CN114423141B - 一种强流超导加速器的机器保护方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种强流超导加速器的机器保护方法和系统，包括：输入保护信号，向离子源电源和离子源微波机发送停止信号，且启动快速恢复方法，等待加速器的状态恢复，在加速器状态恢复后，开启离子源电源和离子源微波机，恢复束流；若经过预设时间，加速器的状态仍然没有恢复，或收到不可恢复信号，则输出插入法拉第桶的信号，判断法拉第桶是否实际插入，若没有实际插入，则联锁离子源高压停止束流，进行人工故障检测；若输入的保护信号为离子源电源故障，则直接联锁离子源电源和射频四极场低电平停止束流，进行人工故障检测。其对输入的故障信号进行分类处理，实现了束流中断快速恢复，既保证了束流的可用时间，又保证了束流的安全。

Description

一种强流超导加速器的机器保护方法和系统
技术领域
本发明涉及一种强流超导加速器的机器保护方法和系统，属于加速器技术领域。
背景技术
机器保护系统的作用是避免束流损坏加速器设备，强流加速器的高流强要求机器保护系统能够在微秒量级对保护信号做出响应。目前常见的机器保护方法在控制器收到保护信号后发送联锁信号到离子源系统和快速保护系统，切断离子源电源，同时快速保护系统执行一系列动作。这种保护方法通过停止离子源电源，并联锁了一系列设备停止束流，故障解决后再次人工启动束流需要解除连锁，启动设备等一系列耗时的动作，据测算，恢复一次至少需要10分钟。由于某些情况下束流不稳定频繁发生而触发保护，停止和启动束流会花费大量的时间，因此不能保证束流的可用时间。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种强流超导加速器的机器保护方法和系统，其在提高机器保护可靠性的同时提高束流的可用时间。
为了实现上述目的，本发明提出了以下技术方案：一种强流超导加速器的机器保护方法，包括：输入保护信号，若保护信号为低电平，向离子源电源和离子源微波机发送停止信号，且启动快速恢复方法，等待加速器的状态恢复，在加速器状态恢复后，开启离子源电源和离子源微波机，恢复束流；若经过预设时间，加速器的状态仍然没有恢复，或收到不可恢复信号，则输出插入法拉第桶的信号，判断所述法拉第桶是否实际插入，若没有实际插入，则联锁离子源高压停止束流，进行人工故障检测；若输入的保护信号为离子源电源故障，则直接联锁离子源电源和射频四极场停止束流，进行人工故障检测。
进一步，所述保护信号使用光纤传输，若检测到光则表示所述保护信号为高电平，若检测不到光则表示所述保护信号为低电平。
进一步，所述快速恢复方法为：判断保护信号的状态值，触发自动恢复的使能信号，若触发成功，则启动光阑自动调整，将光阑设置到最低限位，收到低温恒温器就绪信号后，启动BPM判断，若BPM判断符合要求，设置定时至AC模式，启动光阑自动调整，将光阑设置到最高限位，从而实现束流自动恢复。
进一步，所述判断保护信号的状态值的方法为：判断保护信号的MPS状态是否等于0，若是，则判断所述MPS前一状态是否等于2，若是则触发自动恢复的使能信号。
进一步，若MPS状态不等于0，或所述MPS前一状态不等于2，或无法触发自动恢复的使能信号时，则设置定时至VME模式，进行手动恢复束流。
进一步，所述BPM判断的方法为：首先判断PV是否失联，若否，则判断触发次数是否小于预设值，若是则判断PV是否旁路，若是则PV通过次数加1，若否则判断PV值是否超过阈值，若是则PV通过次数加1，若否不通过次数加1，判断PV不通过次数是否大于等于预定值，若是则判断此时的PV值是否等于总PV值，若是，则通过一次BPM判断。
进一步，若PV失联，失联标签为真，若所述触发次数大于等于预设值，判断所述失联标签是否实际为真，若是则回到-1，表示失联引起的失败，若否则回到0，表示满足条件的PV不达标。
进一步，若PV不通过次数小于预定值，则触发次数加1，并重新判断判断触发次数是否小于预设值。
进一步，所述BPM判断符合要求的条件是BPM判断通过的次数大于等于1。
