CN111338281A - 一种用于rmp线圈电源的远程控制方法 - Google Patents

一种用于rmp线圈电源的远程控制方法 Download PDF

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    • G05B19/05—Programmable logic controllers, e.g. simulating logic interconnections of signals according to ladder diagrams or function charts
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Abstract

本发明涉及的是一种针对RMP线圈电源进行远程控制的设备以及利用该设备对RMP线圈电源进行远程控制方法。本发明一种用于RMP线圈电源的远程控制设备，具有异步串行通讯接口，异步串行通讯接口通过数据线与远程计算机数据连接；异步串行通讯接口还通过数据线分别连接RMP线圈电源。在每个RMP线圈电源上分别具有电源控制器，电源控制器为PLC，PLC通过数据线与异步串行通讯接口数据连接。PLC具有人机交互设备，人机交互设备为触控屏，或屏幕加输入键盘，优选为触控屏。所述的异步串行通讯接口采用RS485接口；具体为MOXA Nport 5650串口服务器。

Description

一种用于RMP线圈电源的远程控制方法
技术领域
本发明涉及RMP线圈电源远程控制领域，具体作为一种用于对RMP线圈电源远程控制的方法。
背景技术
RMP线圈作为托卡马克主要组成部分之一在国际各装置上一直是大力发展的对象，主要用于对误差场校正、锁模、边界输运和边界局域模的研究。EAST托克马克装置内共16个RMP线圈，通过八套RMP线圈电源对线圈进行供电，提供所需的电压或电流，为了满足物理实验的研究要求，可以通过各种方式对线圈进行组合，这要求随时操作相关的RMP线圈电源投入运行，并能实时快速查看电源运行状态和参数。
在RMP线圈电源运行过程中，可能同时出现诸如接触器故障、输入过热、输出过热、输出过流、输出过压、断路器未闭合等多种故障，如何快速实时完整的获取电源的运行或故障状态显得尤为重要，这要求远程控制的指令操作尽可能的简洁有效，同时针对通讯过程中的校验出错、数据非法等错误进行识别并迅速处理。
在RMP线圈电源出现故障以后，需要准确定位故障点，设置故障标记，停止输出级同时打开晶闸管旁路，断开输入级接触器，根据读取的状态准确排除故障。
在RMP相关物理研究中，有时要求提供一定的负载电流，有时要求提供一定的负载电压，不同的运行方式要求RMP线圈电源在停机情况下快速切换各种运行方式，并能实时读取电源电压、电流等参数。
目前操作和维护RMP线圈电源主要是本地进行，操作人员在电源现场通过触摸屏进行启动、停机、切换运行方式、查看故障、复位等操作，在电源运行时现场读取电源设定值、电压、电流等参数，这种本地操作需要对八套电源逐一操作，比较耽误物理实验时间，并且本地操作不够灵活、自动化，尤其在设备出现故障时，不能够进行远程的监控，所以需要设计出一种新方法来满足实际的操作需求。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术，即本地操作的缺点，提高电源系统的运行效率和安全性，提供了一种用于RMP线圈电源的远程控制方法。
本发明一种用于RMP线圈电源的远程控制方法，具有异步串行通讯接口，异步串行通讯接口通过数据线与远程计算机数据连接；异步串行通讯接口还通过数据线分别连接RMP线圈电源。
每套RMP线圈电源上分别具有电源控制器和人机交互设备，电源控制器为PLC（可编程逻辑控制器），人机交互设备为电源触摸屏，PLC通过数据线与电源触摸屏连接。
RMP线圈电源上的PLC能够接收由远程计算机发送的R读操作指令，并根据接收的R读操作指令向电源发送相应的R读响应指令；PLC也能够接收对应电源发送的W写操作指令，并向远程计算机发送相应的W写响应指令。
本发明一种用于RMP线圈电源的远程控制方法如下：
（1）.启动设备，保证远程计算机、PLC、触摸屏以及异步串行通讯接口工作状态正常；
（2）.PLC实时采集每个RMP线圈电源的状态，并将其状态通过异步串行通讯接口发送给远程计算机；
（3）.PLC发送的数据出现异常时，远程计算机端发出相应的预警信息；
（4）.根据预警信息的具体内容，判断相应的控制方法；
（5）.能够在远程端操控的，由远程计算机直接发出操作指令进行操控；需要现场操作的，远程计算机端通知维护人员直接在对应的触摸屏上进行操控。
有益效果：
