[發明專利]一種分布式時序觸發控制系統

有效

• 申請號: 201310392637.5
• 申請日: 2013-08-30
• 公開（公告）號: CN103472782A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 張明;鄭瑋;趙青
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 朱仁玲

技術領域

本發明屬于大型物理實驗裝置領域，更具體地，涉及一種分布式時序觸發控制系統。

背景技術

大型物理實驗裝置，例如大型線性加速器、托卡馬克聚變實驗裝置，它們均包含有很多子系統和儀器設備，需要精確的在不同時刻進入不同的運行狀態。因此需要一套時序控制系統，在程序預先設定時間后向其他設備發送觸發信號。目前市場上沒有專門供給大型物理實驗裝置使用的時序觸發系統。很多大型實驗裝置，采取使用模塊化儀器，如CPCI，PXI總線設備加上對應的機箱控制器，再配合上輸入輸出接口模塊組成一個集中式結構的時序觸發系統。

隨著裝置規模的增加，各種設備均分布在不同的物理位置，部分大型物理實驗裝置已經使用分布式的系統結構，如果時序觸發系統仍然采用上述集中式結構，將大量的觸發信號一一傳送到各個地方的子系統，布線難度大、成本高，系統結構復雜、維護難度大。

同時，大型物理實驗裝置進行實驗時往往會產生強烈的電磁干擾。在現場惡劣的電磁環境中，使用上述商業通用的模塊化儀器，由于不是為這種環境專門設計，時序觸發系統穩定性會受到一定的影響。由于這些儀器結構復雜，受干擾后容易出現無法預測的運行結果。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種能夠為大型物理實驗裝置提供高精度的時序觸發以及時鐘信號的分布式時序觸發控制系統。

本發明提供了一種分布式時序觸發控制系統，包括多個時序控制器以及將多個時序控制器連接成樹形網絡的光纖；每個時序控制器用于提供時鐘信號或觸發信號。

更進一步地，所述時序控制器還包括以太網接口，用于與以太網連接。

更進一步地，所述時序控制器包括：主板，與主板連接的電源模塊，設置在主板上的通訊模塊和時序產生模塊，與主板連接的第一輸入輸出板和第二輸入輸出板；電源模塊用于為所述時序控制器提供直流供電；所述通訊模塊用于將以太網上傳輸的用于控制時序控制器運行的指令傳遞給時序產生模塊，并將所述時序產生模塊的運行狀態在以太網上發布；所述時序產生模塊用于生成時鐘信號和觸發信號；所述第一輸入輸出板和所述第二輸入輸出板用于將外部的光信號轉換為電信號并傳遞給所述時序產生模塊，或將所述時序產生模塊輸出的電信號轉換為光信號并輸出。

更進一步地，所述時序產生模塊包括：時鐘生成模塊、串口通訊模塊、控制器、計數器陣列、輸出控制模塊和總線；所述串口通訊模塊，所述控制器和所述計數器陣列都連接在所述總線上并通過總線傳輸數據；所述控制器分別通過控制線與所述串口通訊模塊、所述計數器陣列、所述時鐘生成模塊和所述輸出控制模塊連接并對其進行控制；工作時，通過串口通訊模塊與外部通訊；當收到指令時所述串口通訊模塊將指令和時序參數配置通過所述總線傳輸給控制器，同時將控制器的運行狀態傳輸給外部的通訊模塊；所述控制器協調其他模塊的運行；所述輸出控制模塊在所述控制器的控制下打開或關閉某一個通道的輸出；所述時鐘生成模塊產生所述計數器陣列需要的時鐘信號；所述計數器陣列對所述時鐘生成模塊的時鐘進行計數，并產生所需要的觸發信號和時鐘信號。

更進一步地，所述時鐘生成模塊還包括：觸發端口，用于接收外部輸入的觸發信號；時鐘端口，用于接收外部輸入的時鐘信號，以及急停端口，用于接收外部輸入的急停控制信號。

本發明采用樹形網絡和光纖實現了分布式系統結構，減小電磁干擾的影響，減小了布線難度；可以向大型物理實驗裝置提供高精度的時序觸發以及時鐘信號。

附圖說明

圖1是本發明實施例提供的分布式時序觸發控制系統的整體結構示意圖；

圖2是本發明實施例提供的分布式時序觸發控制系統中時序控制器內部硬件示意圖；

圖3是本發明實施例提供的時序控制器中時序產生模塊內部模塊結構示意圖；

圖4是本發明實施例提供的分布式時序觸發控制系統中輸入輸出模塊的具體電路圖。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。此外，下面所描述的本發明各個實施方式中所涉及到的技術特征只要彼此之間未構成沖突就可以相互組合。

本發明實施例提供的分布式時序觸發控制系統主要用于為大型實驗裝置提供定時觸發以及時鐘同步；可以為大型物理實驗裝置（如粒子加速器、托卡馬克裝置）中各子系統中的儀器設備提供精確的時序觸發及時鐘。