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Bachmann(巴合曼)控制器广泛应用在风能、可再生能源、工业和机械制造、海事和沿海产业等领域，也应用于各种对安全性和可靠性要求较高的智慧型设备。测厚仪是冷轧机的关键检测设备及厚度自动控制系统(AGC)的重要组成部分，它的精度决定了产品的质量。随着冷轧生产工艺对测量精度、测量稳定性要求的提高和旧设备的性能劣化，2012年7月，攀钢冷轧厂将冷连轧机组四机架(成品机架)后原由ABB公司生产的采用同位素(AM214)ɣ射线的ACCURAY测厚仪更换为ThermoFisher(瑞美)公司的RM210CM X射线测厚仪。该测厚仪的控制系统采用了巴合曼公司的新一代系统，名为M1控制器，它运行基于Vxworks的实时操作系统，支持多任务，具有强大的内存管理、界面编程等功能。
瑞美RM210CM系列X射线测厚仪对板带进行精确、高速的非接触测量，主要应用在冷轧生产线，总体结构如图1所示。
图1 RM210CM X射线测厚仪硬件结构图
X射线测厚仪按照功能可以分为射线与探测系统、数据采集系统、机械系统、控制系统、显示界面系统、通信系统等。控制系统主要有三项功能：协调各部分的运转，使系统按照设计流程运行，从而得到准确的测量数据；监控测厚仪的工作状态以及实现安全联锁，同时保证人与仪器的安全；提供显示、操作界面，方便工作人员使用和维护。
测厚仪的PLC控制系统硬件配置见图2，M1控制器安装在主电柜内，是整个系统的核心控制部分，主要完成运动控制、安全联锁控制、数据采集与传递、与人机界面的连接等。巴合曼M1控制器是一种功能强大的PLC，采用模块化及无风扇设计，具有的模板扩展和配置功能使其能够按照每个不同的需求灵活组合，将基于PC控制器的开放性与工业用硬件平台的可靠性融于一身,以坚固耐用和高可靠性及恶劣环境的适应能力而著称。
图2：巴合曼M1控制器硬件配置图
G11-电源模块;A21-CPU模块;A61-计数器模块;A71-数字输入/输出模块;A31-空模块;A41-模拟输入/输出模块;A32-串口通信模块。
各个模块的性能及具体用途：
（1）BS209控制器背板，以机械和电气方式连接M1控制器的硬件模块，具有9个模块插槽；紧凑型设计，卡装在标准支承轨道上。
（2）NT255电源模块，提供必要的CPU电压以及为背板上的模块供电。输入电源电压18～34VDC，输出功率45W，带有2个状态指示灯，可以区别电源故障和内部错误，并具有电隔离和电子反极性保护。
（3）MPC240处理器模块，配备Pentium-III级400MHz处理器、128MB DRAM、512KB SRAM及64KB FRAM数据存储器，集成2个串口、2个带状态指示灯的10/100M以太网接口、1个V1.1的USB接口及1个CF卡插槽,并带I型512MB大容量CF存储卡。MPC240模块采用PC技术，带有状态指示灯和两个拨码盘，上面的是低位，下面的是高位，高位拨码盘的位置决定控制器的运行模式。
（4）DIO280数字输入/输出模块，具有16×DIO/32×DI/32×DO共计80个数字通道，前16个可通过配置变成DI或者DO通道；6组隔离、8个中断通道；通过LED灯显示每个通道的状态；用来读取测厚仪的状态信号和操作控制信号以及对测厚仪的控制和其他部分的联锁信号输出等。
（5）RS204串口通信模块，用于将4个标准串口连接到M1控制器，可以通过配置将串口模块设置成RS-232、RS-422、RS-485通信方式。射源发出和探测器接收的X射线强度测量数据由配置成RS-422模式的COM1和COM2通道送到M1控制器进行采集和数字化，数据传输速率为921.6KBaud。
（6）AIO288模拟量输入/输出模块，具有8个±10V或0～20mA模拟输入通道以及8个±10V模拟输出通道，带电气隔离。测厚仪主控软件执行线性化算法，计算带钢的实测厚度，并生成模拟量偏差，通过两组扫描周期为10ms的模拟量输出通道给出，利用隔离放大器送给轧机控制系统参与AGC控制和ibaPDA数据采集。驱动C型架动作的西门子变频器的速度给定也由模拟量输出通道给出。
（7）CNT204计数器模块，具有2个RS-422信号（为增量式编码计数器接口）及4个脉冲计数器通道。系统中使用1个脉冲计数器通道用于带钢的长度测量。
（8）LM201空模块，用于为日后的扩展占位，不包含任何电子元件，用于保护背板。
