基于PLC現(xiàn)場總線通訊的中性束監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計與研究.pdf

1、中性束注入加熱(NBI)作為大型核聚變裝置的主要加熱手段之一,因其加熱原理簡單、技術(shù)理論成熟、注入功率高等優(yōu)點在國際聚變界被廣泛認(rèn)可。它主要通過強流中性束注入到托卡馬克等離子體中,并通過電荷交換和粒子間的碰撞來加熱和驅(qū)動等離子體。為了實現(xiàn)這一過程,NBI系統(tǒng)要求具備良好的可操控性和安全性。
　　 監(jiān)控系統(tǒng)作為NBI系統(tǒng)的關(guān)鍵核心技術(shù)之一,主要用于監(jiān)測和控制各子系統(tǒng),是NBI裝置正常運行的重要保障。本論文基于PLC總線形式的遠程監(jiān)

2、控系統(tǒng),開發(fā)了上位機監(jiān)控程序及PLC程序,組建了相關(guān)的硬件接口電路以及現(xiàn)場模糊控制系統(tǒng),經(jīng)實驗調(diào)試結(jié)果表明,監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)了對裝置的遠程控制、離子源測試數(shù)據(jù)的遠程采集,以及在此基礎(chǔ)上的真空、水冷等實驗條件的監(jiān)控、報警、連鎖保護等功能。
　　 基于中性束注入裝置運行在高電壓、高磁場的特殊環(huán)境下,論文在通信和抗干擾方面做了分析研究。設(shè)計了光電耦合隔離、光纖隔離和電磁繼電器隔離等方法,對高低壓電路進行數(shù)據(jù)隔離通訊。結(jié)合VFC110和DS

3、75451等模塊,制作了V/F和F/V轉(zhuǎn)換器,有效地提高了抗干擾能力和模擬量傳輸能力。此外系統(tǒng)設(shè)計了觸摸屏控制程序,為現(xiàn)場調(diào)試提供了方便。現(xiàn)場真空規(guī)管及測量站點之間運用了PROFIBUS-DP總線協(xié)議,在保證數(shù)據(jù)傳輸速率的同時有效地節(jié)約了成本。
　　 基于PLC現(xiàn)場總線通訊的NBI監(jiān)控系統(tǒng)為實驗運行用戶提供了良好的人機操作界面,并已經(jīng)成功運用于離子源放電實驗和源頭電源的調(diào)試實驗中,有效地提高了NBI的運行效率,取得了較好的效果。