對(duì)物質(zhì)的最小粒子的科學(xué)研究對(duì)研究世界各地的許多領(lǐng)域來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的。納米技術(shù)和半導(dǎo)體行業(yè)也支持并使用粒子研究成果?？偛课挥诤商m阿默斯福特的科學(xué)公司HighVoltageEngineeringEurope（HVE）主要開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)針對(duì)大學(xué)和在半導(dǎo)體行業(yè)的各種研究應(yīng)用的粒子加速器。通過(guò)使用Beckhoff的EtherCAT控制元件，HVE目前正在開(kāi)拓新的粒子加速器技術(shù)。

在粒子加速器中，帶正電或帶負(fù)電的粒子或放射性同位素被帶到較高的能量水平，加速器中所產(chǎn)生的速度接近光速。加速度通過(guò)非常強(qiáng)的電場(chǎng)產(chǎn)生。粒子加速器的一個(gè)熟悉的應(yīng)用實(shí)例是加速器質(zhì)譜，其中材料樣品的年齡用C14法（放射性碳定年法）測(cè)定。利用放射性同位素C14（放射性核素）的衰變特性能夠準(zhǔn)確地測(cè)定一些古代生物的年齡或年代。HVE粒子加速器的其它應(yīng)用領(lǐng)域包括通過(guò)仿真研究太陽(yáng)風(fēng)和宇宙輻射對(duì)太空旅行中用到的電子元器件的影響，并分析半導(dǎo)體芯片的表面結(jié)構(gòu)。

HighVoltageEngineering公司建造的粒子加速器是直流線性加速器。它們與位于瑞士的歐洲核子研究中心（CERN）研發(fā)出來(lái)的圓形加速器的不同之處在于：它們不僅在尺寸上要小得多，而且它們的設(shè)計(jì)也很不相同：直流線性粒子加速器有一個(gè)高壓電源，可以產(chǎn)生高達(dá)6萬(wàn)伏的直流電壓。這個(gè)直流電壓在一個(gè)加速管中生成一個(gè)強(qiáng)電場(chǎng)。加速管由圓形鈦電極制成，電極通過(guò)絕緣體隔開(kāi)，在中間有一個(gè)開(kāi)口。加速管的中心是一個(gè)真空，且?guī)щ姷牧Ｗ油ㄟ^(guò)電場(chǎng)沿這加速管的軸線加速。

HVE的直流線性加速器可用作Singletron或Tandetron模型。在Singletron中，幾百萬(wàn)伏（MV）的直流電壓被施加到離子源。電場(chǎng)將帶電粒子從離子源向著接地電位加速。在Tandetron中，離子源在接地電位中，即反粒子向著Tandetron終端加速，在這里施加幾個(gè)MV的電壓。它們?cè)谶@里再充電變成正粒子，以使得它們能夠第二次加速—這次是從終端到接地電位。

一般來(lái)說(shuō)，能量越高，加速管就必須越長(zhǎng)。加速管位于一個(gè)充滿絕緣氣體的大型金屬罐中，以確保高電壓在控制之下。HVE的粒子加速器的長(zhǎng)度在3米到25米之間。

傾向選擇EtherCAT的原因：更高的速度、更大的帶寬、更好的穩(wěn)定性

HVE目前正在開(kāi)發(fā)一款新的2MVSingletron粒子加速器，其中EtherCAT首次用作總線系統(tǒng)。直到最近，HVE一直使用的都是CAN總線系統(tǒng)；CAN協(xié)議無(wú)法提供所需的高速度，且設(shè)備供應(yīng)商不再對(duì)傳統(tǒng)總線技術(shù)進(jìn)一步進(jìn)行開(kāi)發(fā)，這些都促使他們轉(zhuǎn)向使用EtherCAT。

HVE進(jìn)行了初步研究，對(duì)工業(yè)以太網(wǎng)當(dāng)前可用的協(xié)議進(jìn)行了比較。決定選用EtherCAT的主要原因是因?yàn)樗哂休^高的帶寬、靈活性、可擴(kuò)展性、模塊化和穩(wěn)定性。HVE的一個(gè)重要要求是，模擬量輸出必須是絕對(duì)穩(wěn)定且可重復(fù)的，數(shù)據(jù)流中沒(méi)有任何漂移。