EPOS操作站是整个X射线厚度测量系统的人机接口(HMI)，PC主机为Dell OptiPlex 780台式机，CPU为Intel酷睿2双核E7500，4GB内存，两块250G SATA硬盘组成RAID 1阵列模式，最大限度地保证了数据的可用性和可修复性；运行英文Windows 7专业版操作系统；19"TFT液晶显示器，作为系统的操作和数据显示。EPOS操作站与M1控制器之间通过100M以太网接口采用TCP/IP通信协议实现数据交换。
轧机L1基础自动化是ABB公司的AC450集散控制系统，与巴合曼M1控制器之间的通信网络遵循主从通信原理，支持100MB/s的传输速度，采用TCP/IP VIP通信协议的以太网。 M1控制器与轧机控制系统之间的通信连接如图3所示。通信信息包括：
图3 M1控制器与轧机控制器之间的通信连接示意图
控制器的应用和执行软件存储在闪存卡中，当系统启动后自动加载到CPU的随机存储器里运行。控制器的软件架构如图4所示。可以使用符合IEC61131标准的PLC、C/C++或者JAVA进行编程，对扩展的控制任务可以使用Matlab/Simulink建模，并可以在系统中在线测试和执行。RM210 X射线测厚仪的主控软件在M-PLC软件中完成编程，包含THG01X70.m-控制器、Rmgaug55.m-测厚仪以及EthePanz.m-通信，属于应用程序层。应用程序编制、测试完成后封包，一般不做更改，而针对控制器的软硬件配置、测试诊断及程序备份等，由巴合曼M-Manager软件完成。
图4 巴合曼控制器的软件架构示意图
巴合曼PLC的M-Manager软件，安装在EPOS操作站PC主机中，可以单独启动、添加、安装、结束和删除软件模块。通过此软件可以完成X射线测量系统的软硬件配置、测试诊断及程序的备份等，软件界面见图5。打开软件后，点击CPU模块可看到控制器的信息列表，依次为系统信息、系统配置、软件模块。
图5 M-Manager软件界面图
在系统信息中，可对列出的处理器、启动信息、系统软件等13项系统信息中的每一项进行参数设置，即得到相关信息。通常情况下，需要设置参数的部分是Memory(内存)项目，内存项目是配置程序所需要的内存信息。打开各分区可设置大小，分区0和分区1为系统分区；分区2为应用程序使用的内存区域。本控制器将分区1配置为2M，将分区2配置为15M。
在此目录下点击此模块，可对列出的各项图形化管理界面，如启动设定、系统设定、网络等15项中的每一项进行配置或阅读模块信息；也可通过查看、编辑文件目录中INI文件夹的*.ini配置文件，完成相应的硬件和应用软件的具体配置要求。
软件模块包含操作系统的一些信息以及应用程序信息等，其中MIO模块是各个模块的每个通道信息。可对系统中的软件模块进行编辑、配置及阅读模块信息。
另外，在PLC的CPU模块中，连续运行着实时的诊断软件，一旦发现故障或错误，就会将信息发送到操作终端，也可将信息通过网络发送到上位机。
在M-Manager软件界面右下侧区域，可以同时打开本地硬盘储存的和控制器CF卡中的控制器文件目录，将左边本地文件拖到右边控制器CF卡文件列表中，即实现控制器应用程序的下载；反之，则是程序的备份。
对测厚仪的操作、监控、诊断和故障报警等通过EPOS人机界面来完成。EPOS软件是一个集成的人机界面(HMI)监控管理系统，具有强大的界面设计功能以及与控制器连接的优越性。在EPOS界面中，制作了包含产品数据、测厚仪控制、合金计算、样板测量、标定历史记录、厚度趋势图、系统配置、消息列表、模拟和数字I/O状态显示、射源监控等15幅监控画面。EPOS不仅仅对测厚仪PLC传过来的信号进行处理，还能以图形实时地显示测厚仪的运行工况以及现场的状态参数；用趋势图、曲线、柱状图动态显示参数的实时变化情况，每幅画面都能方便切换。有关人员可以随时监控、掌握测厚系统的运行情况，在主控室，可以进行C型架的开进开出、射线快门的开闭等基本操作；对测厚仪的工作状态、I/O状况、性能、报警信息等一目了然。EPOS界面的操作和显示实行分级授权，管理员可以在画面中执行强制I/O信号、输入特定的参数等操作。当系统出现故障时，报警状态栏根据报警设备的优先级显示不同的报警颜色，提示操作员及时处理。图6为常用的EPOS测厚仪控制画面。
图6 EPOS软件界面图
参考文献
[1]刘英伟,谈春明,邬海峰,等．一种X射线冷轧测厚仪的控制系统[J]．核电子学与探测技术，2010,30(1):23
[2]丁桂林,叶伟,颜毅斌,等．Bachmann PLC在风力发电机组控制系统中的应用[J]．大功率变流技术，2011，(5):28