CN112947363B - 一种基于cRIO的强流加速器机器快保护系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于cRIO的强流加速器机器快保护系统，所述机器快保护系统以cRIO平台作为强流加速器的机器快保护平台，对强流加速器发生意外事故或发生故障时及时做出响应，报告传送至中央控制系统，实现机器快保护系统和中央控制系统的数据通信；机器快保护系统和中央控制系统均以EPICS为架构，cRIO平台作为EPICS架构中的IOC部件，cRIO平台作为EPICS CVS服务器端时，将系统需要的数据信息以标准的EPICS PV的形式发布共享，通过以太网传输至中央控制系统；cRIO平台作为EPICS CVC客户端时，接收并解析以太网中标准的EPICS PV发布共享的数据信息，执行相应的操作。

Description

一种基于cRIO的强流加速器机器快保护系统

技术领域

本发明涉及强流加速器物理实验装置技术领域，具体涉及一种基于cRIO的强流加速器机器快保护系统。

背景技术

cRIO是NI公司推出的小巧而坚固的工业化控制和采集嵌入式平台，包含实时控制器和可编程的FPGA芯片，采用可重新配置的I/O(RIO)、可重复编程的FPGA技术，实现真正的并行运行性、高确定性和可自定义功能。同时支持可热插拔的工业级I/O模块，如图2所示，这些模块内置信号调理可直接和传感器/制动器连接。cRIO由于其坚固性、稳定性、开放性、实时性等特点，广泛适用于车载、机载、舰艇、航空航天等各种复杂以及较恶劣环境的工业现场环境。

EPICS(实验物理及工业控制系统)系统是国内外加速器界广为流行的控制系统平台和架构。目前，国际上正在运行和建造的强流加速器包括美国的LANL的DARHT-Ⅰ和DARHT-Ⅱ，法国CEA的AIRIX，其测控系统都采用EPICS(Experimental Physics and IndustrialSystem)系统作为开发平台。EPICS是20世纪90年代初由美国洛斯阿拉莫斯国家实验室(LANL)和阿贡国家实验室(ANL)等联合开发的、基于客户端/服务器模式的分布式控制系统架构，经过30年的发展，业已成为大型实验物理装置控制系统的标准结构和主流趋势，已被国内外超过100台大型物理实验装置，如大型加速器、三代或四代光源、ITER装置、反应堆、大型射电天文望远镜阵列等装置采用。EPICS是以通道存取协议为纽带的基于客户机/服务器模式的分布式实时控制系统，IOC(输入输出控制器)是EPICS架构的核心，承担和硬件设备通信的任务，同时必须向网络发布和硬件设备相关的实时数据。基于EPICS架构的IOC选型，国际上流行两种方法，一是VME仪器系统，运行VxWorks实时操作系统，二是PXI仪器系统，运行Linux系统；VME仪器系统虽稳定可靠，但是价格昂贵，且VME背板技术稍显过时，产品更新换代影响系统的可维护性，目前采用安装Linux系统的PC机作为“软IOC”越来越成为一种趋势。

采用EPICS架构的强流加速器有一套机器快保护系统，是一套完全由硬件组成的独立运行的系统，基于硬件的快速保护主要针对加速器发生意外事故或发生某些故障时，根据仪器设备提供的报警信号和状态信息，可靠地、快速地对设备进行保护，切断触发的硬件回路，保护人身或产品的安全，同时将仪器设备的报警信息数据和安全联锁操作动作上送到中央控制系统。所以机器快保护系统实时响应速度优于ms级别，且需要高的准确性，同时需要和EPICS架构的中央控制系统进行通信。

一般由硬件组成具有逻辑组合判断和动作执行的平台可以采用PLC系统、PXI系统、以FPGA为核心的板卡等，PLC系统、PXI系统逻辑响应时间可达数十ms级别，和强流加速器的EPICS架构属于异构平台，所以要和中央控制系统实现数据通信交互需要开发专业的驱动程序和通信模块来完成，这件事情技术难度大存在技术壁垒，不是很性价比高的选择；虽然以FPGA为核心的板卡逻辑响应时间可达ns级别，但其受计算机插槽的数量、地址、中断资源的限制，同时插入板卡的计算机具有实时性弱，稳定性可靠性差等弱点，所以无法发挥FPGA板卡实时性的优势。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有的强流加速器保护系统与中央控制系统属于异构平台，它们之间实现数据通信交互需要开发专业的驱动程序和通信模块来完成，技术难度大存在技术壁垒，性价比不高；而以FPGA为核心的板卡作为快保护系统受制于PC机导致的稳定性可靠性差等问题，以PLC系统、PXI系统作为快保护平台实时性弱、和EPICS异构平台集成技术壁垒高等问题。