由于可用的BeckhoffI/O端子模塊的模塊性和多樣性，EtherCAT還滿足了精確擴(kuò)展控制平臺(tái)的要求。

通過(guò)XFC端子模塊集成測(cè)量技術(shù)

在2MVSingletron中，HVE采用了Beckhoff裝有TwinCATPLC軟件的集成式控制平臺(tái)—一臺(tái)C6920控制柜式工業(yè)PC、用作通信系統(tǒng)的EtherCAT和EtherCATI/O組件。對(duì)于HVE，決定選用Beckhoff基于PC的控制系統(tǒng)的一個(gè)重要因數(shù)是組件的長(zhǎng)期可供貨性及其與舊有技術(shù)的向后兼容性。從HVE的角度來(lái)看，新一代TwinCAT3軟件還帶來(lái)了大量工程效益。例如，編程無(wú)需單獨(dú)的編輯器，并支持C++和C編程語(yǔ)言。C代碼使得控制系統(tǒng)能夠在編程過(guò)程中實(shí)時(shí)運(yùn)行。Matlab®/Simulink®的集成使得在Matlab®/Simulink®中建模仿真的系統(tǒng)可以直接生成相應(yīng)的代碼，并在TwinCAT環(huán)境下運(yùn)行。

對(duì)于HVE來(lái)說(shuō)的其它好處包括將快速和精確的測(cè)量技術(shù)整合在控制平臺(tái)中，例如，用于測(cè)量時(shí)間方向上的離子束輪廓?；贐eckhoff的XFC極速控制技術(shù)的特殊EtherCAT測(cè)量端子模塊能夠在很高的時(shí)間分辨率快速測(cè)量毫微安級(jí)的電流。這對(duì)于高電壓應(yīng)用來(lái)說(shuō)是一個(gè)發(fā)人深省的發(fā)展，因?yàn)樗軌蚋_地測(cè)量粒子加速器中的離子束形狀。

HighVoltageEngineering（HVE）

公司成立于1959年，總部位于荷蘭阿默斯福特。該公司由美國(guó)著名核物理學(xué)家范德格拉夫—他發(fā)明了范德格拉夫起電機(jī)（以他的名字命名）—創(chuàng)辦。自2005年起，HVE成為了一個(gè)獨(dú)立的荷蘭公司。它目前擁有大約80名員工，其中工程師數(shù)目較多。

關(guān)于德國(guó)倍福（BECKHOFF）

德國(guó)倍福自動(dòng)化有限公司的總部位于德國(guó)威爾市。公司在世界各地設(shè)有分支機(jī)構(gòu)，加上全球的合作伙伴，目前公司業(yè)務(wù)已遍及70多個(gè)國(guó)家和地區(qū)。

倍福始終以基于PC的自動(dòng)化新技術(shù)作為公司的發(fā)展理念，所生產(chǎn)的工業(yè)PC、現(xiàn)場(chǎng)總線模塊、驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品和TwinCAT自動(dòng)化軟件構(gòu)成了一套完整的、相互兼容的控制系統(tǒng)，可為各個(gè)工控領(lǐng)域提供開(kāi)放式自動(dòng)化系統(tǒng)和完整的解決方案。30多年來(lái)，倍福公司的元件和系統(tǒng)解決方案在世界各地得到了廣泛的應(yīng)用。自2001年3月德國(guó)倍福在北京成立中國(guó)第一個(gè)代表處，2007年5月，德國(guó)倍福在上海成立獨(dú)資公司，并將倍福中國(guó)區(qū)總部遷至上海，此后公司業(yè)務(wù)進(jìn)入一個(gè)快速發(fā)展時(shí)期，目前倍福已經(jīng)在北京、廣州、成都、武漢、南京等全國(guó)21個(gè)大中城市設(shè)立了辦事處。隨著各種具有良好性價(jià)比的新產(chǎn)品、新技術(shù)不斷進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)，其勇于打破傳統(tǒng)控制模式，傾力推廣PC控制新技術(shù)的理念已被越來(lái)越多的中國(guó)用戶所接受。

如需了解更多信息，請(qǐng)登陸B(tài)eckhoff中文官方網(wǎng)站www.beckhoff.com.cn。

更多新聞?wù)垶g覽：http://www.beckhoff.com.cn/cn/press/default.htm