本发明为EAST核聚变装置上RMP线圈电源的稳定运行和RMP线圈相关物理实验节约了足够的时间，降低了部分机械开关的动作次数，延长了RMP线圈电源的使用寿命，同时能快速读取电源状态并准确定位电源故障。
附图说明
图1为本发明中电源触摸屏显示的远程切换电源运行/待机、电流/电压模式后的电源状态。
图2为本发明的RMP线圈电源运行时示波器在电源端测量的给定值、输出电压、输出电流的波形图（其中通道1为设定电流（1V-300A），通道2为输出电压（1V-100V），通道3为输出电流（1V-500A））。
图3为本发明中电源触摸屏显示的电源故障状态截图。
图4为本发明中电源触摸屏显示的电源进行远程复位操作后的状态截图。
图5为本发明一种用于RMP线圈电源的远程控制设备的结构示意图。
图6本发明一种用于RMP线圈电源的远程控制方法的流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
参照附图1-6，本发明一种用于RMP线圈电源的远程控制方法，具有异步串行通讯接口2，异步串行通讯接口2通过数据线与远程计算机1数据连接；异步串行通讯接口2还通过数据线分别连接RMP线圈电源4。
在每个RMP线圈电源4上分别具有电源控制器3，电源控制器3为PLC，PLC通过数据线与异步串行通讯接口2数据连接。
PLC具有人机交互设备，人机交互设备为触控屏，或屏幕加输入键盘，优选为触控屏。
所述的异步串行通讯接口2采用RS485接口，RS485接口的参数为波特率115.2kbps，数据位8位，停止位1位，无校验位，无流控制；具体为MOXA Nport 5650串口服务器。
RMP线圈电源4上的PLC能够接收由远程计算机发送的R读操作指令，并根据接收的R读操作指令向电源发送相应的R读响应指令；PLC也能够接收对应电源发送的W写操作指令，并向远程计算机发送相应的W写响应指令。
如表1所示，电源控制器从远程计算机处接收的R读操作指令包括五个部分，依次为：起始标志、读写命令、控制码、校验和以及结束标志；
其中，起始标志为固定字符‘@’，读写命令为固定字符‘R’，控制码为ASCII字符，校验和为16进制数字符，是读写命令和控制码所有字节的算术和（‘00’为测试校验和，收到‘00’不进行校验），结束标志为固定字符‘#’。
表1 电源控制器从远程计算机处接收的R读操作指令格式
序号 字节长度 定义 说明
1 1 起始标志 固定字符‘@’
2 1 读写命令 固定字符‘R’
3 2 控制码 16进制数字符
4 2 校验和 16进制数字符，序号2-3所有字节的算术和
5 1 结束标志 固定字符‘#’
如表2所示，电源控制器向电源发送的R读响应指令包括七个部分，依次为：起始标志、读写命令、控制码、响应码、功能码 、校验和以及结束标志；
其中，起始标志为固定字符‘@’，读写命令为固定字符‘R’，控制码为回送接收到的控制码，响应码为ASCII字符（‘00’为正常，其它为错误），功能码包括‘81’、‘82’、‘83’、‘84’和‘86’五种（其中‘82’和‘83’为IEEE754标准浮点型，其余为整点型ASCII字符），校验和为16进制数字符，是读写命令、控制码、响应码和功能码所有字节的算术和，结束标志为固定字符‘#’。
表2电源控制器对R读操作指令的响应格式
序号 字节长度 定义 说明
1 1 起始标志 固定字符‘@’
2 1 读写命令 固定字符‘R’
3 2 控制码 回送接收到的控制码
4 2 响应码 16进制数字符，‘00’为正常
5 -- 见表5 整型为16进制字符，浮点型为IEEE754标准
6 2 校验和 16进制数字符，序号2-5所有字节的算术和
7 1 结束标志 固定字符‘#’
如表3所示，电源控制器从电源处接收的W写操作指令包括六个部分，依次为：起始标志、读写命令、控制码、功能码、校验和以及结束标志；
其中，起始标志为固定字符‘@’，读写命令为固定字符‘W’，控制码为ASCII字符，功能码包括‘81’和‘84’两种（均为整点型ASCII字符），校验和为16进制数字符，是读写命令、控制码和功能码所有字节的算术和，结束标志为固定字符‘#’。
表3 电源控制器接收的W写操作指令格式
序号 字节长度 定义 说明
1 1 起始标志 固定字符‘@’
2 1 读写命令 固定字符‘W’
3 2 控制码 16进制数字符
4 -- 见表5 整型为16进制字符，浮点型为IEEE754标准
5 2 校验和 16进制数字符，序号2-4所有字节的算术和
6 1 结束标志 固定字符‘#’
如表4所示，控制器对W写操作指令的响应包括六个部分，依次为：起始标志、读写命令、控制码、响应码、校验和以及结束标志；
