门控系统

门控系统（共8篇）

门控系统 篇1

1 屏蔽门控制子系统的构成

地铁屏蔽门控制子系统由以下几个主要部分构成:中央接口盘 (PSC) 、单元控制器 (PEDC) 、就地控制盘 (PSL) 、门控单元 (DCU) 组、接口模块、通讯介质及通讯接口等设备。每侧站台屏蔽门具有独立的一套逻辑控制单元, 为一个相对独立的控制子系统。每一套标准的逻辑控制单元, 包含30个门控单元 (DCU) , 用于控制30扇滑动门的开关。门控单元在每个控制子系统中, PSC至每个门单元的控制回路分为两种, 一种为硬线回路, 另一种为软线回路。在系统运行中, 硬线回路应为优先级回路, 而软线回路的故障不能影响硬线回路及电气安全回路的正常工作。每个车站的两个 (或三个) 单元控制器 (PEDC) 及单元控制器 (PEDC) 与系统内其它设备、接线端子、接口设备、单元控制器 (PEDC) 的控制配电回路以及监视设备组合成一个中央接口盘 (PSC) 。

2 门控单元 (DCU) 的组成及功能

2.1 门控单元 (DCU) 的组成

⑴门控单元 (DCU) 是滑动门电机的控制装置, 每对滑动门单元均配置一个门控单元 (DCU) , 并安装在门体上部的顶箱内。门控单元 (DCU) 由CPU组、存储单元、接口单元及相关软件等组成。

⑵门控单元 (DCU) 配置自动/手动/隔离转换开关的控制输入接口。

⑶门控单元 (DCU) 配置就地手动开门/关门按钮的控制输入接口。

⑷门控单元 (DCU) 配置滑动门门锁四个行程检测开关、滑动门状态指示灯、蜂鸣器。

⑸门控单元 (DCU) 配置应急门逃生装置行程检测开关。

⑹门控单元 (DCU) 配置现场总线接口。

⑺门控单元 (DCU) 配置用于开/关门命令及PSL相关功能回路的接口。

⑻门控单元 (DCU) 配置手提电脑接口, 以便于调试人员对单个门单元进行软件调试及试验。

2.2 门控单元 (DCU) 的功能

⑴信号来源:地铁屏蔽门系统正常运营时, 由信号系统向中央接口盘 (PSC) 发送开关门命令, 中央接口盘通过每侧屏蔽门的单元控制器 (PEDC) 向门控单元 (DCU) 发送开关门命令。

⑵开关时间:开门过程必须能够在2.5s内完成, 且可以在2.5~3.5s间可调;关门过程必须能够在3.2秒内完成, 且可以在3.2~4.0s间可调。

⑶障碍物探测:滑动门关门力应不超过150N。关门受阻时, 门操作机构应能感觉到有障碍物存在并释放关门力, 关门过程中遇到障碍物关门力马上释放, 门停顿2s (0~10秒范围内可调) 后再重关门, 重复关门三次门仍不能关闭, 滑动门停止动作等待处理, 并对故障进行报警。障碍物探测应能探测到最小的障碍物5mm (厚度) ×40mm (宽度) 的钢板。

⑷应急状态:滑动门在轨道侧设有手动解锁装置, 如电源供应或控制系统故障门不能自动打开时, 乘客可从轨道侧手动打开滑动门;同时, 设置在每侧屏蔽门的应急门亦可打开。此时, 滑动门门锁上的行程检测开关和应急门逃生装置上的行程检测开关分别可以检测门的状态并反馈给门控单元 (DCU) 。

⑸滑动门在关门过程中, 门状态指示灯频闪, 蜂鸣器报警;开门过程中, 门状态指示灯频闪, 门全开时指示灯常亮。

3 门控单元 (DCU) 的硬件配置与电气接线原理图

3.1 门控单元 (DCU) 的硬件配置

PCC选用B&R 2003系统。2003系统是B&R 2000系列PCC中的一款小型的可编程计算机控制器, 采用模块式结构, 可根据不同的系统规模选用不同档次的CPU模块、电源模块、I/O模块、通讯模块和其他特殊功能模块, 以搭积木的方式即可构成一个智能控制系统的硬件平台。本控制方案选用的底板模块为BP705, CPU模块为CP474, 电源模块为PS425, 数字量输入模块为DI439.7, 数字量输出模块为DO720。

电机控制器选用B&R ACOPOS伺服驱动控制器, 型号为8V1060伺服驱动器。电机选用B&R电机, 型号为B&R 8LSA25。

3.2 门控单元 (DCU) 的电气接线原理图

如图1、图2、图3。

4 门控单元 (DCU) 的软件实现

门控单元PCC的软件实现是基于B&R Automation Studio (AS) 软件平台完成的。该平台支持梯形图LAD、指令表IL、结构文本ST、顺序功能图SFC、B&R Automation Basic (AB) 、Ansi C等6种编程语言。AS还打包提供了一些常用的以及部分特殊功能的函数库与功能块, 使得程序的开发较为便捷。

门控单元 (DCU) 的PCC采用分时多任务的操作系统, 将任务定性的分为不同的等级, 不同的任务等级设置不同的循环时间, 使任务的处理具有一定的优先级区别。对实时性要求较高的任务可设置为高等级, 相对地对时间要求没那么严格的任务可设置为较低等级的任务。这样就可保证系统对一些中断请求实时快速响应。

典型的滑动门开关门过程控制逻辑和障碍物探测控制逻辑框图见图4、图5、图6。

5 结束语

该门控单元 (DCU) 控制方案已经在地铁屏蔽门系统的样机上安装调试, 现已正常运行30几万次加速寿命试验, 运行效果良好, 精度较高, 稳定性较好。该系统可通过AS软件方便的调整系统参数, 能实时显示多组速度曲线、扭矩曲线、温度曲线, 使用方便。

摘要：本文简单介绍了地铁屏蔽门系统中门控单元的组成及功能, 实现控制的硬件配置和电气接线原理, 并给出了软件实现的逻辑框图。

关键词：地铁屏蔽门,门控单元 (DCU) ,PCC

参考文献

[1]齐蓉.可编程计算机控制器原理及应用[M].西安:西北工业出版社, 2002.