本发明目的在于提供一种基于cRIO的强流加速器机器快保护系统，解决强流加速器中以cRIO作为机器快保护安全联锁系统的平台，针对加速器发生意外事故或发生某些故障时，可靠快速的做出响应，同时将故障信息和执行的动作数据报告给以EPICS为架构的中央控制系统，无障碍的实现机器快保护系统和中央控制系统的数据通信，实现两种异构平台的无缝融合。

本发明通过下述技术方案实现：

一种基于cRIO的强流加速器机器快保护系统，所述机器快保护系统以cRIO平台作为强流加速器的机器快保护平台，对强流加速器发生意外事故或发生某些故障时及时做出响应，同时将故障信息和执行的动作数据报告传送至中央控制系统，实现所述机器快保护系统和中央控制系统的数据通信；

所述机器快保护系统和中央控制系统均以EPICS为架构，所述cRIO平台作为EPICS架构中的IOC部件，用于完成数据采集和数据处理的任务，所述cRIO平台作为EPICS CVS服务器端时，将系统需要的数据信息以标准的EPICS PV的形式发布共享，通过以太网传输至所述中央控制系统(即供中央控制系统的CVC客户端OPI部件订阅)；所述cRIO平台作为EPICS CVC客户端时，接收并解析以太网中标准的EPICS PV发布共享的数据信息，执行相应的操作。

工作原理是：基于现有的强流加速器保护系统与中央控制系统属于异构平台，它们之间实现数据通信交互需要开发专业的驱动程序和通信模块来完成，技术难度大存在技术壁垒，性价比不高；虽然以FPGA为核心的板卡逻辑响应时间可达ns级别，但其受计算机插槽的数量、地址、中断资源的限制，同时插入板卡的计算机具有实时性弱，稳定性可靠性差等弱点，所以无法发挥FPGA板卡实时性的优势。

因此，本发明采用上述方案在强流加速器物理实验装置中，采用cRIO嵌入式控制器平台作为强流加速器快速保护系统的平台，既可以利用cRIO控制器中内嵌的FPGA实现ns级别的快速响应，可以利用cRIO平台支持的大量的C模块灵活的组建系统，又可以利用cRIO平台开发组件EPICS Server将cRIO控制器作为EPICS系统的IOC部件使用，无障碍的实现机器快保护系统和中央控制系统的数据通信，实现两种异构平台的无缝融合。

本发明以EPICS为架构的测控系统，采用cRIO平台实现强流加速器的机器快保护安全联锁系统，不但能够可靠有效的对强流加速器意外事故或某些故障进行快速响应，同时能够和强流加速器测控平台EPICS无缝集成；极大的拓展了cRIO平台在加速器测控领域的应用，同时丰富了EPICS领域内现场控制器的可选择范围，提高了工作效率。

进一步地，所述机器快保护系统用于保护的强流加速器异常故障类型包括：充电装置异常放电和磁场电源输出偏差。

进一步地，所述机器快保护系统包括cRIO系统和外围测试电路，所述cRIO系统包括9036嵌入式控制器、cRIO电源、cRIO机箱和C模块，所述C模块包括若干9425模块、9206模块和9485模块；所述外围测试电路包括第一外围测试回路和第二外围测试回路；

所述第一外围测试回路是工作现场的充电装置异常放电保护系统，所述外围测试回路包括无源微分探头和信号检测设备，放电信号经所述无源微分探头检测得到光信号，光信号经过光纤远距离传输后接入所述信号检测设备，所述信号检测设备进行信号处理，并将处理后的数字信号接入所述cRIO系统的9425模块实现异常放电信号的采集，所述cRIO系统根据采样的信号确定是否通过9485模块输出继电器信号送入刹车回路切断触发链路，同时通过以太网向所述中央控制系统汇报充电装置状态信息和执行的动作信息；

