隨著工業化程度的提高，全球范圍內的環境污染越來越引起人們的關注。空氣中硫化物和硝化物含量的逐年增加對人類的生存構成威脅。對工業廢氣進行脫硫脫硝現已有多種辦法，而現階段用高能電子束輻照煙氣是比較有效、科學的方法 。很多國家都在積極地研究。加速器是其中最關鍵的設備，其性能的好壞直接決定脫硫脫硝的效果。
1 加速器的結構及其特點
　　此類加速器屬于直流高壓加速器，交流380V/50Hz輸入電壓經變頻器轉換為交流400HZ電壓給加速器初級線圈供電。次級線圈66個，每一個次級輸出電壓經過倍壓整流后串聯，產生幾兆伏的直流高壓，由級聯高壓系統產生的電場用于加速電子。通過調解變頻器的交流輸出電壓(即改變初級線圈電壓)可達到改變能量或穩定能量的目的。束流強度通過燈絲進行調控。整個系統的滯后性比較嚴重，因此要求系統的可靠性要高。整個系統及其控制如圖1所示。

　　加速器主要由八部分組成：①供電系統；②高壓系統；③電子槍、加速管系統；④束流引出系統；⑤真空系統；⑥絕緣氣體系統；⑦冷卻系統；⑧計算機控制系統。
2 硬件設計
　　計算機控制系統控制加速器及其相關設備，控制系統組成原理圖如圖2所示。

　　根據加速器的特點，要求控制系統長時間安全可靠地運行，以適應工業現場環境并具有強的抗電磁干擾能力，因而我們采用集散控制系統，降低了故障危險。如果一個控制站" title="控制站">控制站發生故障不能正常工作，此信號會被別的控制站采集到而采取應急措施，避免了因故障而導致整個系統的崩潰。每一個控制站都有一套完整的控制、監測、報警功能。
　　在整個控制系統中，我們采用研華586工控機作為上位機，執行對下位機的管理、數據采集、數據處理、發布啟動和關機命令、修改控制參數和運行參數、記錄等功能；下位機采用可編程序控制器(PLC)作為本地控制站。本系統有四個PLC本控站，分別是：束流穩定系統" title="穩定系統">穩定系統本控站(PLC1)、能量穩定系統本控站(PLC2)、引出系統本控站(PLC3)和輔助聯鎖本控站(PLC4)。工控機通過PC/PPI電纜(包括RS232/485轉換口)實現PPI通訊。PC/PPI電纜的RS232端接到工控機的通訊口(COM1或COM2)，各本控站進行簡單并聯即可。
　　我們采用德國西門子公司的PLC作為本控站，其CPU為216，用戶程序大小4K字節，用戶數據大小2.5K 字節，支持的數字量I/O為64輸入/64輸出，模擬輸入可擴展到 31路，模擬輸出可擴展到31路，128個中斷，中斷事件28個，PID回路7個。每個本控站使用的I/O擴展模塊不完全相同。
2.1 束流穩定控制站
　　束流穩定工作原理圖如圖3所示。

　　首先通過取樣電阻R_S采得最后次級線圈上的電流信號(此信號代表電子束流大小)，束流信號送到PLC1的模擬輸入端，經過PLC1的比較、PID回路的運算后，由PLC1的模擬輸出端給出控制信號，經運放、光電隔離裝置，去控制電子槍中的燈絲電流，構成閉環回路。而且束流信號與最大" title="最大">最大電流設定進行比較，如果束流信號超過最大設定，由硬件給出保護信號。為保證電子槍的使用壽命，盡量減少束流的過調量和最快地使束流穩定在給定值上，PID常數能在控制下做優化切換，并設有保護功能。
2.2 能量穩定控制站
　　能量穩定系統工作原理圖如圖4所示。