本发明还公开了一种强流超导加速器的机器保护系统，包括：可快速恢复故障处理模块，用于输入保护信号，若保护信号为低电平，向离子源电源和离子源微波机发送停止信号，且启动快速恢复方法，等待加速器的状态恢复，在加速器状态恢复后，开启离子源电源和离子源微波机，恢复束流；不可快速恢复故障处理模块，用于若经过预设时间，加速器的状态仍然没有恢复，或收到不可恢复信号，则输出插入法拉第桶信号，判断所述法拉第桶是否实际插入，若没有实际插入，则联锁离子源高压停止束流，进行人工故障检测；电源故障处理模块，用于若输入的保护信号为离子源电源故障，则直接联锁离子源电源和射频四极场停止束流，进行人工故障检测。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：本发明中方案在保证加速器安全的同时，对输入的故障信号采取了分类处理，实现了束流中断的快速自动恢复，自动恢复可以在7s以内快速恢复束流，同时恢复以后对BPM束流位置做出判断，既保证了束流的可用时间，又保证了束流的安全，同时减轻了调束人员的工作强度。从而大幅度提高了束流的可用时间，使用分级联锁提高了加速器保护的可靠性。
附图说明
图1是本发明一实施例中强流超导加速器的机器保护方法的流程图；
图2是本发明一实施例中保护方法中切束逻辑示意图；
图3是本发明一实施例中快速恢复方法的流程图；
图4是本发明一实施例中BPM判断方法的流程图。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方向，通过具体实施例对本发明进行详细的描绘。然而应当理解，具体实施方式的提供仅为了更好地理解本发明，它们不应该理解成对本发明的限制。在本发明的描述中，需要理解的是，所用到的术语仅仅是用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
为了解决现有技术中机器保护方法不能保证束流的可用时间的技术问题，本发明提供了一种强流超导加速器的机器保护方法和系统，其将故障信号分为可快速恢复信号和不可快速恢复信号，根据不同响应速度的信号，对束流进行切束，对经过切束后的束流采用不同的机器保护方法。易恢复的信号一般是快速信号，信号容易快速波动，不易恢复的信号一般是慢速信号，信号变为低电平以后短时间很难恢复，需要人工手动干预。其实现了束流中断的快速自动恢复，同时恢复以后对BPM束流位置做出判断，既保证了束流的可用时间，又保证了束流的安全，同时减轻了调束人员的工作强度。从而大幅度提高了束流的可用时间，使用分级联锁提高了加速器保护的可靠性。下面通过实施例对本发明方案进行详细说明。
实施例一
本实施例公开了一种强流超导加速器的机器保护方法，如图1、2所示，包括：
S1输入保护信号，保护信号使用光纤传输，若检测到光则表示保护信号为高电平，若检测不到光则表示保护信号为低电平。对保护信号按照响应速度和易恢复的程度进行分类，保护信号可以分为可快速回复信号和不可快速恢复信号，快速信号的响应在微秒量级，慢速信号的响应在毫秒量级。快速恢复信号一般比较容易恢复，信号容易快速波动；不易恢复的信号一般是慢速信号，此种保护信号变为低电平时，短时间难以恢复，需要人工手动干预。
对于可快速恢复信号，如束流状态改变、低电平系统故障中相位或幅度不稳定等问题，向离子源电源和离子源微波机发送停止信号，且启动快速恢复方法，等待加速器的状态恢复，在加速器状态恢复后，开启离子源电源和离子源微波机，恢复束流。对于低电平系统故障中瞬时扰动只需要等待状态恢复，从而恢复束流即可。
S2若经过预设时间，比如30s后，可恢复故障未恢复或收到不可恢复信号，则输出插入法拉第桶的信号，判断法拉第桶是否实际插入，若没有实际插入，则联锁离子源高压停止束流，进行人工故障检测。
S3若输入的保护信号为离子源电源故障，则直接联锁离子源电源和射频四极场RFQ低电平停止束流，进行人工故障检测。
如图3所示，快速恢复方法为：判断保护信号的状态值，判断保护信号的MPS状态是否等于0，若是，则判断MPS前一状态是否等于2，若是则触发自动恢复的使能信号。触发自动恢复的使能信号，若触发成功，则启动光阑自动调整，将光阑设置到最低限位，收到低温恒温器就绪信号后，启动BPM判断，若BPM判断符合要求，设置定时至AC模式，启动光阑自动调整，将光阑设置到最高限位，从而实现束流自动恢复。若MPS状态不等于0，或MPS前一状态不等于2，或无法触发自动恢复的使能信号时，则设置定时至VME模式，进行手动恢复束流。BPM判断符合要求的条件是BPM判断通过的次数大于等于1
其中，BPM判断的方法，如图4所示，为：首先判断PV是否失联，若否，则判断触发次数是否小于预设值，若是则判断PV是否旁路，若是则PV通过次数加1，若否则判断PV值是否超过阈值，若是则PV通过次数加1，若否不通过次数加1，判断不通过次数是否大于等于预定值，若是则判断此时的PV值是否等于总PV值，若是，则通过一次BPM判断。若PV失联，失联标签为“真”，若触发次数大于等于预设值，判断失联标签是否为真，若是则回到-1，表示失联引起的失败，若否则回到0，表示满足条件的PV不达标。若判断不通过次数小于预定值，则触发次数加1，并重新判断判断触发次数是否小于预设值。
实施例二