所述第二外围测试回路是磁场电源输出偏差保护系统，所述第二外围测试回路包括霍尔传感器、高精度采样电阻，所述霍尔传感器的探头接入磁场电源的输出回路，所述霍尔传感器实时采样电流信号，并将所述电流信号经过高精度采样电阻后装换成电压信号接入所述cRIO系统的9206模块实现模拟量信号的采集，采集到的模拟量根据所述霍尔传感器的量程、采样电阻的阻值、磁场电源的设置值计算磁场电源的输出偏差，超差信号通过9485模块输出继电器信号送入刹车回路切断触发链路，同时将磁场电源输出检测值、偏差、以及动作状态通过以太网向所述中央控制系统汇报。

进一步地，所述信号检测设备包括依次连接的光电输入模块、大规模逻辑集成电路、光电隔离输出模块等。

进一步地，所述cRIO电源采用24V电源。

进一步地，所述9036控制器为cRIO CPU控制器以及内嵌的FPGA模块，所述9425模块为32路数字信号输入C模块，所述9206模块为32路模拟信号输入C模块，所述9485模块为8路固态继电器输出模块。

进一步地，所述无源微分探头为64路无源微分探头。

进一步地，所述cRIO平台作为EPICS架构中的IOC部件，利用LabVIEW的共享变量技术，在共享变量上封装EPICS通道访问机制来实现。

进一步地，所述cRIO平台作为EPICS CVS服务器端时，首先定义本地共享变量，然后利用EPICS Server组件创建EPICS Server变量库，变量库关联定义的共享变量，并定义为以太网上唯一的EPICS PV的名称，变量库发布部署后，所述机器快保护系统通过EPICSPV名称就可以无障碍的访问cRIO平台内部的数据并被同步刷新；

所述cRIO平台作为EPICS CVC客户端时，首先利用EPICS Server组件创建EPICSClient变量库，在变量库中定义本地的共享变量，并让共享变量关联网络中的EPICS PV变量，变量库发布部署后，cRIO平台通过访问本地共享变量就等同于访问中央控制系统的EPICS PV变量，并且同步刷新。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明采用cRIO嵌入式控制器平台作为强流加速器快速保护系统的平台，既可以开发cRIO控制器中内嵌的FPGA功能实现快保护系统ns级别的快速响应，又可以采用cRIO平台支持的大量的C模块灵活的组建系统，实现各种不同类型安全联锁源的采集和动作，同时利用cRIO平台开发组件EPICS Server将cRIO控制器作为中央控制EPICS架构的IOC部件使用，无障碍的实现机器快保护系统和中央控制系统的数据通信，实现两种异构平台的无缝融合。

2、本发明避免了FPGA为核心的板卡作为快保护系统受制于PC机导致的稳定性可靠性差等问题，也回避了以PLC系统、PXI系统作为快保护平台实时性弱、和EPICS异构平台集成技术壁垒高等问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为cRIO系统的基本组成示意图。

图2为EPICS架构的结构示意图。

图3为机器快保护cRIO平台和C模块的基本配置图。

图4为本发明机器快保护cRIO平台和外围电路示意图。

图5为本发明cRIO平台各部分功能结构示意图。

图6为本发明cRIO平台作为EPICS结构IOC部件的实现技术示意图。

具体实施方式

在下文中，可在本发明的各种实施例中使用的术语“包括”或“可包括”指示所发明的功能、操作或元件的存在，并且不限制一个或更多个功能、操作或元件的增加。此外，如在本发明的各种实施例中所使用，术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。

在本发明的各种实施例中，表述“或”或“A或/和B中的至少一个”包括同时列出的文字的任何组合或所有组合。例如，表述“A或B”或“A或/和B中的至少一个”可包括A、可包括B或可包括A和B二者。

在本发明的各种实施例中使用的表述(诸如“第一”、“第二”等)可修饰在各种实施例中的各种组成元件，不过可不限制相应组成元件。例如，以上表述并不限制所述元件的顺序和/或重要性。以上表述仅用于将一个元件与其它元件区别开的目的。例如，第一用户装置和第二用户装置指示不同用户装置，尽管二者都是用户装置。例如，在不脱离本发明的各种实施例的范围的情况下，第一元件可被称为第二元件，同样地，第二元件也可被称为第一元件。

应注意到：如果描述将一个组成元件“连接”到另一组成元件，则可将第一组成元件直接连接到第二组成元件，并且可在第一组成元件和第二组成元件之间“连接”第三组成元件。相反地，当将一个组成元件“直接连接”到另一组成元件时，可理解为在第一组成元件和第二组成元件之间不存在第三组成元件。

