[发明专利]一种联锁保护方法

说明书

本发明公开了一种联锁保护方法。本发明将三类联锁信号分别输入到高频站的联锁保护系统，第一类联锁信号为高频站内设备产生的联锁信号、第二类联锁信号其它高频站联锁保护系统产生的多腔联锁信号；第三类联锁信号为高频站关联系统产生的信号；根据三类联锁信号进行逻辑判断生成射频开关控制信号、指示灯信号、多腔联锁信号和高频系统所处状态信号；当各输入通道的输出信号均为高电平，即所有通道均处于正常状态，则高频站的射频开关控制信号和多腔联锁信号均为高电平，反之为低电平；如果三类联锁信号均为正常时，待机状态信号为高电平；当高频系统输出高频功率后，射频开关的状态监视信号变为高电平，运行状态信号变为高电平，反之为低电平。

技术领域

本发明属于加速器技术领域，具体涉及一种联锁保护方法，用于高能同步辐射光源工程的增强器和储存环中高频系统的联锁保护，并且可以广泛应用于相关测试系统的联锁保护。

背景技术

高频系统是加速器中极为重要的一个系统，承担着为带电粒子束提供微波功率的重要作用。高频系统传输的微波功率很大，可达一两百千瓦，一旦高频系统中某些设备发生故障，如耦合器发生打火，则需快速切断高频功率，防止耦合器的陶瓷窗被打坏，从而影响加速器的稳定运行，这一功能便是通过高频联锁保护系统来实现。联锁保护系统作为高频系统的重要组成部分，用于采集来自高频系统中各个设备的联锁信号，进行逻辑判断，最终输出射频开关的控制信号。当高频系统的所有设备正常运行，即所有设备的联锁信号为TTL高电平时，会输出高电平的TTL信号给射频开关，从而射频开关开启，输出高频功率。反之，当高频系统中任一设备发生故障时，即任一设备的联锁信号为TTL低电平时，输出到射频开关的控制信号为低电平，射频开关关断，从而高频功率中断，防止高频设备被损坏。

中国科学院高能物理研究所曾基于商业的ZYNQ开发平台开发过一套联锁保护系统，基本功能类似，但由于使用的是商业的FPGA板卡，需要在外部添加模拟电路将TTL信号和开关信号转换为LVTTL信号，使得系统比较繁杂。而且，由于输入输出信号没有进行光电隔离，当电网存在波动时，会发生联锁系统的误触发。此外，由于芯片的I/O引脚较少，最多只能搭建16通道的联锁保护系统，数量上无法满足高能光源联锁保护的要求。

发明内容

针对上述联锁保护系统的种种不足，本发明提供了一种联锁保护方法。本发明对联锁保护系统进行了相应的改进，设计制造了专用的FPGA板卡，开发了联锁保护程序、嵌入式Linux系统和相关应用程序，并且具备联锁事件的历史查询和筛选功能。硬件的改进主要集中在以下三个方面：

1)将FPGA芯片由ZYNQ7020更换为ZYNQ7045，以满足对I/O数量的要求。

2)将转换电路集成到FPGA板卡上，系统的集成化程度更高。

3)输入输出信号之间添加光电隔离电路，防止联锁保护的误触发。

本发明的技术方案为：硬件上使用以ZYNQ芯片为核心的自研设计的FPGA板卡来实现联锁保护功能，电路原理图的设计使用Altium Designer完成。控制软件基于实验物理和工业控制系统(Experimental Physics and Industrial Control System,EPICS)完成，开发嵌入式操作系统，将EPICS的输入输出控制器(Input/Output Controller,IOC)内嵌到FPGA内。上层的控制界面基于控制系统工作室(Control System Studio,CS-Studio)完成，而联锁事件的历史查询和筛选功能则基于Python和PyQt完成。

本发明的技术方案为：

一种联锁保护方法，其步骤包括

1)将三类联锁信号分别输入到高频站A的联锁保护系统；其中第一类联锁信号为高频站A内各设定设备产生的联锁信号、第二类联锁信号为来自高频站A之外的其它高频站联锁保护系统产生的多腔联锁信号；第三类联锁信号为高频站A的各关联系统产生的联锁保护信号；