丽江 2.4 米望远镜控制系统

云南天文台 范玉峰2007-11-20 广州

报告内容• 丽江 2.4m 光学望远镜简介• 电控系统组成• 终端设备和自动导星装置• IT 系统• 远程观测模式• 观测辅助系统

丽江 2.4 米光学望远镜• 中科院、云南省、云南天文台共同设立。• 英国 TTL(Telescope Technologies Ltd.) 公

司设计，制造。• 站址：云南省丽江市高美古

N26 41 43 E100 01 47 Alt 3230m

• 2007 年 4 月完成安装，计划 2007 年底最终验收。

合同指标• 光学：卡塞格林 RC 系统 2.4m F/8

– 分辨率（集能度）： 0.35’’ （ 80% ）– 视场：改正前 10’ ，改正后 40‘

• 控制、机械：地平式机架– 指向精度： 3’’– 开环跟踪精度： 0.5’’/1.4’’/2’’ in 10/30/60mins– 闭环跟踪精度： 0.5’’ in 60mins– Robotic/Remote 观测模式

电控系统构成• 机械：

– 轴运动控制：方位轴、高度轴、消旋轴– 液压泵及制冷制冷系统

• 光学：– 主镜 ACADS ：厚镜面的主动支撑– 副镜及辅助机械控制

• 观测接口：– 自动导星装置– IT 设备、观测软件、 TPOINT 指向修正

• 辅助设备– 网络气象服务器– 网络接入设备、存储设备

电控系统组成望远镜镜上设备：

方位轴高度轴消旋轴

导星主镜支撑辅助机械

服务 PLC：P01UPSP28/P33

控制 IT设备 :天文观测

望远镜主控系统监控

供电

分布式控制网络保护

、控

制 状态

、报

警

圆顶控制PLC

油泵系统PLC

网络设备远程接入应用层 气象服务

主要转动轴• 方位 Azimuth ：液压轴承• 高度 Altitude ：液压轴承• 消旋 De-rotate ：

– 卡焦– 耐焦

各轴驱动控制框图

• 驱动• 编码器• 制动• 控制：

– 手柄– 软件

PID/H-∞

编码

器

电机

制动

绝对

增量

编码

器

电机

制动

限位

读写头

读写头

编码带

电感箱

电机功放

90V 三相，隔离变压器

PLC手柄控制

软件控制

速度控制选择

电机驱动功放 /P48

型号 数量 规格 描述

SMVE2410 2 10A 消旋轴

SMVE242 4 16A 方位 /高度

SMNW29 1 3X48V 整流电源

变压器

P48 内驱动卡

内环：电流 PID( 模拟 )

伺服电机轴 生产厂 型号 额电压 V 额电流 A 转速 rpm

卡焦消旋 X2

Mavilor， Italy,Infranor集团

MSS-8 89,7 10,7 3000

方位 X2 MSS-22 181 16 3000

高度 X2 MSS-22 181 16 3000

减速箱

方位轴齿轮

制动高度、消旋轴制动在电机内部方位轴有独立制动盘刹（碟刹）

光栅带 + 扫描头（角度编码器）

耐焦消旋： ERA180

方位轴、高度轴、卡焦消旋轴： ERA780

精度： <0.18’’ 虚拟编码器：多个联合 (Azm 4, Alt 2, De 2)

消旋

两 个 驱 动 电机 ， 内 有 制动和编码器

增量编码器

旋 转 限 位 开关

绝对编码器齿 条 上 方 贴有 编 码 带 ，未固定

卡焦消旋轴

消旋轴选择器

• 卡焦 / 耐焦 +/（耐焦 - ）

• 切换电机• 切换编码器• 改变控制程序

主镜 ACADS ：厚镜面的主动支撑

• 保持主镜面型：支撑力均匀

• 保持主镜姿态：光轴重合

• 支撑：– 底部 3 个扇区： 20

个气动活塞– 上下两侧： 10 个活

塞

ACADS

辅助机械控制• 主镜主动支撑 ACADS

• 主镜保护控制• 副镜聚焦

终端和自动导星• 卡焦仪器终端• 滤光器轮切换• 自动导星 CCD

及控制器• 导星装置聚焦、

收放• 仪器电、数据、

气动接口

AG 箱内部结构

控制层次及方式

控制节点

PLC 、电气系统手柄控制维护、监控操作

望远镜控制 TCC

主控 MCC

望远镜光机系统

控制节点

软件控制工程操作 ECI

观测界面TCS命令行 LA

N

远程观测服务接口远程观测

Q-net

RAID

CCD等终端

软件 GUI 控制

按钮控制

Telnet / Xwin

TCP/IP

LAN

气象站监控

手柄控制

• 调试目标第一步• 本地 /local 模式• 通过 PLC发送命令转矩（电压）

• P28 选择轴 / 电机 + 手柄控制

• 没有精确控制、没有速度闭环

• 增量编码器作堵转保护 / 监测

• 维护、调试时使用

软件控制

• 分布式控制节点 (QNX) ：– 编码器采集卡 -> 虚拟编码器– D/A+ 数字量卡 ->输出– A/D<- 电枢电流检测– PID 速度 / 位置控制算法– GPS时钟同步卡– 以太网 /KVM 接口

• 用于正常观测——远程 / 自动

IT 控制设备

机架式 UPS剩余空间 48*53*70+厘米

LCD

KVM键盘

本地 / 远控

SCC

MCC

TCC

浪涌保护

RAID

以太网交换机

GPS 时间服 务器

供电控制

控制接口（远程、自动）• TCS ：望远镜控制系统；命令行界面；用于观测

• ECI ：工程控制接口；图形界面；用于调试和监控望远镜状态

• AGI ：自动导星图形界面；设置、调整自动导星；当使用 Autoguider CCD 作为终端时用于获取图像

TCS

ECI

• 工程控制接口

AGI

• 自动导星图形界面

谢谢