在本发明的各种实施例中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的并且并非意在限制本发明的各种实施例。如在此所使用，单数形式意在也包括复数形式，除非上下文清楚地另有指示。除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本发明的各种实施例中被清楚地限定。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

如图1至图6所示，本发明一种基于cRIO的强流加速器机器快保护系统，所述机器快保护系统以cRIO平台作为强流加速器的机器快保护平台，对强流加速器发生意外事故或发生某些故障时及时做出响应，同时将故障信息和执行的动作数据报告传送至中央控制系统，实现所述机器快保护系统和中央控制系统的数据通信；

所述机器快保护系统和中央控制系统均以EPICS为架构，所述cRIO平台作为EPICS架构中的IOC部件，用于完成数据采集和数据处理的任务，所述cRIO平台作为EPICS CVS服务器端时，将系统需要的数据信息以标准的EPICS PV的形式发布共享，通过以太网传输至所述中央控制系统(即供中央控制系统的CVC客户端OPI部件订阅)；所述cRIO平台作为EPICS CVC客户端时，接收并解析以太网中标准的EPICS PV发布共享的数据信息，执行相应的操作。

本发明具体设计如下：

硬件电路结构：强流加速器机器快保护的联锁源大致包括：控制台紧急停车按钮，实验大厅防护门开启、磁场电源输出偏差、高压开关击穿、充电装置异常放电等等。

所述机器快保护系统包括cRIO系统和外围测试电路，所述cRIO系统包括9036嵌入式控制器、cRIO电源、cRIO机箱和C模块，所述C模块包括若干9425模块、9206模块和9485模块；所述外围测试电路包括第一外围测试回路和第二外围测试回路。

本发明主要针对充电装置异常放电和磁场电源输出偏差这两种异常故障，以cRIO9036嵌入式控制器为核心，根据故障信号数量，选择合适数量的32路数字信号输入C模块的9425模块、32路模拟信号输入C模块的9206模块以及8路固态继电器输出模块9485模块组成所述cRIO平台，如图3所示。其中：

第一外围测试回路是工作现场的充电装置异常放电保护系统，所述外围测试回路包括无源微分探头和信号检测设备，放电信号经所述无源微分探头检测得到光信号，光信号经过光纤远距离传输后接入所述信号检测设备，所述信号检测设备进行信号处理，并将处理后的数字信号接入所述cRIO系统的9425模块实现异常放电信号的采集，所述cRIO系统根据采样的信号确定是否通过9485模块输出继电器信号送入刹车回路切断触发链路，同时通过以太网向所述中央控制系统汇报充电装置状态信息和执行的动作信息；

所述第二外围测试回路是磁场电源输出偏差保护系统，所述第二外围测试回路包括霍尔传感器、高精度采样电阻，所述霍尔传感器的探头接入磁场电源的输出回路，所述霍尔传感器实时采样电流信号，并将所述电流信号经过高精度采样电阻后装换成电压信号接入所述cRIO系统的9206模块实现模拟量信号的采集，采集到的模拟量根据所述霍尔传感器的量程、采样电阻的阻值、磁场电源的设置值计算磁场电源的输出偏差，超差信号通过9485模块输出继电器信号送入刹车回路切断触发链路，同时将磁场电源输出检测值、偏差、以及动作状态通过以太网向所述中央控制系统汇报。

实时性设计：cRIO平台作为EPICS架构中的IOC部件按照功能主要分为三个模块，执行速度最快、需要高确定性、直接对C模块进行操作的功能在FPGA中实现，程序完成后下载在FPGA中，实现程序的硬化执行；实时模块完成与FPGA以及PC级别的程序进行通信、数据记录等功能；中央控制程序实现人机交互功能。cRIO平台的运行的时间确定性，主要由FPGA模块来保证，高速采样的FPGA运行速度是ns量级，实时模块运行速度在ms的级别，FPGA内部通过FIFO传递数据很容易，而FPGA和实时模块传递数据比较复杂，FPGA采集的速率远远快于实时模块循环的运行速度，实时模块为了不丢失的读取FPGA全部数据，采用DMA(直接内存访问)FIFO方式传递数据，使用DMA FIFO方式传递数据，通信双方都不需要CPU的参与，内存中的数据通过DMA控制器直接传递到另一方的内存中，充分发挥FPGA ns量级运行速度。

