[發明專利]一種基于五層框架結構的極向場電源控制軟件開發系統

有效

• 申請號: 201710708078.2
• 申請日: 2017-08-17
• 公開（公告）號: CN107563021B
• 公開（公告）日: 2021-04-23
• 發明（設計）人: 何詩英;沈君;黃連生;高格;王廣紅;陳曉嬌;王澤京
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 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

本發明公開了一種基于五層框架結構的電源控制軟件開發模型，包括有自頂向下依次分布的任務場景層、操作管理層、數據通信層、驅動抽象層和系統驅動層。本發明概括了電源控制領域的一般需求，基于框架模型的軟件產品可以按照實際需求安排層次與其中的軟件模塊，解決了電源控制系統復雜控制要求和控制軟件的可擴張性、可移植性和開發周期。

技術領域

本發明涉及托卡馬克電源控制方法技術領域，尤其涉及一種基于五層框架結構的極向場電源控制軟件開發系統。

背景技術

現代人類社會對能源的需求量越來越大，而傳統的煤炭、石油、天然氣等化石能源即將開采殆盡，人類社會必將面臨資源短缺、能源枯竭的困境。核聚變能源將成為人類能源問題的重要途徑，托卡馬克是一種利用磁約束等離子體實現受控核聚變的環形容器。極向場電源是其重要子系統之一。

極向場電源控制系統是一個典型的分布式控制系統，可以實現監控，實時控制，數據交互存儲等功能。傳統的分布式控制系統是由三層復合型子網組成，按照邏輯從上到下分為監測層、實時控制層和現場總線采集層。

目前ITER作為在建的最大規模的托卡馬克裝置，其控制系統及連鎖安全保護功能非常復雜。綜合ITER電源控制系統的特點，其控制軟件需要具有以下特定：(1)以計算為核心；(2)對實時性的要求高，控制周期為1ms；(3)網絡時間同步的要求，時鐘偏差必須控制在微秒級；(4)實現網絡數據通訊，通訊延遲需控制在100微妙以內；(5)實現對磁體電源的實時控制；(6)模擬數字信號采集；(7)有限狀態機的管理；(8)故障處理和報警；(9)日志記錄。

發明內容

本發明目的就是為了彌補已有技術的缺陷，提供一種基于五層框架結構的極向場電源控制軟件開發系統。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種基于五層框架結構的極向場電源控制軟件開發系統，包括有自頂向下依次分布的任務場景層、操作管理層、數據通信層、驅動抽象層和系統驅動層，所述的任務場景層是實現某個特定任務或工作場景，任務場景層是由操作管理層中多個軟件模塊配置組合而成；所述的操作管理層是處理和整合驅動抽象層所預處理的數據，解釋和分發任務場景層所下達的指令；所述的數據通信層的動態數據總線由兩部分構成，分別為處理外部數據的通信接口和處理內部數據的通信接口，其中處理外部數據的通信接口實現與外部通信數據的解包、打包、校驗、轉發功能，處理內部數據的通信接口則完成內部數據交換、融合、預處理、存儲功能；驅動抽象層用于提煉常用硬件設備的一般接口以適應不斷變化的軟硬件環境，通過設置驅動抽象層來隔離軟硬件變化而引起的軟件代碼變更，驅動抽象層也負責對原始采集數據的預處理，將其轉換為內部的動態數據總線協議，將內部總線協議所下發的控制指令轉換為系統驅動所能夠識別的信號或設置；所述的系統驅動層根據當前系統的軟硬件環境做不同的加載和配置。

所述的任務場景層根據磁體電源運行狀態分為三個狀態：全局工作態、正常工作態和現場工作態。

所述的操作管理層中包括有兩個模塊，任務管理模塊和定時管理模塊，所述的任務管理模塊負責框架下所有模塊的啟動、停止和復位，定時管理模塊通過為每個模塊提供基準定時服務來實現整個軟件系統的實時運行。

所述的任務管理模塊是用于創建、管理、復位、銷毀框架內的其他任務模塊，任務管理模塊完成自身初始化后，首先創建基礎的定時管理和動態數據總線模塊，然后再按照系統配置依次創建其他功能模塊；動態數據總線模塊用于軟件框架下模塊間的數據通信，在模塊初始化過程中，可以向動態數據總線注冊通信介質，根據所選通信介質的不同，采用不同的通信方式，數據通信層是將驅動抽象層中以硬件類別采集的數據，按照操作管理層的數據要求進行重新組織；數據通信層將操作管理層下發的控制命令分發為驅動抽象層所對應的具體控制命令。

本發明的優點是：本發明概括了電源控制領域的一般需求，基于框架模型的軟件產品可以按照實際需求安排層次與其中的軟件模塊，解決了電源控制系統復雜控制要求和控制軟件的可擴張性、可移植性和開發周期。