[2]陈韶章.地下铁道站台屏蔽门系统.北京:科学出版社, 2005.

门控系统 篇2

1、将学校控烟工作纳入部门全面质量管理范畴；

2、组织实施学校控烟方案、工作计划，规章制度及参与控烟干预活动；

3、开展控烟相应知识和技能培训；

4、落实无烟环境，对存在的问题及时纠正；

5、做好控烟宣传工作；

6、完成学校控烟领导小组交办的其它控烟工作。

7、学校办公室（柴等鹏主任负责）：内设控烟办公室，在控烟领导小组领导下落实控烟工作的具体实施，统筹协调相关科室、部门的控烟工作，参与督查和效果评价，负责创建无烟医院资料组织。推广和交流先进的控烟经验。

8、后勤保卫处（杨升群、李鹏飞主任负责）：在控烟领导小组领导下，积极参与创建无烟校园工作。负责校园禁烟标志张贴、控烟巡视和校园公共场所的卫生工作，确保公共场所不发现烟蒂。参与控烟工作督查和效果评价。

10、教务处（王松、张爱娥主任负责）：在控烟领导小组领导下，积极参与创建无烟校园工作。负责管理教学区控烟工作，参与控烟工作督查和效果评价。

11、德育处（刘一庆、李建军主任负责）：在控烟领导小组领导下，积极参与创建无烟校园工作。负责管理班级和校园控烟工作，参与控烟工作督查和效果评价。

12、团委（刘天负责）：在控烟领导小组领导下，积极参与创建无烟校园工作。负责管理初中部学生管理区工作，参与控烟工作督查和效果评价。

门控系统 篇3

关键词：PET/CT,呼吸门控,呼吸运动

0 引言

肺癌是常见的恶性肿瘤,也是死亡率增长最快的恶性肿瘤[1,2]。早期诊断与早期干预对肺癌的治疗有着重要意义。研究表明,PET/CT在筛查癌症的准确率上相比常规检查手段优势明显。2005 年,Shim等[3]在对106 名非小细胞肺癌志愿者的检查中发现,CT的肺癌检出率为79%,PET/CT的肺癌检出率为86%。更早的2003 年,Lardinois[4]在对49 例非小细胞肺癌的临床试验中发现,CT的肺癌检出率为58%,PET/CT的检出率为88%。

然而,PET的结构成像性能不如CT和MRI。临床研究表明, 患者的呼吸运动是造成PET成像图像模糊的重要原因之一,将会导致图像质量的严重下降,进而对医生的诊断结果造成影响。

成年人的呼吸频率为12~20 Hz,在PET/CT临床应用中,进行CT全身扫描的时间为0.15~5 s,受呼吸运动影响不大。PET扫描部分用时在2 min以上,并且受成像原理的制约,得到的是多个呼吸周期的平均图像。在此期间肺部呼吸运动将带动患者的心、肝、胰等各个器官不同幅度地运动(幅度最大可达4 cm,纵轴和矢状轴方向速度最大可达13.3 mm/s),而且伴随注射到其中的放射源的扩张和弥散运动使得PET图像不可避免要产生运动模糊。CT衰减校正伪影也是PET/CT图像呼吸运动伪影的另一个来源。在PET/CT系统中, CT扫描得到的组织密度图像是进行PET/CT图像衰减校正的基础,用近似实时成像的CT对平均后的PET图像做衰减校正必然会产生误差[5]。

临床表明,PET/CT的呼吸运动产生的伪影对肺癌细胞(直径大约几毫米)的早期诊断影响较大。因此,对患者的呼吸运动进行有目的的控制是很有必要的。

目前技术较为成熟并在临床上得到应用的呼吸控制技术主要有以下几种:

(1)被动加压技术。该技术较为简单,是在扫描前采用各种装置固定患者体位,对其胸腹部进行加压,从而减少患者各器官的运动幅度,进而达到限制肺部肿瘤运动的目的。其缺点在于扫描前准备工作较多,会给患者带来不适,对呼吸运动造成的影响改善有限[6]。

(2)深吸气后屏气技术。该技术是目前临床最主要的呼吸控制技术,要求患者在治疗前深吸一口气,保持屏气直到某一检查环节结束。此技术的缺点在于,只能一定程度上限制患者呼吸运动的幅度,无法有效消除呼吸运动的影响[7],因此不适用于年老或者肺功能不全的患者。而且患者呼气的时机很难受控,容易对诊断造成负面影响,临床上成功率普遍不高。

(3)主动呼吸控制技术。它采用呼吸流量监测器对患者的呼吸信号进行实时监控,当患者的肺活量在吸气或呼气超出设定值时,由2 对活瓣开启或关闭来制动患者的自主呼吸。该技术的弊端在于每次呼吸控制触发之前,由于患者的功能残气量不同,重复吸气控制容易造成患者的呼吸疲劳[8]。