cRIO平台和EPICS架构的集成：cRIO平台作为EPICS架构中的IOC部件，除了完成数据采集和数据处理的任务之外，必须担当EPICS CVS服务器端，将系统需要的数据信息以标准的EPICS PV的形式发布共享，才能被以太网中CVC客户端OPI部件订阅；同时必须充当EPICS CVC客户端，接收并解析以太网中标准的EPICS PV发布共享的数据信息，执行相应的操作。为了实现这一功能，利用LabVIEW的共享变量技术，在共享变量上封装EPICS通道访问机制来实现。如图5所示，cRIO平台担当EPICS CVS服务器端时，首先定义本地共享变量，然后利用EPICS Server组件创建EPICS Server变量库，变量库关联定义的共享变量，并定义为以太网上唯一的EPICS PV的名称，变量库发布部署后，系统通过EPICS PV名称就可以无障碍的访问cRIO平台内部的数据并被同步刷新；cRIO平台担当EPICS CVC客户端时，首先利用EPICS Server组件创建EPICS Client变量库，在变量库中定义本地的共享变量，并让共享变量关联网络中的EPICS PV变量，变量库发布部署后，cRIO平台通过访问本地共享变量就等同于访问中央控制系统的EPICS PV变量，并且同步刷新。其中，cRIO平台作为EPICS结构IOC部件的实现技术示意图见图6。

因此，本发明采用cRIO嵌入式控制器平台作为强流加速器快速保护系统的平台，既可以利用cRIO控制器中内嵌的FPGA实现ns级别的快速响应，可以利用cRIO平台支持的大量的C模块灵活的组建系统，又可以利用cRIO平台开发组件EPICS Server将cRIO控制器作为EPICS系统的IOC部件使用，无障碍的实现机器快保护系统和中央控制系统的数据通信，实现两种异构平台的无缝融合。

实施例2

如图1至图6所示，本实施例与实施例1的区别在于，本发明具体实施如下：

充电装置异常放电和磁场电源输出偏差cRIO嵌入式控制器结构如图3图4所示。cRIO电源为cRIO机箱、CPU(即9036嵌入式控制器)、C模块提供24V电源，9036嵌入式控制器为cRIO CPU控制器以及内嵌的FPGA模块，9425模块为32路数字信号输入C模块，9206模块为32路模拟信号输入C模块，9485模块为8路固态继电器输出模块。64路无源微分探头将现场的异常放电信通过光纤送入信号检测装置，信号检测装置进行光信号调理后将信号接入cRIO平台的9425模块，cRIO平台内FPGA模块实时采集9425模块的信号，已经固化的FPGA程序根据设计的逻辑通过9485输出继电器信号，继电器信号串联在强流加速器装置的触发回路，9485继电器信号会切断触发链路，实现刹车，保护设备和装置。近百路霍尔传感器串联在磁场电源的输出回路，霍尔传感器的电流信号经过高精度电阻采样后转换成模拟量电压信号，送入9206模块，cRIO平台内FPGA实时采集9206模块的信号，已经固化的FPGA程序根据采集的数据、采样电阻的阻值、磁场电源的设置判断电源输出是否超差，超差的状态下通过9485输出继电器信号，继电器信号串联在强流加速器装置的触发回路，9485继电器信号会切断触发链路，实现刹车，达到保护设备和装置的目的。cRIO平台内的实时模块和FPGA模块通过DMA FIFO的方式通信，实时模块将采集到的信号和执行的动作记录下来，通过EPICSServer将快保护系统的状态发布共享在以太网供EPICS架构的中央控制系统订阅。

本发明采用cRIO嵌入式控制器平台作为强流加速器快速保护系统的平台，既可以开发cRIO控制器中内嵌的FPGA功能实现快保护系统ns级别的快速响应，又可以采用cRIO平台支持的大量的C模块灵活的组建系统，实现各种不同类型安全联锁源的采集和动作，同时利用cRIO平台开发组件EPICS Server将cRIO控制器作为中央控制EPICS架构的IOC部件使用，无障碍的实现机器快保护系统和中央控制系统的数据通信，实现两种异构平台的无缝融合。本发明避免了FPGA为核心的板卡作为快保护系统受制于PC机导致的稳定性可靠性差等问题，也回避了以PLC系统、PXI系统作为快保护平台实时性弱、和EPICS异构平台集成技术壁垒高等问题。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于cRIO的强流加速器机器快保护系统，其特征在于，所述机器快保护系统以cRIO平台作为强流加速器的机器快保护平台，对强流加速器发生意外事故或发生故障时及时做出响应，同时将故障信息和执行的动作数据报告传送至中央控制系统，实现所述机器快保护系统和中央控制系统的数据通信；

