC 2L接脚，接脚4联接PLC 12.6接脚，接脚5联接PLC Q2.4接脚，接脚6联接PLC 2M接脚，水泵控制插头插入水泵控制插座内；AI/A0插座(513)上的接脚1联接PLC B+接脚，接脚2联接PLC A+接脚；电源管理插座(514)上的接脚2联接PLC 2M接脚，接脚3联接PLC V0接脚，接脚4联接PLC V1接脚，接脚5联接PLC 2M接脚；2T电机插座(515)上的接脚1联接PLC 1L接脚，接脚3联接PLC Q0.4，接脚4联接PLC Q0.1接脚，接脚5联接PLC 1M接脚，2T电机连接在测角仪(3)上；限位插座(56)脚1联接PLC 12.5，脚2联接PLC 12.3，脚3联接PLC 1L，脚4联接PLC 1M，脚5联接PLC 12.4，脚6联接PLC 10.1，脚7联接PLC 10.0，脚8联接PLC 12.0，并设有走线孔(516)；在程控装置壳体(51)内装有可编程序控制器(526)，电路联接关系是PLC(526)输出接口联接EM232CN模拟量扩展模块(527)，EM232CN模拟量扩展模块(527)输出接口联接EM232CN模拟量扩展模块(528)，模拟量扩展模块(528)输出接口联接EM223数字量扩展模块(529)，EM223数字量模块(529)的输入端I2.0及I2.3联接限位插座(56)上的8脚与2脚；PLC(526)的I0.3输入端联接放大板(517)，放大板(517)安装在放大板防护罩(530)下，放大板(517)信号输入接口联接计数器探头能谱脉冲信号接口，PLC(526)的EM223数字量模块(529)的I2.1输入端联接光闸控制插座(57)，模拟量扩展模块(528)输出A+及B+及模拟量扩展模块(528)输出V0及V1联接隔离板(522)，隔离板(522)输出端联接常规电路高压板(518)，高压板(518)输出端联接计数器；PLC(526)的端口PORTO联接计算机，电源板(519)输出端联接变压器(521)的2脚与4脚，变压器(521)输出端18脚、19脚联接高压板(518)电源15V输入端，12脚、13脚联接放大板(517)8V电源输入端，14脚、15脚联接放大板(517)15V电源输入端，16脚、17脚联接放大板(517)20V电源输入端，变压器523输出端53脚、52脚联接光闸控制板14V电源输入端，51脚、50脚联接光闸控制板35V电源输入端，44脚、43脚联接隔离板(522)15V电源输入端，42脚、41脚联接隔离板(522)15V电源输入端，74脚、75脚联接隔离板(522)15V电源输入端。
专利摘要一种程控X射线衍射仪，其结构是在壳体内装有常规的X射线发生装置、测角仪，测角仪驱动轴连接伺服电机传动轴，伺服电机信号输出输入端联接程控装置，在程控装置壳体内装有放大板、高压板、电源板、隔离板、S7-200可编程序控制器PLC，PLC的端口PORTO联接计算机。由于安装可编程序控制器及三重无干扰隔离保护使该仪器性能更加优越，故障率极低，并延长整机使用寿命。控制测角仪的电机采用一体化电机，由高精度全闭环矢量驱动伺服系统，高分辨磁性编码器能将极小的运动位置误差自动修正，确保其测量结果的准确度。记录单元实现人机交互，保护功能齐全，操作方便、直观，便于操作者的使用及判断故障信息等。适应物质微观结构的测试、分析和研究工作。
文档编号G01N23/20GK201681059SQ20102019698
公开日2010年12月22日 申请日期2010年5月20日 优先权日2010年5月20日
发明者张国浩 申请人:丹东通达科技有限公司