(4)呼吸门控系统。该系统通过监测外置或置于患者肿瘤内标志物的运动,进而对呼吸运动进行分期。该方法可以使患者自由呼吸,但主要问题在于肿瘤运动和外部检测信号在时间和空间上很难保持一致,存在一定的偏差。

本研究拟设计一种呼吸门控系统,通过红外光标志记录呼吸运动,对3 个标志点的呼吸运动波形进行加权整合。再根据GATE平台仿真的结果确定呼吸运动的分期和触发时机,进而解决现有呼吸门控技术的精度问题。

1 呼吸门控系统的设计

1.1 系统总体构成

本呼吸门控系统的设计是基于呼吸运动的捕捉与采集,获取患者的呼吸运动参数,从而进行呼吸运动的预测;并根据呼吸运动的分期,将PET扫描的图像与CT扫描的图像进行配准融合。该系统主要由红外发光标志、红外摄影跟踪装置、运动追踪系统(motion tracking system,MTS)分析计算机、呼吸分区处理器、门控触发装置5 个部分组成,如图1 所示。

系统设计的方案如下:红外发光标志固定在人体胸腔上,随人体呼吸发生位移。对应的红外摄像机实时跟踪发光标志的移动,即可监测人体呼吸运动(周期、幅度等)。MTS监测处理器将人体的呼吸运动转化为周期性的波动信号。呼吸分区处理器通过分析呼吸运动的节律,将一个呼吸运动分成几个不同的时期,再通过分区的不同触发PET/CT进行扫描,确保PET的扫描图像与CT的扫描图像是在同一个呼吸分区内。

1.2 系统各部分组成

1.2.1 呼吸运动的监测

红外发光标志由3 个红外线发生装置组成,并分别被安装在3 根束缚带上面。中间1 组(编号为marker2)安装在腹腔膈肌位置,确保能监测到呼吸运动的最大幅度。其余2 组(编号为marker1、marker3)对称安装在腹腔两侧。束缚带弹性较强,可以紧紧包裹胸腔表面。红外发光标志随呼吸运动改变位置,分别被3 组摄像机监控。具体示意图如图2 所示。

如图2 所示,呼吸运动导致腹腔表面位置发生改变,包裹腹腔的束缚带的形变又使红外发光标志发生位移。通过监测红外发光标志的运动即可反映呼吸运动的周期(频率)。

束缚带安装完毕后,要求患者屏气2~3 s,执行初始化程序。待患者正常呼吸后,红外发光的强度可随位移大小发生变化。通过监测红外发光的强度,又可实时监测呼吸运动的幅度。

1.2.2 呼吸运动监测模块的运行

呼吸运动监测系统中每个红外摄像跟踪装置监测到的信号都是腹部各点的三维位移,根据标记位置的不同,红外发光标记点可能会有3 种运动形式,即线性运动、曲线运动和弧形运动,如图3 所示。

本设计中将针对红外标志点的3 种运行方式选择不同的算法,根据算法模拟人体肺部的运动情况。最后将3 种算法进行加权整合,得到人体的呼吸运动模型。

呼吸运动的跟踪算法比较典型的为Snake模型,又称为主动轮廓线模型,由Kass等[9]于1987 年提出,用来跟踪彩色图像人脸嘴部的运动。该算法是在已知兴趣区域外围的模糊轮廓情况下,自动接近并最终精确勾画所感兴趣的范围,将运动图形的轮廓捕捉问题转化成能量最小极值的求取问题。机器视觉的各个领域都有Snake模型的广泛应用,如运动跟踪、边缘检测、3D重建等。Snake模型的具体工作为在兴趣区域轮廓周围寻找关键点,使目标函数ESnake最小:

其中,Eint为内能,Eext为外能。Snake模型的运行模式是将影响运动图形轮廓捕捉的因素分为2 种能量,其中弹性力与弯曲力定义为内能Eint,弹性力抑制曲线的伸长,弯曲力抑制曲线的弯曲;图像的梯度一般定义为外能Eext,使轮廓朝梯度方向收敛,ESnake能量达到最小时停止。

1.2.3 呼吸分区模块的运行

由呼吸运动监测模块可以得到一系列完整的呼吸周期。一个完整的呼吸周期可以分成4 个阶段,分别为吸气期、吸气末平台期、呼气期和呼气末期。具体触发时机的选择根据呼吸图像分期拟合的结果来选择。

分期拟合实验因为涉及较多的数据采集,所以实验次数频繁。同时它还要求实验对象的呼吸运动相对稳定,因此采用临床实验是不合适的,拟采用GATE平台来进行模拟实验。GATE是一种基于对Geant4 物理函数进行重新封装的蒙特卡洛仿真软件包,是国际核医学成像研究领域进行仿真研究的重要工具和手段[10]。

呼吸模拟模型的选择拟采用NCAT模块。NCAT又称为XCAT,是由Segars等开发的一个基于真实CT数据的人体肺部仿真模型[11]。这一模型可以作为虚拟患者应用于基于GATE的PET扫描仿真平台中。NCAT包含完整的人体器官信息,可以模拟人体内各个器官的运动和性状。因为该数字模型源自真实的人体数据,所以其模体能很好地代替临床实验的数据收集。

2 系统的整体运行

系统的整体运行模式如图4 所示。3 个标志点显示呼吸运动的周期与幅度,呼吸运动监测系统通过判断标志点的运动属于直线运动、曲线运动、弧形运动3 种运动形式中的哪一种,选择相对应的算法,对呼吸运动波形进行采集。同时对3 个标志点的波形进行加权合成,即marker2>marker3,marker3=marker1,最后根据GATE仿真的结果对呼吸运动进行分期。

