[發明專利]一種中性束注入器分布式定時同步方法和系統

有效

• 申請號: 201911058709.6
• 申請日: 2019-11-01
• 公開（公告）號: CN110850763B
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 趙遠哲;崔慶龍;胡純棟;謝亞紅
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042;G21B1/25;H04J3/06
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 楊學明

本發明公開了一種中性束注入器分布式定時同步方法和系統，包括時序和幅值同步輸出控制方法和各子系統上位PC機系統時間同步方法。中性束注入器的安全、可靠、同步、實時運行需要各子系統擁有相同的觸發脈沖和時鐘基準，同時一炮實驗結束后實驗數據的有效對比分析與處理則要求各子系統提供的實驗數據擁有相同的時間戳。本發明將硬件定時與網絡時鐘分發完美結合，實現對各子系統同步輸出控制，滿足了中性束注入系統實驗同步運行與數據可靠標識的要求，為中性束注入系統可靠運行、集成擴展及數據對比分析處理提供有力保障。

技術領域

本發明涉及中性束注入器實驗技術，具體涉及到聚變領域輔助加熱中性束注入器系統實驗運行控制技術、分布式定時同步技術。

背景技術

為滿足人類社會發展對潔凈無污染能源的需求，科學家們發現核聚變這一新興能源。受控核聚變的實現需滿足等離子體密度、等離子體溫度、能力約束時間這三個基本條件。在托卡馬克中，僅僅依靠歐姆加熱無法滿足溫度要求，因此必須采用波加熱、中性束注入加熱等輔助加熱手段。中性束注入加熱是通過將高能中性束注入到聚變裝置，并與本底等離子體互相碰撞交換能量，到達加熱等離子體的目的，其主要由離子源、中性化室、主真空室、偏轉磁體、離子吞噬器、功率測量靶、低溫冷凝屏、電源系統、水系統、低溫真空系統和控制系統組成。

中性束注入控制系統實現對整個中性束注入系統實驗運行過程的協調管理，控制各子系統的同步供給及其幅值和時序的實時調節、實現數據采集與數據共享、并對各子系統狀態進行實時監控、故障報警和連鎖保護。一種中性束注入器分布式定時同步方法對于中性束注入實驗的安全、同步、可靠運行至關重要。

目前，大型裝置控制系統實現分布式定時同步的方法有多種，例如應用網絡測量和控制系統的精密時鐘同步協議標準實現對各子系統的同步輸出控制，保障各子系統擁有相同的時間戳，但其具體實現需要高性能網絡的支持，運行成本較高，且不能實時響應系統故障信號，對于突發的異步事件處理能力較差。

發明內容

本發明專利的目的是提供一種中性束注入器分布式定時同步方法和系統，實現對中性束注入實驗過程中各子系統的同步輸出控制、為各子系統提供統一的時鐘基準，保障各子系統的實驗數據擁有相同的時間戳。

本發明的技術方案如下：一種中性束注入器分布式定時同步方法，包括如下步驟：

步驟1、進行服務器參數配置：

(1.1)、服務器設置脈沖時間、各子系統運行參數；

(1.2)、服務器發送脈沖時間、各子系統運行參數到定時系統；

步驟2、時序和幅值同步輸出控制：

(2.1)、定時系統從服務器接收脈沖時間、各子系統運行配置參數；

(2.2)、定時系統的時序和幅值同步輸出模塊通過多功能可重置板卡，向各子系統發送時序信號和幅值信號；

(2.3)定時系統的網絡通信模塊在接收到控制臺發送的網絡START命令后，時序和幅值同步輸出模塊驅動運行于FPGA上的主循環開始運行，主循環的循環周期為10微秒，每循環一次循環周期數加1，當循環周期數大于等于t1/10小于t2/10時該路數字信號輸出通道輸出高電平信號“1”，其他時刻該路數字信號輸出低電平信號“0”；所述時序信號為方波信號，其中t1為的方波信號的起始點，t2為時序方波信號的結束點；

(2.4)當循環周期數等于所有數字輸出通道設置值t2的最大值除以10時，或者在實驗運行過程中出現系統故障時主循環結束，循環周期歸零，定時系統的時序和幅值同步輸出模塊停止向各子系統發送時序信號和幅值信號；

步驟3、各子系統上位PC機系統時間同步：

(3.1)服務器以自身系統時間為基準，周期性的向客戶端發送系統時間；