其中，起始标志为固定字符‘@’，读写命令为固定字符‘W’，控制码为回送接收到的控制码，响应码为ASCII字符（‘00’为正常，其它为错误），校验和为16进制数字符，是读写命令、控制码和响应码所有字节的算术和，结束标志为固定字符‘#’。
表4 电源控制器对W写操作指令的响应格式
序号 字节长度 定义 说明
1 1 起始标志 固定字符‘@’
2 1 读写命令 固定字符‘W’
3 2 控制码 回送接收到的控制码
4 2 响应码 16进制数字符，‘00’为正常
5 2 校验和 16进制数字符，序号2-4所有字节的算术和
6 1 结束标志 固定字符‘#’
如表5所示，所有控制指令中，功能码‘81’为开关电源（‘0001’为开，‘0000’为关），‘82’为读给定值，‘83’为输出电压、输出电流回读（第一个32位为输出电压，第二个32位为输出电流），‘84’为故障复位和模式切换（复位写‘0002’，不用撤销复位命令，电流模式指令为‘00AA’，电压模式指令为‘00BB’），‘86’为读取电源状态（电源状态字为4个16进制整点型，即电源状态回读共64位，其中47位用于显示电源运行故障，4位用于显示电源运行方式，13位保留作为备用）。
表5 控制指令定义
Figure 896710DEST_PATH_IMAGE001
表5中功能码82、83、86为远程计算机上发送R读操作指令的功能码，以及RMP线圈电源4上的PLC响应远程计算机R读操作指令的功能码。功能码81、84为远程计算机上发送W写操作指令的功能码，以及RMP线圈电源4上的PLC响应远程计算机W写操作指令的功能码。
本发明一种用于RMP线圈电源的远程控制方法如下：
（1）.启动设备，保证远程计算机、PLC、触摸屏以及异步串行通讯接口工作状态正常；
（2）.PLC实时采集每个RMP线圈电源的状态，并将其状态通过异步串行通讯接口发送给远程计算机；
（3）.PLC发送的数据出现异常时，远程计算机端发出相应的预警信息；
（4）.根据预警信息的具体内容，判断相应的控制方法；
（5）.能够在远程端操控的，由远程计算机直接发出操作指令进行操控；需要现场操作的，远程计算机端通知维护人员直接在对应的触摸屏上进行操控。
参照表1-表5，在远程控制过程中，通讯指令包括以下几种类型：
实施例1
远程控制计算机发送‘@W8400BBA7#’，将电源由电流模式切换为电压模式，远程控制计算机收到PLC返回‘@W840023#’，说明此时电源已切换到电压模式，
实施例2
远程控制计算机发送‘@W81000181#’，将电源由待机模式切换到运行模式，远程控制计算机收到PLC返回‘@W810020#’，说明此时电源此时已切换到运行模式，触摸屏显示如图1所示。
实施例3
在电流模式下，用信号发生器给定±900A/10Hz，用示波器测量电源给定值幅值为896.25A，频率为10Hz，输出电流幅值为893.75A，远程控制计算机发送‘@R82BC#’，远程控制计算机收到PLC返回‘@R82004461BFF7F0#’，此时读取的给定值为902.999450684A；远程控制计算机发送‘@R83BD#’，远程控制计算机收到PLC返回‘@R8300BFEA6AACC4630319D3#’，此时读取的电源的输出电压为-1.83138036728V，输出电流为-908.048400879A，与图2所测的波形保持一致。
实施例4
在运行状态下，打开电源柜门，断开断路器，切断柜3水路，按下本地急停按钮，远程控制计算机发送‘@R86C0#’，远程控制计算机收到PLC返回‘@R8600B0040000F181200058#’，说明此时电源在运行状态下发生故障状态，出现门连锁故障、母线欠压、本地急停、断路器未闭合、柜3缺水5种故障；远程控制计算机发送‘@W84000285#’，进行复位操作，远程控制计算机收到PLC返回‘@W840023#’，说明此时电源故障已被复位，触摸屏显示的电源故障状态和远程复位操作以后的状态如图4所示。
电源状态字为4个16进制整点型，即电源状态回读共64位，其中47位用于显示电源运行故障，4位用于显示电源运行方式，13位保留作为备用。
电源对‘@R86C0#’的应答数据格式如表6所示。
表6对‘@R86C0#’的应答数据格式
Figure 141746DEST_PATH_IMAGE002
在通讯过程中，也会出错，主要是校验出错和数据非法两种，不管是哪种错误，数控卡都是放弃此次通讯，并根据错误的种类设置相关的通讯出错状态。发指令无‘@’和‘#’，无法接收，响应码为‘02’，指令为非读写格式，响应码为‘03’，指令不是标准地址，响应码为‘04’，数据长度不对，响应码为‘05’，发送数据非法，响应码为‘06’，校验和错。