3 现阶段研究进展

前期通过GATE仿真的结果可以发现,人体呼吸运动对PET/CT图像产生的影响较大,图像质量下降明显。进一步对呼吸运动进行分析发现,呼吸运动在腹腔运动速度最大时(呼气末平台期之前和吸气末期之前)产生的伪影最为显著,但个体差异较为明显。因此,我们计划在系统中增加一种呼吸训练系统,并通过对使用人员长期的呼吸周期的记录,准确选择其触发时机。

4 结语

PET作为一种功能成像的影像诊断技术,在肺癌早期筛查和诊断上具有其他结构型显影技术无可比拟的优势,但其成像的结构成像性能不如CT和MRI[12]。PET成像中的人体呼吸运动会造成图像模糊,严重影响PET的图像质量,对医生诊断造成很大影响。此外由于人体呼吸运动的周期性以及PET和CT扫描时间的不同,PET/CT图像融合时会产生一定伪影[13]。本研究为了解决这一问题,设计了一种呼吸门控系统,通过红外发光标志记录呼吸运动,对3 个标志点的呼吸运动波形进行加权整合;再根据GATE平台仿真的结果确定呼吸运动的分期和触发时机,实现了PET/CT的呼吸门控。

门控系统 篇4

近年来,国内外使用光动力疗法的临床研究取得长足进步,不只局限于人体外表皮肤癌的治疗,也在人体体内多器官多部位的肿瘤及癌症治疗上[1,2,3],并取得了令人鼓舞的疗效。单态氧(Singlet Oxygen1O2)已被证实是PDT中的最主要毒性物质[4]。1O2可以氧化生物分子,使之造成不可逆的损伤,同时也可以通过无辐射跃迁或辐射跃迁返回基态,辐射出特定波长1270nm的荧光。通过直接检测1O2的产量进行疗效评估的方法不仅成为PDT剂量学研究的热点,也对光探测技术研究如何能够快速、准确、可靠地检测1O2在近红外1270nm辐射微弱发光并统计其产量提出更高要求。

2 检测系统的构建

图1给出了稳态光子计数的1O2检测系统结构示意图,测试的样品经过超短脉冲激光激发后的信号,被激发而产生的光信号经光学系统到达光电倍增管H10330-45的光电阴极进行光电转换,光电转换的信号经前置放大器C6438将微弱的信号放大,经光子计数单元C9744进行信号整形。整形后的信号经可同步门控制器后送给计数板M8784进行光子计数测量。通过计算机的软件系统实时控制计数板M8784对1O2信号采集以及不同波长信号下的统计与显示。

3 可同步门控制器(TGSC)

为了尽量降低测试溶液中氧气的过快消耗,采用超短脉冲激光作为激发光源,一般将激光器的重复频率设置为12kHz。根据现有文献的检测结果,1O2的寿命在100～101μs的量级[5],83μs的脉冲间隔足够检测到完整的信号,所以选择激光器的重复频率为12kHz。通过控制M8784计数板的计数时刻与激光器同步、计数时间在1O2的寿命有效时间内可调,从而减少对光电倍增管暗背景噪声的计数来提高检测系统的信噪比。可同步门控制器由基准时钟单元、可同步计数单元、门控单元以及闸门开关单元构成,电路如图2所示。基准时钟单元由非门U1A、U1B,R1,Y1,C1以及C2器件组成,其中U1A、R1、Y1、C1、C2作为高稳定的晶体振荡电路,产生频率为1MHz,周期为1μs的基准时钟信号。可同步计数单元由带有10路译码输出的十进制计数器U2、U3,非门U1D,二输入或门U6A,R3,D1以及光源同步信号输入端子P1组成。门控单元由8位拨码开关S1、S2,非门U1C、U1E,带有置位/复位功能的D触发器U4A,R2,D2组成。S1用于设置门控信号的开始时刻T1,S2用于设置门控信号的结束时刻T2,如图3所示。S1设置T1时刻的范围为0～8μs,S2设置T2时刻的范围为10～18μs,门控信号时间为T2-T1。闸门开关单元由三态门U5A、U5B,光电倍增管计数脉冲输入端子P2,光电倍增管计数脉冲输出端子P3组成。

4 系统性能测试

实验采用了国产类光敏剂HiPorfin,测量Hi Porfin在水溶液中产生的1O2发光的光谱分辨发光光谱。选取HiPorfin溶液样品的浓度为10～40μM(对应的吸收度为0.041～0.177)。在未加入TGSC时,由于HiPorfin最佳吸收波长不在523 nm,同时在水溶液中1O2量子产率较低,所以产生的1O2发光强度较弱,信号几乎无法鉴别,数据未给出。加入TGSC后,背景计数得到了有效地抑制,信号得以有效地从背景中鉴别,其1O2发光的光谱分辨如图4所示。

5 结论

利用光电倍增管模块H10330-45和计数板卡M8784,开发出一个用于直接检测1O2的检测系统;并通过设计一个TGSC,可以实现对1O2发光信号同步选择性提取。实验选取HiPorfin作为标准样品,研究加入TGSC前后系统检测光子计数SNR的变化。实验表明,TGSC能够有效地抑制背景噪声,从而大大提高了系统光子计数的SNR,所开发的检测系统可以运用于PDT剂量学研究。

摘要：开发了一种新型可同步门控制器,用于检测在1270nm的近红外1O2发光。根据1O2在不同的环境中的时间分辨特性,采样门的位置和宽度可独立调节。使用该控制器,可有效地抑制短期和长期的背景光,显著地改善了1O2发光检测的信噪比。对于1O2发光的检测,该控制器具有潜在的应用前景。

