基于JRTF的新型偏滤器电源控制系统

为了满足复杂实验条件下对等离子体控制的要求,设计和研发了实时框架JRTF的新型偏滤器电源的控制系统。JRTF框架是一个在J-TEXT装置上开发实时控制系统而实现的实时框架,结合了当前J-TEXT电源控制系统的经验,符合当前电源系统的控制特点,并且与现有中央控制系统兼容,同时支持更多的硬件,在软件和硬件标准上与ITER兼容。新偏滤器电源控制系统在用于J-TEXT的实际运行下表现了良好的控制性能,并具有不错的实时表现。     

基于 LabVIEW 的实时控制框架 在 J-TEXT 上的应用

为了支持 J-TEXT 装置上等离子体偏滤器位形实验的研究，基于 LabVIEW 编程语言开发了一套实 时控制框架。在 J-TEXT 装置中，利用该实时控制框架以及选取合适的 NI 采集卡、控制器组建了偏滤器单零位形 的辅助电源-偏置电源的控制系统，并对该电源进行了测试。测试结果表明该电源能够在 1ms 的控制周期内输出 2kA 的电流，满足 J-TEXT 偏滤器单零位形放电的实验要求。该框架的开发极大地提高了组建实时控制系统的效 率，增强了控制程序的可读性以及可维护性，为 J-TEXT 装置提供了一套完善的、简便的，易于拓展及移植的实时控制框架。     

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根据偏滤器线圈的供电需求和电源的运行特点,按照J-TEXT控制、数据访问和通信(CODAC)标准分别从硬件和软件两个方面进行了设计。目前,偏滤器电源控制系统已经布置完成并进行了测试。结果表明,系统满足偏滤器电源控制要求。该基于CODAC规范的偏滤器电源控制系统方案设计可以为ITER及未来聚变堆子系统控制方案提供参考。     

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基于QNX实时操作系统的IDE编译平台,设计开发了J-TEXT装置纵场电源的实时控制系统。该系统具有良好的实时性、可靠性和稳定性,成功控制纵场电源产生了92.5kA、平顶时间为1s的准梯形脉冲电流,在等离子体中心产生1.74T的磁场,满足了J-TEXT装置目前放电实验的需要。     

ITER偏滤器朗缪尔探针测控系统初步设计

根据ITER诊断测控需求和控制、数据访问和通信(CODAC)设计规范,偏滤器朗缪尔探针系统使用企业建模工具(EA平台)进行仪器和控制建模设计.参照中央控制系统自动化运行和控制流程,完成了探针测控系统在等离子放电模式下运行流程的逻辑分层,具备数据采集、探针驱动电源管理、机柜健康监测、EPICS通讯等基本功能,实现了系统软...     

J-TEXT 远程参与实验系统的设计与实现

设计了一个开放平台使研究者能够远程参与J-TEXT 装置实验,应用Representational State Transfer (RESTful)软件架构模式实现Web 应用,提供大量的开放API 给开发者开发托卡马克应用软件。认证和授权功能避免了开放的API 被用户恶意使用。J-TEXT 装置远程参与实验Web 应用使用了ASP.NET SignalR 框架,在实时刷新界面状态方面取得良好的效果,还实现了多种服务器推送信息的策略。系统具有良好的灵活性,兼容 Experimental Physics and Industrial Control System (EPICS)软件,目前已经集成到J-TEXT Control, Data Access and Communication (CODAC)系统中使用。Web 应用和Android 应用的测试和使用结果表明,系统能够连续稳定运行,可以满足装置远程参与实验的需求。     

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设计了一个开放平台使研究者能够远程参与J-TEXT装置实验,应用Representational State Transfer(RESTful)软件架构模式实现Web应用,提供大量的开放API给开发者开发托卡马克应用软件。认证和授权功能避免了开放的API被用户恶意使用。J-TEXT装置远程参与实验Web应用使用了ASP.NET Signal R框架,在实时刷新界面状态方面取得良好的效果,还实现了多种服务器推送信息的策略。系统具有良好的灵活性,兼容Experimental Physics and Industrial Control System(EPICS)软件,目前已经集成到J-TEXT Control,Data Access and Communication(CODAC)系统中使用。Web应用和Android应用的测试和使用结果表明,系统能够连续稳定运行,可以满足装置远程参与实验的需求。     

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J-TEXT装置由许多相关子系统组成,其中央控制系统的主要功能和作用是统一调度和协调各个子系统,控制装置的运行状态。J-TEXT中央控制系统是基于Windows和QNX操作系统平台,并采用工业控制计算机结合PCI工业控制卡来实现的。该系统已经完成了相关测试并获得满意结果。在首轮的J-TEXT放电调试中,该系统运行稳定可靠,控制效果良好。     