Claims (6)

1.一种用于RMP线圈电源的远程控制方法，其特征在于：该方法所利用的设备具有异步串行通讯接口，异步串行通讯接口通过数据线与远程计算机数据连接；异步串行通讯接口还通过数据线分别连接RMP线圈电源；
在每个RMP线圈电源上分别具有电源控制器，电源控制器为PLC，PLC通过数据线与异步串行通讯接口数据连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于RMP线圈电源的远程控制方法，其特征在于：PLC具有人机交互设备，人机交互设备为触控屏，或屏幕加输入键盘。
3.根据权利要求1所述的一种用于RMP线圈电源的远程控制方法，其特征在于：所述的异步串行通讯接口采用RS485接口，RS485接口的参数为波特率115.2kbps，数据位8位，停止位1位，无校验位，无流控制。
4.根据权利要求3所述的一种用于RMP线圈电源的远程控制方法，其特征在于：所述的RS485接口为MOXA Nport 5650串口服务器。
5.根据权利要求1所述的一种用于RMP线圈电源的远程控制方法，其特征在于：RMP线圈电源上的PLC能够接收由远程计算机发送的R读操作指令，并根据接收的R读操作指令向电源发送相应的R读响应指令；PLC也能够接收对应电源发送的W写操作指令，并向远程计算机发送相应的W写响应指令。
6.一种用于RMP线圈电源的远程控制方法，其特征在于：
（1）.启动设备，保证远程计算机、PLC、触摸屏以及异步串行通讯接口工作状态正常；
（2）.PLC实时采集每个RMP线圈电源的状态，并将其状态通过异步串行通讯接口发送给远程计算机；
（3）.PLC发送的数据出现异常时，远程计算机端发出相应的预警信息；
（4）.根据预警信息的具体内容，判断相应的控制方法；
（5）.能够在远程端操控的，由远程计算机直接发出操作指令进行操控；需要现场操作的，远程计算机端通知维护人员直接在对应的触摸屏上进行操控。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6208266B1 (en) * 1995-08-23 2001-03-27 Scientific Telemetry Corporation Remote data acquisition and processing system
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