基于相同的发明构思，本实施例公开了一种强流超导加速器的机器保护系统，包括：
可快速恢复故障处理模块，用于输入保护信号，若保护信号为低电平，向离子源电源和离子源微波机发送停止信号，且启动快速恢复方法，等待加速器的状态恢复，在加速器状态恢复后，开启离子源电源和离子源微波机，恢复束流；
不可快速恢复故障处理模块，用于若经过预设时间，加速器的状态仍然没有恢复，或收到不可恢复信号，则输出插入法拉第桶信号，判断法拉第桶是否实际插入，若没有实际插入，则联锁离子源高压停止束流，进行人工故障检测；
电源故障处理模块，用于若输入的保护信号为离子源电源故障，则直接联锁离子源电源和射频四极场停止束流，进行人工故障检测。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。上述内容仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种强流超导加速器的机器保护方法，其特征在于，包括：
输入保护信号，若保护信号为低电平，向离子源电源和离子源微波机发送停止信号，且启动快速恢复方法，等待加速器的状态恢复，在加速器状态恢复后，开启离子源电源和离子源微波机，恢复束流；
若经过预设时间，加速器的状态仍然没有恢复，或收到不可恢复信号，则输出插入法拉第桶的信号，判断所述法拉第桶是否实际插入，若没有实际插入，则联锁离子源高压停止束流，进行人工故障检测；
若输入的保护信号为离子源电源故障，则直接联锁离子源电源和射频四极场停止束流，进行人工故障检测；
所述快速恢复方法为：判断保护信号的状态值，触发自动恢复的使能信号，若触发成功，则启动光阑自动调整，将光阑设置到最低限位，收到低温恒温器就绪信号后，启动BPM判断，若BPM判断符合要求，设置定时至AC模式，启动光阑自动调整，将光阑设置到最高限位，从而实现束流自动恢复。
2.如权利要求1所述的强流超导加速器的机器保护方法，其特征在于，所述保护信号使用光纤传输，若检测到光则表示所述保护信号为高电平，若检测不到光则表示所述保护信号为低电平。
3.如权利要求1所述的强流超导加速器的机器保护方法，其特征在于，所述判断保护信号的状态值的方法为：判断保护信号的MPS状态是否等于0，若是，则判断所述MPS前一状态是否等于2，若是则触发自动恢复的使能信号。
4.如权利要求3所述的强流超导加速器的机器保护方法，其特征在于，若MPS状态不等于0，或所述MPS前一状态不等于2，或无法触发自动恢复的使能信号时，则设置定时至VME模式，进行手动恢复束流。
5.如权利要求1所述的强流超导加速器的机器保护方法，其特征在于，所述BPM判断的方法为：首先判断PV是否失联，若否，则判断触发次数是否小于预设值，若是则判断PV是否旁路，若是则PV通过次数加1，若否则判断PV值是否超过阈值，若是则PV通过次数加1，若否不通过次数加1，判断PV不通过次数是否大于等于预定值，若是则判断此时的PV值是否等于总PV值，若是，则通过一次BPM判断。
6.如权利要求5所述的强流超导加速器的机器保护方法，其特征在于，若PV失联，失联标签为真，若所述触发次数大于等于预设值，判断所述失联标签是否实际为真，若是则回到-1，表示失联引起的失败，若否则回到0，表示满足条件的PV不达标。
7.如权利要求5所述的强流超导加速器的机器保护方法，其特征在于，若PV不通过次数小于预定值，则触发次数加1，并重新判断触发次数是否小于预设值。
8.如权利要求5所述的强流超导加速器的机器保护方法，其特征在于，所述BPM判断符合要求的条件是BPM判断通过的次数大于等于1。
9.一种强流超导加速器的机器保护系统，其特征在于，包括：
可快速恢复故障处理模块，用于输入保护信号，若保护信号为低电平，向离子源电源和离子源微波机发送停止信号，且启动快速恢复方法，等待加速器的状态恢复，在加速器状态恢复后，开启离子源电源和离子源微波机，恢复束流；
不可快速恢复故障处理模块，用于若经过预设时间，加速器的状态仍然没有恢复，或收到不可恢复信号，则输出插入法拉第桶信号，判断所述法拉第桶是否实际插入，若没有实际插入，则联锁离子源高压停止束流，进行人工故障检测；
电源故障处理模块，用于若输入的保护信号为离子源电源故障，则直接联锁离子源电源和射频四极场停止束流，进行人工故障检测；
所述快速恢复方法为：判断保护信号的状态值，触发自动恢复的使能信号，若触发成功，则启动光阑自动调整，将光阑设置到最低限位，收到低温恒温器就绪信号后，启动BPM判断，若BPM判断符合要求，设置定时至AC模式，启动光阑自动调整，将光阑设置到最高限位，从而实现束流自动恢复。
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