质子治疗装置动态电源控制系统研发

针对质子治疗装置中主环动态电源多平台能量的引出需求,研制了基于开源平台的高速实时动态电源控制系统,该控制系统以开源平台Beaglebone作为顶层硬件接口,以现场可编程逻辑门阵列(FPGA)为核心的控制器作为底层硬件接口,采用分布式的实验物理及工业控制系统(EPICS)进行远程控制。该系统可实时传输任意动态电源的输出参考电流波形数据,并结合定时系统与联锁系统,控制动态电源按预设电流波形进行输出,并实现多平台能量的引出。实验结果显示该控制系统能实现每秒最高十万条指令传输,百万次数据传输零误码率。同时,该系统结构灵活、扩展性强,可作为通用控制平台。     

J-TEXT装置纵场电源系统及其调试

J-TEXT装置的纵场磁体是由十六个近似圆形的常规铜线圈串联而成。纵场电源系统需要为纵场磁体提供最大电流为160kA、平顶时间为500ms的准梯形电流波形,以在等离子体中心产生最大为3T的磁场。基于原TEXT-U纵场电源的电路结构,重新设计和改造了电源的控制系统和保护系统。目前,纵场电源系统已经通过了测试,在J-TEXT装置首轮放电运行中,该系统可输出92.5kA的平顶电流,在等离子体中心产生了约1.74T的磁场。     

ITER PF电源现场层监控系统网络拓扑延时分析

为保障ITER极向场(PF)电源系统的高实时性控制需求,根据其设备体积大、分布分散等特点,选取了支持多种设备连接拓扑的实时工业以太网现场总线EtherCAT作为ITER PF电源现场层监控系统的数据通讯协议.为研究ITER极向场电源现场层监控系统的实时性,分析了数据帧在几种适合ITER PF整流器单元现场层信号采集与控...     

基于EtherCAT的ITER极向场电源现场层监控系统设计

根据ITER 大功率极向场电源高实时性与高可靠性控制的需求,选取了具有高实时通讯性能的工业以太网现场总线EtherCAT(以太网控制自动化技术)设计ITER 极向场电源现场层监控系统。依据ITER 极向场电源装置体积大、分布较为分散的特点,为保障高可靠性的数据传输,对比了可构成的两种EtherCAT 环网冗余拓扑的可靠性,选取从站单元中最末端从站是将E-BUS 转换为100BASE-TX/FX 的拓展模块的可靠性较高的环网冗余拓扑来设计极向场电源现场层监控系统的拓扑结构。使用了组态软件TwinCAT(基于Windows 的控制和自动化技术)对系统进行配置,同时绘制了具有可直观显示并控制现场信号等功能的HMI 界面。经测试,该系统可实现对现场层数百路模拟与数字量信号的实时监控,满足了ITER 极向场电源的高实时性与可靠性的控制需求。     

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According to the high real-time and high-reliability control requirements of ITER high-power poloidal field power supply, the industrial Ethernet field bus EtherCAT (Ethernet Control Automation Technology) with high real-time communication performance is selected to design the ITER poloidal field power field layer monitoring system. Due to the characteristics of large size and distributed distribution of the ITER poloidal field power supply device, as well as to ensure high reliability data transmission, the reliability of two kinds of EtherCAT ring network redundancy topologies are compared, and the EtherCAT ring network redundancy topology where the last station in slave station unit is an extension module converting E-BUS to 100BASE-TX/FX is more reliable and is adopted to design the structure of the poloidal field power supply monitoring system. The configuration software TwinCAT (The Windows Control and Automation Technology) is used to configure the system, and Human Machine Interfaces with functions such as visual display and control of live signals are drawn by this software. The experimental tests and operation demonstrate that the system can preferably realize real-time monitoring of hundreds of analog and digital signals on the field layer, and meet the high real-time and reliability control requirements of the ITER poloidal field power supply.     

J-TEXT 动态扰动场交流电源控制系统设计

对 J-TEXT 动态扰动场交流电源及其控制系统进行了介绍,重点对基于FPGA 全数字锁相环的逆变控制单元进行了分析、设计和优化。给出了动态扰动场交流电源及其逆变控制单元的测试和实验结果。结果表明该设计的交流电源控制系统能够满足物理实验对电源输出电流频率、相位调节的需求,能够保证电源的可靠、稳定运行。