CN110161949A - East托卡马克低杂波信号调理集成及时序控制方法 - Google Patents

East托卡马克低杂波信号调理集成及时序控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种EAST托卡马克低杂波信号调理集成及时序控制方法，在低杂波总控制台系统上安装一个信号调理集成转换机箱；通过PXI计算机高速采集卡采集EAST总控准备、触发及等离子体电流Ip等信号；计算机程序根据时序逻辑通过DO/AO卡输出控制信号作为信号调理集成转换机箱的输入；经信号调理集成转换机箱将信号处理后实现准确的时序控制输出。本发明控制灵活、可塑性强，既能满足系统安全控制的时序要求，同时能通过软件与调理集成机箱硬件的配合适当调整保护和控制模式以满足实验需求。

Description

EAST托卡马克低杂波信号调理集成及时序控制方法
技术领域
本发明涉及控制及信号处理技术领域，尤其涉及一种EAST托卡马克低杂波信号调理集成及时序控制方法。
背景技术
目前国内外的托卡马克装置上普遍采用高功率微波（低杂波）来进行等离子体加热和电流驱动，在我国世界第一台全超导托卡马克装置EAST上，也利用高功率微波来驱动等离子体并开展实验研究。该低杂波系统是由多只速调管组成的稳态高功率微波系统，微波功率通过多结波导阵天线耦合到等离子体中。为了系统安全，低杂波系统运行需要微波源系统与高压电源系统按照一定时序来工作。
EAST装置低杂波系统原有时序控制系统是基于全硬件的定时器来实现的，该方法能实现基本的时序控制，但由于其硬件电路不易变动，其功能在EAST装置特殊放电情况下不能满足实验的需求，急需更新。
发明内容
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种EAST托卡马克低杂波信号调理集成及时序控制方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种EAST托卡马克低杂波信号调理集成及时序控制方法，包括有EAST总控机、低杂波控制台PXI工控机、信号调理机箱和PLC系统，在低杂波控制台PXI工控机内安装有带有AO/DO输出接口的高速采集卡，高速采集卡采集EAST总控机发送的高压准备信号、高压投入信号两个脉冲电信号以及模拟等离子体电流信号IP，首先低杂波控制台PXI工控机接收高压准备信号、高压投入信号两个脉冲电信号后分别对应的输出两个高电平电信号，其中高压准备信号经过信号调理机箱的电光转换电路转换成高压源准备光信号并发送给高压电源；高压投入信号经过信号调理机箱的电光转换电路转换成两路，一路作为高压启停光信号并送给高压电源，另一路作为波启停光信号给激励源；高压电源收到高压源准备光信号后启动接触器合闸，合闸完成后发送高压源Ready信号给PLC系统；PLC系统巡检系统状态，在各个状态都正常的情况下，PLC系统发送高压允许信号给高压电源；低杂波控制台PXI工控机接收模拟等离子体电流信号；EAST总控将数字等离子体电流信号发送至信号调理机箱的或门及驱动电路，由数字等离子体电流信号与低杂波控制台PXI工控机的预电离脉冲经过信号调理机箱的逻辑或后发送给高压电源做保护信号。
所述的高速采集卡的型号为NI6259。
所述的电光转换电路包括有反相器U1、电阻R1、三极管Q1、电阻R2、二极管D1和光纤收发器N1，所述的反相器U1的输出端连接电阻R1的一端，电阻R1的另一端连接三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极分别接电阻R2的一端和光纤收发器N1的一个输入端，电阻R2的另一端连接二极管D1的正极，二极管D1的负极接地并连接光纤收发器N1的输入地。
所述的光纤收发器N1的型号为HFBR1414。
所述的或门及驱动电路包括有或门U2、三极管Q2和电阻R3，所述的或门U2的输出端连接三极管Q2的基极，三极管Q2的发射极为或门及驱动电路的输出端，且三极管Q2的发射极还连接电阻R3的一端，电阻R3的另一端接地。
本发明为EAST装置低杂波系统提供了一个灵活的时序控制方法。在低杂波总控制台系统上安装一个信号调理集成转换机箱；通过PXI计算机高速采集卡采集EAST总控准备、触发及等离子体电流Ip等信号；计算机程序根据时序逻辑通过DO/AO卡输出控制信号作为信号调理集成转换机箱的输入；经信号调理集成转换机箱将信号处理后实现准确的时序控制输出。
本发明的优点是：本发明通过信号调理集成装置实现低杂波系统时序信号的灵活控制，保障系统安全稳定运行；同时将为低杂波系统的不同控制模式提供灵活的实施方法，提升系统的控制能力，拓展EAST的运行模式；本发明控制灵活、可塑性强，既能满足系统安全控制的时序要求，同时能通过软件与调理集成机箱硬件的配合适当调整保护和控制模式以满足实验需求。
附图说明
图1为本发明的工作原理框图。
图2为电光转换电路的电路图。
图3为或门及驱动电路的电路图。
图4为与门及驱动电路的电路图。
图5为光电转换电路的电路图。
图6低杂波控制系统时序逻辑图。
具体实施方式
如图1所示，一种EAST托卡马克低杂波信号调理集成及时序控制方法，包括有EAST总控机1、低杂波控制台PXI工控机2、信号调理机箱3和PLC系统4，在低杂波控制台PXI工控机2内安装有带有AO/DO输出接口的高速采集卡，高速采集卡采集EAST总控机1发送的高压准备信号、高压投入信号两个脉冲电信号以及模拟等离子体电流信号，首先低杂波控制台PXI工控机2接收高压准备信号、高压投入信号两个脉冲电信号后分别对应的输出两个高电平电信号，其中高压准备信号经过信号调理机箱的电光转换电路转换成高压源准备光信号并发送给高压电源5；高压投入信号经过信号调理机箱3的电光转换电路转换成两路，一路作为高压启停光信号并送给高压电源5，另一路作为波启停光信号给激励源6；高压电源5收到高压源准备光信号后启动接触器合闸，合闸完成后发送高压源Ready信号给PLC系统4；PLC系统4巡检系统状态，在各个状态都正常的情况下，PLC系统4发送高压允许信号给高压电源5；低杂波控制台PXI工控机2接收模拟等离子体电流信号；EAST总控机1将数字等离子体电流信号发送至信号调理机箱3的或门及驱动电路，在预电离实验时，由数字等离子体电流信号与低杂波控制台PXI工控机的预电流脉冲经过信号调理机箱的逻辑或后发送给高压电源做保护信号。
所述的高速采集卡的型号为NI6259。
如图2所示，所述的电光转换电路包括有反相器U1、电阻R1、三极管Q1、电阻R2、二极管D1和光纤收发器N1，所述的反相器U1的输出端连接电阻R1的一端，电阻R1的另一端连接三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极分别电阻R2的一端和光纤收发器N1的一个输入端，电阻R2的另一端连接二极管D1的正极，二极管D1的负极接地并连接光纤收发器N1的输入地。
所述的光纤收发器N1的型号为HFBR1414。
如图3所示，所述的或门及驱动电路包括有或门U2、三极管Q2和电阻R3，所述的或门U2的输出端连接三极管Q2的基极，三极管Q2的发射极为或门及驱动电路的输出端，且三极管Q2的发射极还连接电阻R3的一端，电阻R3的另一端接地。
该方法成功在EAST装置4.6GHz/6MW低杂波系统中实施，系统时序控制逻辑如图6所示。
如图4、5所示，信号调理集成机箱内还设有4道光电转换电路、另外3道电光转换电路、另外 2路输入或门及驱动电路和3路输入与门及驱动电路），这些电路预留备用，可用于将来的功能扩展或别的控制系统中。