　　通過分壓電阻R_H取得的束流能量E0的分壓值，被送到PLC2的模擬輸入端，經過PLC2的比較、PID回路的運算，最后由PLC2的模擬輸出端給出控制信號；此信號控制變頻器的輸出電壓，改變初級線圈上的電壓值，達到穩定能量的目的。同樣，從R_H上取得的電壓值與最大能量設定進行比較，由硬件給出保護信號。
2.3 束流引出系統控制站
　　該系統的主要作用是保證束流均勻穿越鈦箔進入輔照加工物品，不致使束流過于集中在鈦箔的局部區域，造成鈦箔燒毀或壽命降低。該系統還可以使進入空氣后的電子按所需要的軌跡運動，以滿足一些特殊的輔照工藝要求。控制電子在X、Y兩個方向掃描，高頻掃描(Y)頻率：1800Hz；低頻掃描(X)頻率：100～120Hz。給偏轉線圈提供三角波電流，控制束流軌跡，使之在鈦箔上均勻掃描。
2.4 輔助聯鎖系統控制站
　　為了人員和設備的絕對安全，該系統有兩種工作模式：硬件工作模式和軟件工作模式。在硬件工作模式下，系統通過自身的邏輯電路，分析各個相關設備、系統的工作狀態，并根據結果輸出相應信號來直接關閉加速器，或禁止啟動加速器。另一種模式是軟件工作模式。該系統還設置有專門的打火分析系統，以便在加速器出現打火時能及時加以保護。
3 軟件設計
　　控制軟件分為三層：操作員層、通訊層和現場控制層。在人機交互界面這部分，采用Kingview5.0作為操作界面的編程軟件。它運行于WIN95/98NT平臺，是32位程序、實時多任務、多線程、支持國內外31種PLC。軟件包括工藝流程圖動態顯示、操作顯示、參數設定、運行參數實時顯示、修改參數、控制命令發布、報警并打印報表等功能。
3.1 束流穩定系統
　　此系統要求能實時控制束流大小，是通過精確控制電子槍燈絲電流來實現的。不允許燈絲電流超過其最大值、實時采集束流大小，進行PID運算(包含比例、積分、微分回路)，使系統達到穩定狀態。為了能讓數字計算機處理PID控制，連續算式必須離散化處理。計算機處理的PID算式如下：
　　Mn＝Kc×En＋KI×En＋MX＋KD×(En－En－1)
　　輸出＝比例項＋積分項＋微分項
　　其中：
　　Mn——第n次采樣時刻的計算值
　　KC——PID回路比例項增益
　　En——第n 次采樣時刻的偏差值(是給定值與過程變量值之差)
　　En－1——第n－1次采樣時刻的偏差值
　　KI——積分項比例常數
　　MX——積分項前值(在第n－1采樣時刻的積分值)
　　KD——微分項比例常數
　　調用中斷事件號2(即I0.1上升沿)控制束流值越界。正常工作時，I0.1為低電平，通過硬件比較束流值是否超過最大設定值；如超過最大值，硬件給出一高電平，并接到I0.1輸入端口。這樣就可以快速調用中斷程序。部分程序如下：
　　LD SM0.0 //定義始能端
　　ATCH 0、2 //定義中斷程序0為處理I0.1上升沿中斷2的中斷程序
　　ENI //全局允許中斷
　　LD SM5.0
　　DTCH 2 //如果發現I/O錯誤，禁止I0.1上升沿中斷
　　LD M5.0
　　DISI //當M5.0為ON時，禁止所有中斷
　　... ...
　　MEND
　　INT 0 //中斷程序0
　　... ...
　　RETI
3.2 能量穩定系統
　　為增加程序的可讀性，采用結構化程序設計。主程序如下：
　　LD SM0.1
　　CALL 0 //調用初始化子程序" title="子程序">子程序
　　LD I0.1 //判定控制使能端
　　CALL 1 //調用能量穩定子程序
　　LDN I0.1
　　CALL 2 //調用電壓穩定子程序
　　CALL 3 //調用中斷子程序
　　END
　　在初始化子程序中，首先要檢測系統是否正常工作，如不能正常工作，給出故障信號使加速器不能加高壓。然后給出初始化運行的各種參數。
　　在能量穩定和電壓穩定子程序中，都要進行PID運算，輸出模擬控制量，其過程類似于束流穩定系統。中斷子程序起到快速處理故障作用。
　　在所有的系統中，都要采集外設信號。為了能讀到正確的信號、最大可能地減少干擾，同時考慮到控制的實時性，須對信號進行多次采樣(一般來說采樣5～10次可滿足要求)。