关键词：单态氧发光,光子计数技术,可同步门控制器

参考文献

[1]邵志坚,薛平.光动力疗法及其在胆管癌治疗中的应用.肝胆胰外科杂志,2009,21(3)

[2]Nakamura H,Yanai H,Nishikawa J,et al.Experience with photodynamic therapy(endoscopic laser therapy)for the treatment of early gastric cancer.Hepatogastroenterology,2001,48(42):1599～1603

[3]Webber J,Fromm D.Photodynamic therapy for carcinoma in situ of the anus.Arch Surg,2004,139(3):259～261

[4]Weishaupt K R,Gomer C J,Dougherty T J.Identification of singlet oxygen as the cytotoxic agent in photoinactivation of a murine tumor.Cancer Res,1976,36(7):2326～2329

门控系统 篇5

1、系统分析

如图1两道电动门的工作过程介绍:

其中S1为门1的外开门按钮,S3为门1的内开门按钮,S2为门2的外门按钮,S4为门2内开门按钮。S5为门l的左限位行程开关,s6为门1的右限位行程开关,S7为门2的左限位行程开关,S8为门2的右限位行程开关。B1和B2为光电传感器,安装于门1和门2中间,用于测量是否有人处于门中。门1无人时B1的输出是接通的,门1有人时B1是断开的。其中T为发射部分,R为接受部分。门1和门2的开门指示灯,当按下Sl或者S3时,L1发光;门1打开后,L1熄灭。当按下S2或者S4时,L2发光;门2打开后,L2熄灭。门驱动电机介绍:M1和M2为门1和门2的驱动电机,M1和M2电机的正转和反转实现门开和门关的动作。

要实现车间无尘,门控制系统的控制要求为:为了保证房间尽可能无尘,门l和门2不能同时打开;门的开启有三种工作模式:自动、手动、应急:在正常工作情况下,电铃不响;在手动和应急情况下,电铃响,提示双门通道工作在非正常工作情况下。

自动模式逻辑关系如图2(正常情况下工作在自动模式)。

由于应急及调试的要求,在控制柜面板上设置有手动和自动切换开关,切换开关处于手动状态时,门可以通过控制柜上按钮打开和关闭。按下应急按钮门应该全开。控制柜上安装了状态指示灯,用于指示控制状态。

手动模式下的逻辑关系如下(设备调试和应急情况下工作在手动模式下,非正常工作状态):

(1)切换开关s9处于“断开”时,按下控制柜上的S10按钮,门1打开,碰到行程开关S6后停止;(2)切换开关S9处于“断开”时,且光电传感器B1接通(门l中无人)按下控制柜上的S11按钮,门1关闭,碰到行程开关S5后停止;(3)切换开关s9处于“断开”时,按下控制柜上的S12按钮,门2打开,碰到行程开关S8后停止;(4)切换开关s9处于“断开”时,且光电传感器B2接通(门2中无人)按下控制柜上的S13按钮,门2关闭,碰到行程开关S7后停止。应急工作模式如下(紧急和安全情况下工作在应急模式下,非正常工作状态):按下应急开门开关,门1和门2同时打开,碰到开门到位行程开关而停止。

2、系统设计

根据该公司无尘车间的门控系统的要求:

(1)硬件选择:选择西门子公司的PLC,其具体型号为CPU226,具体端子分配由于篇幅有限不详细分析。其中BMl为M1.2,寄存门1的开门信号;BM2为M1.3,寄存门2的开门信号)。

(2)软件设计:主程序的功能较简单,作用如下:

手动开关S9接通,输入继电器I1.3为“1”时,主程序调用“自动”子程序;手动开关S9断开,输入继电器I1.3为“0”时,主程序调用“自动”子程序;紧急按钮按下,输入继电器I0.0为“1”时,主程序调用“紧急”子程序。

自动子程序原理见图2(自动模式顺序功能图)

手动子程序的设计(以门一为例)如图3所示。

3、WINCC组态与系统运行分析

由于该公司的无尘注塑成型车间是大车间隔离出来(三台高档注塑机),面积为200平方米左右,所以该无尘车间只需要一处出口,上面的设计已经满足使用要求,我们在刚开始调试该门控系统时采用的是前面设计的系统,该系统已运行一段时间,该系统在现场工作稳定而且可靠,深受用户的好评。

该公司今年打算投入技术改造资金,预算增加五台高档注塑机,这样无尘车间的面积要大量增加,考虑到企业的以后的发展,无尘车间多出口的将成为必然。

我们考虑使用研华工控机IPC-610,组态软件WinCC flexible2007运行于Wi nd ows X P上SIMATIC STEP一7用于PLC编程PLC与上位机采用Profibus方式通信。WinCC flexible 2007组态编程时根据需要对一个门控点组态情况为(门一与门二运行动画组态,门开按钮,门1关按钮,门2开按钮,按钮门2关.),运行界面见图4。

现在该系统不但实现在各门控点操作各自的两道自动门,而且可以通过工控机上的组态好的软件监控与操作各个门控点,现在该公司使用是带工控机单入口的一套系统,使用效果一直较好,而且该系统设计也为企业以后扩大产生能力预留升级的空间。

摘要：本文介绍了以用西门子s7-200PLC与WinCC flexible 2007实现对无尘车间的的入口门的自动控制,并提出了基于Profibus方式对多入口自动控制与监测的组网方案。

关键词：WINCC组态,无尘车间,注塑成型,门控系统,CPU226,Profibus工业网

参考文献

[1]蔡行健,黄文钰.深入浅出西门子S7—200PLC.北京航空航天大学出版社,2003.