Claims (5)

1.一种EAST托卡马克低杂波信号调理集成及时序控制方法，其特征在于：包括有EAST总控机、低杂波控制台PXI工控机、信号调理机箱和PLC系统，在低杂波控制台PXI工控机内安装有带有AO/DO输出接口的高速采集卡，高速采集卡采集EAST总控机发送的高压准备信号、高压投入信号两个脉冲电信号以及模拟等离子体电流信号IP，首先低杂波控制台PXI工控机接收高压准备信号、高压投入信号两个脉冲电信号后分别对应的输出两个高电平电信号，其中高压准备信号经过信号调理机箱的电光转换电路转换成高压源准备光信号并发送给高压电源；高压投入信号经过信号调理机箱的电光转换电路转换成两路，一路作为高压启停光信号并送给高压电源，另一路作为波启停光信号给激励源；高压电源收到高压源准备光信号后启动接触器合闸，合闸完成后发送高压源Ready信号给PLC系统；PLC系统巡检系统状态，在各个子系统状态都正常的情况下，PLC系统发送高压允许信号给高压电源；低杂波控制台PXI工控机接收模拟等离子体电流信号； EAST总控机将数字等离子体电流信号发送至信号调理机箱的或门及驱动电路，由数字等离子体电流信号与低杂波控制台PXI工控机输出的预电离脉冲经过信号调理机箱的逻辑或后发送给高压电源做保护信号。
2.根据权利要求1所述的一种EAST托卡马克低杂波信号调理集成及时序控制方法，其特征在于：所述的高速采集卡的型号为NI6259。
3.根据权利要求1所述的一种EAST托卡马克低杂波信号调理集成及时序控制方法，其特征在于：所述的电光转换电路包括有反相器U1、电阻R1、三极管Q1、电阻R2、发光二极管D1和光纤收发器N1，所述的反相器U1的输出端连接电阻R1的一端，电阻R1的另一端连接三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极分别接电阻R2的一端和光纤收发器N1的一个输入端，电阻R2的另一端连接二极管D1的正极，二极管D1的负极接地并连接光纤收发器N1的输入地。
4.根据权利要求3所述的一种EAST托卡马克低杂波信号调理集成及时序控制方法，其特征在于：所述的光纤收发器N1的型号为HFBR1414。
5.根据权利要求1所述的一种EAST托卡马克低杂波信号调理集成及时序控制方法，其特征在于：所述的或门及驱动电路包括有或门U2、三极管Q2和电阻R3，所述的或门U2的输出端连接三极管Q2的基极，三极管Q2的发射极为或门及驱动电路的输出端，且三极管Q2的发射极还连接电阻R3的一端，电阻R3的另一端接地。
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