[发明专利]一种用于中性束注入器的模拟信号连锁保护控制器

说明书

技术领域

    本发明涉及聚变装置保护技术，具体涉及中性束注入器系统的一种模拟信号连锁保护控制器技术。

背景技术

在能源需求日益加剧的今天，核聚变作为一种清洁能源越来越受到广泛关注。中性束注入器是磁约束核聚变装置的重要加热手段之一。在中性束注入器控制系统中存在大量模拟信号的连锁保护应用。模拟量的快速连锁保护是控制系统中安全可靠运行的必要手段，尤其在核聚变装置的控制系统中更是如此。

在核聚变装置的重要的辅助加热系统中性束注入器需要各种模拟量信号的传输和变换。在实际的中性束注入器控制系统中模拟信号和数字信号一般是分开处理和控制的。模拟信号一般用来控制执行器的幅值控制,设定报警阈值等；数字信号一般用来实现对系统时序的控制和逻辑控制。模拟信号和数字信号的连锁控制有软件和硬件实现两种方式。软件方式实现的模拟信号连锁控制其受到软件运行平台或者操作系统的限制，很难达到高精度的快速连锁保护功能，一般运行实时操作系统或者嵌入式实时操作系统能够实现的连锁控制还受算法执行效率影响，很难实现复杂的控制逻辑。硬件方式的模拟信号连锁控制算法实时性好、运行可靠，是系统保护的关键技术。

发明内容

鉴于上述技术存在的问题，本发明专利的目的是提供一种适用于聚变装置系统的实时性和可靠性高的中性束注入器的模拟信号连锁保护控制器。中性束注入器模拟信号连锁保护控制器对输入的模拟信号进行处理，根据设定的保护阈值和控制逻辑进行系统连锁保护，满足了实验装置系统的安全保护要求。

本发明的技术方案如下：

一种用于中性束注入器的模拟信号连锁保护控制器，其特征在于：包括有模拟信号输入模块、阈值设置模块、控制总线、通讯模块、连锁保护逻辑控制模块和控制信号输出模块组成，所述的模拟信号输入模块、控制总线、阈值设置模块依次连接，通讯模块、连锁保护逻辑控制模块均与控制总线双向通讯连接，连锁保护逻辑控制模块的信号输出端连接控制信号输出模块；所述的模拟信号输入模块将设备送来的模拟量信号转换成数字信号并输入到控制总线；阈值设置模块实现对模拟信号连锁保护条件的设置；控制总线用于传输模拟信号和数字信号；通讯模块用于中性束注入器模拟信号连锁保护控制器接受设置命令和数据通讯；连锁保护逻辑控制模块根据控制命令和阈值设置模块信号进行实时控制，实现对模拟信号通道的选择，在故障发生时进行连锁控制保护；控制信号输出模块输出连锁控制信号控制现场设备，实现连锁保护。

所述的模拟信号输入模块由信号调理和模数转换电路组成，其中信号调理电路包括有依次连接的过压保护电路、增益调节电路、滤波电路、通道选择电路，过压保护电路的信号输出端还连接有量程自动选择电路，量程自动选择电路的另一端连接增益调节电路；信号调理电路将现场设备传感器的微弱信号放大和滤波变换后输送给模数转换电路；模数转换电路根据连锁保护控制逻辑模块的通道选择信号将模拟信号转换为数字信号传输到控制总线。

所述的阈值设置模块由配置参数EEPROM、增益设置拨码开关和开关信号转换电路，配置参数EEPROM存储中性束注入器模拟信号连锁保护控制器所接受的多路通道连锁保护阈值信息；每个通道配置一个增益设置拨码开关，通过拨动增益设置拨码开关的设定值实现对通道配置参数EEPROM的阈值信息选择。

所述的控制总线由总线驱动器实现控制信号的传输，为模拟信号输入模块、通讯模块和连锁保护逻辑控制模块提供数据传输通道。

所述的通讯模块实现连锁保护控制器的RS232串口通讯，接受外部控制命令和设置参数。

所述连锁保护逻辑控制模块由FPGA实现，包括VHDL编制的硬件控制逻辑和实时控制程序。实时控制程序执行输入的控制命令和接受远程配置参数，对硬件控制电路进行管理和配置，实现对模拟信号输入模块和阈值设置模块的控制，完成连锁保护功能。

所述的控制信号输出模块包括模拟信号输出和数字信号输出电路。模拟信号输出由数模转换电路实现，可以将控制逻辑结果直接转换成设备执行器所需模拟信号进行输出；数字信号输出电路包括TTL输出和光信号输出接口。

本发明的有益效果：