MRI腹部成像门控技术的比较 篇6

自MRI在临床应用以来,绝大部分是用于静态器官的检查,比如中枢神经系统,腹部等动态器官的扫描效果一直不太理想。因为在行MRI检查时,不可避免地出现呼吸生理伪影,为减少呼吸伪影[1],往往使用屏气扫描或门控扫描[2],尤其对无法控制呼吸的患者门控扫描就成了唯一的检查方式。在门控扫描中,有呼吸门控技术[3]和导航门控技术2种技术[4],其中导航门控技术在20世纪90年代之后才被提出并被逐步应用[5],近年来,呼吸导航技术在上腹部胰胆管成像(MRCP)的应用已十分成熟,并取得了较好的图像质量[6]。

1 呼吸门控和导航门控的特点

1.1 呼吸门控(respiratory gating)的特点

呼吸门控采用外置呼吸探测垫或腹带[7]的方式接收呼吸运动,呼吸感应器感应呼吸状态产生呼吸运动幅度的波,当呼吸波在一定域值的上限和下限之间时(一般选用呼气末)采集数据(如图1所示),从而达到每次同步采集,进而得到清晰的腹部图像,把呼吸的影响控制在最低[8],从而有效避免呼吸运动伪影[9]。

1.2 导航门控(navigator gating)的特点

导航门控不需任何外接部件就可实现自由呼吸采集[10],它是先连续采集5个呼吸周期用以探测膈肌的位置,然后采用断续的导航脉冲[9]采集膈肌位置,当膈肌位置落入采集窗后,就利用图像采集序列采集图像,如图2所示。

2 呼吸门控与导航门控的比较

2.1 共同点

(1)无论是呼吸门控还是导航门控其出发点都是寻找每次呼吸相同位置以触发扫描。人体每次吸气深度会有所差异但呼气基本一致,所以门控都选择呼气末作为触发点。

(2)呼气时膈肌向上移动,吸气时向下移动,膈肌运动的幅度决定了呼吸的幅度,2种门控方式都希望能准确跟踪膈肌运动。

(3)2种门控方式都需要进行呼吸补偿,以回顾性的方式用呼吸波形来对相位编码数据进行相位重排,抑制呼吸运动伪影。

2.2 不同点

(1)呼吸门控需外接呼吸探测垫或腹带,而导航门控不需这些设备。

(2)导航门控首先用快速序列寻找膈顶位置,通常要对膈肌进行冠状位和矢状位2个方向扫描,从2个方向寻找膈顶位置,以确定导航窗口的安放位置。之后的正式扫描中首先通过多个学习脉冲寻找膈顶位置,然后通过导航脉冲同步定位膈顶位置以触发扫描。而呼吸门控就不需要预先进行膈肌定位扫描等步骤。

(3)导航门控扫描方式的采集窗由导航采集和触发采集组成,呼吸门控的扫描方式只有一个触发采集窗。

(4)导航门控因为要进行快速的扫描定位,所以对所用扫描序列限制较呼吸门控严格,只能用于一些超快速的序列,如真实稳态进动序列、超快速小翻转角梯度回波序列等。

3 讨论

呼吸门控技术无需做前期的预扫描,操作简单,但需要比较准确地为患者连接呼吸传感器,且呼吸传感器通过腹带的收缩和展开间接感应人体呼吸运动,所以较易受其他人体运动的干扰,其感应到的呼吸运动并不是十分准确。而且腹带往往是利用带中气体的压缩和释放来感应人体呼吸,对一些无法平静呼吸或呼吸频率过快的患者往往会出现漏感应或错误感应导致触发的精度不高。对于腹部已经安装有其他设备的患者无法连接腹带,就无法用门控方法进行自由呼吸的扫描。导航门控无需连接外置腹带,所以适用的受检查者较呼吸门控多,而且导航门控技术采用导航脉冲采集膈肌图像,然后与学习脉冲扫描时找到的膈肌至顶图像进行位置对比,以准确确定膈顶位置,从而触发扫描。由于膈肌运动直接反应呼吸变化,而采用导航门控,能从图像上探测每次呼吸的肺底膈顶位置,进而准确找到呼气末期,达到更精准的门控触发。但导航门控需对膈肌预先进行正常呼吸下的矢状位和冠状位的扫描,寻找膈肌运动到膈顶的位置,以此确定呼气末的导航窗位置。此操作比较复杂,对操作人员的要求比较高,整个扫描的周期比较长。导航门控在扫描中要求受检者在预先定位扫描和之后的触发扫描中保持一致的呼吸状态,从而使每次膈顶能落入导航窗内,如果受检者出现严重的呼吸起伏就会导致导航扫描失败,所以导航门控能用于呼吸急促的患者但无法完成对有严重呼吸起伏患者的检查。

4 结语

综上所述,对于一般中小医院,由于操作人员的水平参差不齐,也很少做科研型的精准扫描,所以比较适用呼吸门控技术。而对于大型医院,由于受检查者情况较复杂,对图像要求高,操作人员的应用能力较强,更适合采用导航门控技术。但在购置磁共振中,有条件最好将2种门控技术都纳入配置。这样可以灵活地安排扫描,对要求不高的一般患者,扫描可采用呼吸门控,对于有较高图像要求或腹部已安装其他设备的患者以及呼吸急促的患者可采用导航门控技术。

