[發明專利]一種用于中性束注入器的模擬信號連鎖保護控制器

有效

• 申請號: 201310515893.9
• 申請日: 2013-10-25
• 公開（公告）號: CN103605302A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發明（設計）人: 盛鵬;胡純棟;宋士花;崔慶龍;吳德云;趙遠哲;張小丹;張睿;林宇蓮
• 申請（專利權）人: 中國科學院等離子體物理研究所
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042;G21C17/00
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

技術領域

????本發明涉及聚變裝置保護技術，具體涉及中性束注入器系統的一種模擬信號連鎖保護控制器技術。

背景技術

在能源需求日益加劇的今天，核聚變作為一種清潔能源越來越受到廣泛關注。中性束注入器是磁約束核聚變裝置的重要加熱手段之一。在中性束注入器控制系統中存在大量模擬信號的連鎖保護應用。模擬量的快速連鎖保護是控制系統中安全可靠運行的必要手段，尤其在核聚變裝置的控制系統中更是如此。

在核聚變裝置的重要的輔助加熱系統中性束注入器需要各種模擬量信號的傳輸和變換。在實際的中性束注入器控制系統中模擬信號和數字信號一般是分開處理和控制的。模擬信號一般用來控制執行器的幅值控制,設定報警閾值等；數字信號一般用來實現對系統時序的控制和邏輯控制。模擬信號和數字信號的連鎖控制有軟件和硬件實現兩種方式。軟件方式實現的模擬信號連鎖控制其受到軟件運行平臺或者操作系統的限制，很難達到高精度的快速連鎖保護功能，一般運行實時操作系統或者嵌入式實時操作系統能夠實現的連鎖控制還受算法執行效率影響，很難實現復雜的控制邏輯。硬件方式的模擬信號連鎖控制算法實時性好、運行可靠，是系統保護的關鍵技術。

發明內容

鑒于上述技術存在的問題，本發明專利的目的是提供一種適用于聚變裝置系統的實時性和可靠性高的中性束注入器的模擬信號連鎖保護控制器。中性束注入器模擬信號連鎖保護控制器對輸入的模擬信號進行處理，根據設定的保護閾值和控制邏輯進行系統連鎖保護，滿足了實驗裝置系統的安全保護要求。

本發明的技術方案如下：

一種用于中性束注入器的模擬信號連鎖保護控制器，其特征在于：包括有模擬信號輸入模塊、閾值設置模塊、控制總線、通訊模塊、連鎖保護邏輯控制模塊和控制信號輸出模塊組成，所述的模擬信號輸入模塊、控制總線、閾值設置模塊依次連接，通訊模塊、連鎖保護邏輯控制模塊均與控制總線雙向通訊連接，連鎖保護邏輯控制模塊的信號輸出端連接控制信號輸出模塊；所述的模擬信號輸入模塊將設備送來的模擬量信號轉換成數字信號并輸入到控制總線；閾值設置模塊實現對模擬信號連鎖保護條件的設置；控制總線用于傳輸模擬信號和數字信號；通訊模塊用于中性束注入器模擬信號連鎖保護控制器接受設置命令和數據通訊；連鎖保護邏輯控制模塊根據控制命令和閾值設置模塊信號進行實時控制，實現對模擬信號通道的選擇，在故障發生時進行連鎖控制保護；控制信號輸出模塊輸出連鎖控制信號控制現場設備，實現連鎖保護。

所述的模擬信號輸入模塊由信號調理和模數轉換電路組成，其中信號調理電路包括有依次連接的過壓保護電路、增益調節電路、濾波電路、通道選擇電路，過壓保護電路的信號輸出端還連接有量程自動選擇電路，量程自動選擇電路的另一端連接增益調節電路；信號調理電路將現場設備傳感器的微弱信號放大和濾波變換后輸送給模數轉換電路；模數轉換電路根據連鎖保護控制邏輯模塊的通道選擇信號將模擬信號轉換為數字信號傳輸到控制總線。

所述的閾值設置模塊由配置參數EEPROM、增益設置撥碼開關和開關信號轉換電路，配置參數EEPROM存儲中性束注入器模擬信號連鎖保護控制器所接受的多路通道連鎖保護閾值信息；每個通道配置一個增益設置撥碼開關，通過撥動增益設置撥碼開關的設定值實現對通道配置參數EEPROM的閾值信息選擇。

所述的控制總線由總線驅動器實現控制信號的傳輸，為模擬信號輸入模塊、通訊模塊和連鎖保護邏輯控制模塊提供數據傳輸通道。

所述的通訊模塊實現連鎖保護控制器的RS232串口通訊，接受外部控制命令和設置參數。

所述連鎖保護邏輯控制模塊由FPGA實現，包括VHDL編制的硬件控制邏輯和實時控制程序。實時控制程序執行輸入的控制命令和接受遠程配置參數，對硬件控制電路進行管理和配置，實現對模擬信號輸入模塊和閾值設置模塊的控制，完成連鎖保護功能。

所述的控制信號輸出模塊包括模擬信號輸出和數字信號輸出電路。模擬信號輸出由數模轉換電路實現，可以將控制邏輯結果直接轉換成設備執行器所需模擬信號進行輸出；數字信號輸出電路包括TTL輸出和光信號輸出接口。

本發明的有益效果：