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J-TEXT托卡马克联锁安全系统设计

论文摘要

20世纪以来,随着能源消耗量的不断增长,热核聚变逐步成为人们解决能源危机的最佳途径之一。目前,托卡马克装置引领着热核聚变领域的研究潮流。随着国际热核反应实验堆(International Thermonuclear Experimental Reactor,简称ITER)计划实施的进展,ITER制定了符合聚变实验环境专用的控制系统标准,CODAC(Control OfData Access and Communication,简称CODAC)标准。J-TEXT装置是华中科技大学建立的中型托卡马克装置。为了规范聚变实验的控制管理,改进现有的控制系统性能,更好的完成实验项目,需要构建完善的基于CODAC标准的J-TEXT CODAC控制系统平台,而联锁安全系统即是系统中一个重要的组成部分。联锁安全系统的开发设计,针对实验人员职业安全及仪器设备财产安全而展开,是一个以保护概念为核心的专用系统。本文根据CODAC标准,从设计原则,总体结构,器件标准,运行机制等方面介绍了基于中央联锁安全系统(CISS)及分控联锁安全系统(PISS)的两层结构系统体系,完成了J-TEXT联锁安全系统的总体方案和实现的初步设计。本文采用了以FPGA为内核的NI Compact RIO新型PAC硬件平台以及LabVIEW图形化编程语言软件平台,初步完成了电源联锁安全系统的设计与实现,这一组合形式符合CODAC设计标准中快控制器的选型标准,在控制响应速度方面优势显著。本文以J-TEXT电源系统为例,开发了电源联锁安全系统,完成了联锁安全系统开发的整个流程,而且为后续系统的开发和完善提供了参考依据。电源联锁安全系统采用共享变量,实现了基于EPICS的CA通信方式,使其能更好的与EPICS系统相兼容,保持良好的数据通信性能。联锁安全系统的信号采用光纤传输方式,保证了系统信号的可靠性,目前已制作完成的光纤传输驱动设备通过测试,可在1MHz以上的高频信号源下,保持良好的工作性能。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 1 绪论
  • 1.1 能源现状及热核聚变发展的契机
  • 1.2 J-TEXT 托卡马克装置
  • 1.3 课题来源及联锁安全的概念
  • 1.4 本文的主要工作
  • 2 联锁安全系统的总体方案
  • 2.1 J-TEXT 联锁安全系统的设计原则
  • 2.2 J-TEXT 联锁安全系统的设计规划
  • 2.3 本章小结
  • 3 联锁安全系统实现的初步设计
  • 3.1 可编程自动化控制器及 LabVIEW 图形化编程语言简介
  • 3.2 系统控制器件的选择标准
  • 3.3 联锁安全系统的运行机制
  • 3.4 光纤传输驱动设备的设计
  • 3.5 本章小结
  • 4 基于 Compact RIO 的 J-TEXT 电源联锁安全系统开发
  • 4.1 J-TEXT 电源系统简介
  • 4.2 J-TEXT 电源联锁安全系统设计
  • 4.3 J-TEXT 电源联锁安全系统的实现
  • 4.4 J-TEXT 电源联锁安全系统的设计优化建议
  • 4.5 本章小结
  • 5 总结与展望
  • 5.1 论文总结
  • 5.2 工作展望
  • 致谢
  • 参考文献
  • 相关论文文献

    本文来源: https://www.lw50.cn/article/8ead08df5399bb407d5da559.html