所述机器快保护系统和中央控制系统均以EPICS为架构，所述cRIO平台作为EPICS架构中的IOC部件，用于完成数据采集和数据处理，所述cRIO平台作为EPICS CVS服务器端时，将系统需要的数据信息以标准的EPICS PV的形式发布共享，通过以太网传输至所述中央控制系统；所述cRIO平台作为EPICS CVC客户端时，接收并解析以太网中标准的EPICS PV发布共享的数据信息，执行相应的操作。

2.根据权利要求1所述的一种基于cRIO的强流加速器机器快保护系统，其特征在于，所述机器快保护系统用于保护的强流加速器异常故障类型包括：充电装置异常放电和磁场电源输出偏差。

3.根据权利要求2所述的一种基于cRIO的强流加速器机器快保护系统，其特征在于，所述机器快保护系统包括cRIO系统和外围测试电路，所述cRIO系统包括9036嵌入式控制器、cRIO电源、cRIO机箱和C模块，所述C模块包括若干9425模块、9206模块和9485模块；所述外围测试电路包括第一外围测试回路和第二外围测试回路；

所述第一外围测试回路是工作现场的充电装置异常放电保护系统，所述外围测试回路包括无源微分探头和信号检测设备，放电信号经所述无源微分探头检测得到光信号，光信号经过光纤远距离传输后接入所述信号检测设备，所述信号检测设备进行信号处理，并将处理后的数字信号接入所述cRIO系统的9425模块实现异常放电信号的采集，所述cRIO系统根据采样的信号确定是否通过9485模块输出继电器信号送入刹车回路切断触发链路，同时通过以太网向所述中央控制系统汇报充电装置状态信息和执行的动作信息；

所述第二外围测试回路是磁场电源输出偏差保护系统，所述第二外围测试回路包括霍尔传感器、高精度采样电阻，所述霍尔传感器的探头接入磁场电源的输出回路，所述霍尔传感器实时采样电流信号，并将所述电流信号经过高精度采样电阻后转换成电压信号接入所述cRIO系统的9206模块实现模拟量信号的采集，采集到的模拟量根据所述霍尔传感器的量程、采样电阻的阻值、磁场电源的设置值计算磁场电源的输出偏差，超差信号通过9485模块输出继电器信号送入刹车回路切断触发链路，同时将磁场电源输出检测值、偏差、以及动作状态通过以太网向所述中央控制系统汇报；

所述9036嵌入式控制器为cRIO CPU控制器以及内嵌的FPGA模块，所述9425模块为32路数字信号输入C模块，所述9206模块为32路模拟信号输入C模块，所述9485模块为8路固态继电器输出模块。

4.根据权利要求3所述的一种基于cRIO的强流加速器机器快保护系统，其特征在于，所述信号检测设备包括依次连接的光电输入模块、大规模逻辑集成电路、光电隔离输出模块。

5.根据权利要求3所述的一种基于cRIO的强流加速器机器快保护系统，其特征在于，所述cRIO电源采用24V电源。

6.根据权利要求3所述的一种基于cRIO的强流加速器机器快保护系统，其特征在于，所述无源微分探头为64路无源微分探头。

7.根据权利要求1所述的一种基于cRIO的强流加速器机器快保护系统，其特征在于，所述cRIO平台作为EPICS架构中的IOC部件，利用LabVIEW的共享变量技术，在共享变量上封装EPICS通道访问机制来实现。

8.根据权利要求1所述的一种基于cRIO的强流加速器机器快保护系统，其特征在于，所述cRIO平台作为EPICS CVS服务器端时，首先定义本地共享变量，然后利用EPICS Server组件创建EPICS Server变量库，变量库关联定义的共享变量，并定义为以太网上唯一的EPICSPV的名称，变量库发布部署后，所述机器快保护系统通过EPICS PV名称来访问cRIO平台内部的数据并被同步刷新；

所述cRIO平台作为EPICS CVC客户端时，首先利用EPICS Server组件创建EPICSClient变量库，在变量库中定义本地的共享变量，并让共享变量关联网络中的EPICS PV变量，变量库发布部署后，cRIO平台通过访问本地共享变量就等同于访问中央控制系统的EPICS PV变量，并且同步刷新。

Images