参考文献

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门控系统 篇7

CT成像是利用X射线照射人体后X射线信号衰减强弱的不同经重建成像的一种影像技术。早期CT由于成像速度太慢,在腹部应用受到限制。近年来,随着螺旋CT的速度加快、排数增多,成像质量明显加强,但是伪影现象一直没有消失,导致临床医师在诊断疾病时误诊的几率增加。我院采用东芝Aquilion螺旋CT,由于采用模拟信号处理方法处理收集到的门控信号,致使处理速度较慢;并且门控信号无法量化,主机处理迟钝,经常会导致伪影更加明显[1]。针对以上缺陷,设计以单片机为处理核心的嵌入式系统,把门控信号的处理转化为数字化处理;利用模拟Gating软件以便于进一步的研究开发,直接提高主机的处理速度,使得伪影的干扰降到最低[2]。

1 呼吸门控装置设计的总体方案及其实现和验证

1.1 总体方案

呼吸门控装置设计的整体包括以下几个部分:模拟信号采集、模拟信号放大、模数转换、数据传输(单片机-PC)。呼吸门控装置主要靠呼吸带采集呼吸波,实现模拟信号的采集,经模拟电路的处理实现模拟信号的放大,经过模数转换为数字信号,然后经由单片机传输到PC机进行处理[3]。

原呼吸门控装置只能对模拟信号进行处理,新设计的呼吸门控装置增加一套以单片机为处理核心的嵌入式系统。新设计的电路板主要是对所采集并处理过的呼吸信号进行模数转换;附加串口输出模块,把转换后的数字信号通过串口输出到计算机;在观察被测者呼吸波形的同时,通过计算机设定一个阈值,把控制信号传输给主机。由于该模块采用AT89C52单片机处理软件和ADC0848数模转换芯片,较之以前采用直接处理模拟信号的门控装置,处理速度和精度有很大改善,从而提高精确性,间接地提高成像速度[3]。

1.2 实现与验证

对于制作的呼吸门控装置,利用Multisim10软件对各部分模拟电路进行仿真,得到预期效果。利用单片机原理设计出单片机控制模块(见图1),把呼吸信号转变成数字信号,进而将数字信号通过串口传入计算机[4],可通过键盘设置阈值从而达到抑制伪影的效果[5]。这样的改进使得操作更简单,并且与原来相比速度更快,图2与图3分别是利用Gating软件模拟测试腹部与胸部的呼吸信号结果。当呼吸信号低于阈值时,输出信号为高电平,当呼吸信号高于阈值时,输出信号为低电平[5]。

实验结果证明,当呼吸过高时呼吸门控装置会产生一个低电平,呼吸低时会产生高电平,成功抑制呼吸对图像质量的影响。

2 电路仿真应用

本设计呼吸门控装置的模拟硬件整体电路主要包括:前置放大电路、滤波电路、后级放大电路和电平提升电路(见图4)。D1、D2和D3、D4两两反向连接,分别组成两级放大电路前的保护电路,起到保护AD620和LM358的作用[6]。本电路整体放大倍数可由可变电阻R12调节[4]。对于微弱的模拟信号采集起到关键的作用,为主机处理数字信号奠定基础,节省采集模拟信号时间,从而提高成像速度[4]。

3 单片机控制模块电路

控制模块电路主要对所采集、处理过的呼吸信号进行模数转换(见图1),再而把转换后的数字信号通过串口输出到计算机,在观察被测者呼吸波形的同时,可以通过计算机设定一个阈值,把控制信号传输给主机[7]。

呼吸门控装置使用AT89C52控制AD转换和串口输出等模块。图1中P1连接计算机,J1连接主机处理器。从ADC0848的CH1口输入模拟输出的呼吸信号,有源晶振U5只接AT89C52的XTAL1脚,XTAL2悬空。另外,为保证单片机与计算机的正确通信,它们之间必须有一个电平转换电路,也就是对串口电平和TTL电平进行双向转换[8]。本电路采用MAX232电平转换芯片连接方式。

4 呼吸门控功能测试

呼吸门控装置的压力传感器为一呼吸带[9]。它可以用于人体胸部或腹部呼吸运动波形的检测。具有灵敏度高、低频响应好、与人体无直接电接触、扁平带式、适合于佩戴使用、能真实地反应呼吸波形等优点。

呼吸带包括3个部分:压电传感器、松紧带、电缆(见图5)。呼吸带产生的原始信号须经采集器处理,才能输入计算机,用于分析[10]。

J1接呼吸带,用于对人体呼吸信号采集输入;J2为直流电输入口,给整块电路提供±5V直流电源;J3为串口,连接计算机,通过串口在计算机上显示呼吸波形以及设定阈值;J4则是连接主机的端口[12]。测试过程中,借助Gating软件观察呼吸波形(Gating软件是一款专门进行测试模拟呼吸的一个软件,此软件只用于测试门控装置是否有效,与设计本身没有关系),证明改进设计有效[13]。

5 结论

门控系统 篇8

现今国内交通发展迅速,轨道交通的日新月异更是令人关注。从1995年到2008年的这12年间,我国建有城市轨道交通的城市,从两个增加到十个,投资以每年100多亿元的速度在推进。迄今为止,已有10个城市开通了31条城市轨道交通线,运营里程达到835.5公里。

在轨道交通大发展的同时,列车的可靠性和自动化程度也必须得到发展,其中轨道列车门控器就是关乎列车运行安全的关键设备之一。列车运行时,门控器接收车门控制信号,并驱动车门的开闭,当车门系统发生故障时,门控器作出诊断并发送故障信息。以城市地铁和轻轨为例,车辆上的车门每天要完成数百次开闭,且车门的工作条件复杂,使用中容易受到外力冲击,这对门控器的可靠性提出了很高的要求。

