Lineárne urýchľovače slúžia na výrobu rádioaktívnych izotopov určených hlavne pre výskum v lekárstve a vyžadujú precízne riadenie a kontrolu polohy a teploty cieľových vzoriek. „Jednou z našich úloh bolo presné riadenie pohybu vzoriek, nastavenie ich správnej pozície a jej udržiavanie počas presne načasovaného ožarovania protónmi s požadovanou intenzitou pri výrobe žiadaných izotopov,“ povedal Darryl Case, systémový integrátor a riaditeľ spoločnosti Cali-tech, zameranej na meranie, automatizáciu a riadenie, ktorá stála za projektom riadiaceho systému pre LANSCE.
Počas výroby izotopov sa cieľové vzorky vkladajú do trubíc, ktoré sa spúšťajú cez úplne tienený tunel do komôr umiestnených 14 metrov pod zemským povrchom. Tam ich lineárny akcelerátor ostreľuje lúčom protónov a mení ich atómovú štruktúru - mení ich izotopy. Premena slúži ako poznávací znak, ktorý umožňuje jednoduchšie sledovanie a monitorovanie substancií počas vývoja aplikácií na lekárske účely. Systém musí pracovať v rôznych pracovných režimoch. Čiže okrem vlastného výrobného režimu, kde sú cieľové vzorky ožarované, je to režim ON/OFF, údržba, pohotovostný režim a čistiaci režim, v ktorom sa ióny odstraňujú z vody pri pohybe vzorky cez kontajner. „Zároveň riadime aj chladenie vzoriek, ktoré sú neustále obklopované prúdiacou vodou. Pri nich sa musia nepretržite monitorovať teplota, výška vodnej hladiny, prietok a tlak,“ dodáva Case.
Vzhľadom na relatívne malú veľkosť takýchto aplikácií sa na riadenie väčšinou používali PLC. No táto aplikácia je zložitá a komplexná, preto sa LANCSE rozhodlo použiť Foxboro® AT™ mini-DCS. Personál riadiaceho centra sa mohol spoľahnúť na výkonné riadenie – rýchlejšie, ekonomickejšie a s väčšou flexibilitou než konvenčné riešenia s PLC. Použitý riadiaci systém Foxboro A2 vyrobila spoločnosť Invensys Process Systems – IPS. Obsahuje redundantný procesor a objektový (drag&drop) konfiguračný nástroj s „jednobodovou“ konfiguráciou.
„Riadenie bolo svojím spôsobom zložité a obsahovalo mnoho premenných. Mohli sme vytvoriť program pre PLC pomocou Ladder Logic, ale ak sa vyberiete touto cestou, tak pri Ladder Logic už zostanete. K zložitosti prispel aj fakt, že sme používali dva procesory. Predtým sme implementovali PLC v redundantnom nastavení a boli sme nútení vytvoriť ďalší program na monitorovanie druhého a tretieho PLC s dôrazom na aktualizáciu všetkých troch,“ vyhlásil Case.
„So systémom Foxboro A2 sme ušetrili čas na programovanie a máme väčšiu flexibilitu pri implementácii zmien. Ak nastane porucha, systém vymení procesory počas prevádzky a automaticky načíta druhý alebo pohotovostný radič, preto sú všetky údaje aktualizované,“ povedal Case. Všetky riadiace prvky sa nachádzajú v jednom „puzdre“, umiestnenom v riadiacej miestnosti spolu s troma PC monitormi a I/O obvodmi, ktoré sú káblom prepojené s cieľovým miestom v tunely. Výkonný mini-DCS systém od IPS v Los Alamos poskytol spoločnosti Cali-tech a výskumnému centru LANSCE výkonnú a ekonomickú náhradu za PLC.