1 存在问题

在南京地铁投入使用的短短几年时间里,事实证明,地铁车辆车门在实际运营中是故障率最高的部位。通过近3年的运营,门控器因故障更换已超过5%,更换的大部分原因是其内部安全继电器故障,其次是通信接口的问题[1]。

现有的轨道车辆门控器功能较为单一,除实现通讯和简单的车门运动控制外,对故障的诊断能力较为薄弱,即在故障发生时可发出报警信号,但并不能准确指明故障点和故障原因。这给车门系统故障的检修带来了不便。若车门系统在列车运行等紧急情况下发生故障,门控器的故障诊断设计就显得更为重要了。

2 总体方案的设计

通过对目前正在使用中的轨道列车门控器的调查和分析,综合考虑目前门控器所具备的优点和不足,新型轨道车辆门控系统网络从结构上分为三个部分,分别是门控系统网关、门控系统节点和通信模块,其中门控系统网关和通信模块在门控系统中各配置一个,并需要为每一个车门配置一个门控系统节点。[2]

门控系统网络采用的是CAN总线,因此理论上只需要三条信号线就可以将网络上的所有设备连接起来,连接时使用设备并联的方式,而且设备实际的连接顺序和位置都不会对通信造成影响。门控系统的结构框图如图1所示。[3]

2.1 门控系统网关

门控系统网关是整个门控系统网络的控制中枢,列车总线上传输的所有车门控制信号都会被网关保存。同时,网关还接收所有门控系统节点发送的状态参数,这些参数中包含了车门运动相关的数据,如车门位置、门电机转速、门电机电流等,以及门控系统节点的状态。依据这些接收到的数据,网关可以掌握整个门控系统的工作情况,并对可能出现的各种情况做出响应。另外,配合一些故障诊断的算法,当系统发生故障时,网关可以做出故障诊断。并将诊断结果通过通信模块发送至列车总线。另外,即使网关脱离门控系统网络,系统中的通信模块也可以接收列车总线上的门控指令,并控制所有门控系统节点。

2.2 门控系统节点

门控系统节点接收通信模块转发的控制信号,驱动车门电机运行,并控制其他外部设备,如指示灯和蜂鸣器等。此外,门控系统节点还接收由门控系统网关发送的控制信号,并做出合适的响应。门控系统节点采集车门相关的传感器数据并检测行程开关状态,依据这些数据控制车门和其他外部设备。这些采集的数据同时被有选择性地发送至门控系统网络,由门控系统网关接收。

2.3 门控系统的通信模块

门控系统的通信模块用于桥接列车总线和门控系统网络。门控系统网络使用的是CAN总线,列车总线则一般是MVB。门控系统中所有需要传送至列车总线的数据都通过通信模块转发,同时通信模块接收列车总线上的车门控制信号,并通过门控系统网络转发给系统中的其他设备。通信模块采用的是易于替换的设计,方便适应使用不同种类列车总线的应用环境。

3 硬件设计

根据确定的总体方案,硬件系统的总体结构框图如图2所示,图中表示了门控系统网关、门控系统节点和通信模块的总体结构,以及它们与列车总线、门控系统网络的连接方式。[4]

在本轨道列车门控系统的设计中,使用了网络化和模块化的方法,系统硬件主要由门控系统网关、门控系统节点和通信模块组成。将列车上的若干个车门编为一组,组成一个门控系统网络,一组车门配置一个门控系统网关和一个通信模块,每个车门配置一个门控系统节点。

门控系统网关的主板采用双微控制器结构,其中ARM核微控制器运行Windows CE操作系统,主要用于数据采集和分析。S12X核微控制器是为实现系统的高实时性而设计的,未配置操作系统,用于实现门控系统网络通信和各种控制信号及通信数据的预处理。此外,门控系统网络中配置有独立的通信模块,用于桥接门控系统网络和列车通信网络。

门控系统节点采用S12X核微控制器作为核心,实现电机控制,以及与门控系统网络的通信。运用CAN总线建立的门控系统网络将网关、节点与通信模块连接起来,用于传输车门控制信号和车门状态参数。

4 软件设计

在本设计中,系统软件分为三大部分,分别运行于门控系统网关、门控系统节点和通信模块上。见图2,其中,门控系统网关具有两个微控制器,因此其系统软件分为运行于S3C2440A微控制器上的数据处理和分析程序,以及运行于MC9S12XS128MAA上的门控网络通信程序。门控系统节点上MC9S12XS128MAA所运行的程序要完成门控网络通信、电机控制以及其他外部设备的控制工作。通信模块使用和门控系统节点相同的硬件,微控制器所运行的程序完成门控系统网络与串口之间的双向数据传输。

5 结束语

研制实用的新一代轨道车辆门控器对轨道交通的高速发展有十分积极的作用。设计一种具有更高控制精度,能在恶劣的环境下稳定工作的轨道车辆门控器具有很大的现实意义。新一代门控器的自诊断功能可以帮助车辆维保人员提高工作效率和工作质量,从而确保列车的安全运行和乘客舒适的乘车体验。

参考文献

[1]李亚东.南京地铁车辆门控器功能及常见故障初探[J].现代城市轨道交通,2009,(4):40-42.

[2]刘亚南.基于CAN现场总线测控网络系统研究[D].青岛:青岛大学,2009.

[3]饶运涛,邹继军,王进宏,等.现场总线CAN原理与应用技术[M].北京:北京航空航天大学出版社,2007.