NBI分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用_225

1、NBI分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用答辯內(nèi)容 NBI裝置及對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的要求 NBI分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)各模塊的實(shí)現(xiàn) 高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 參數(shù)預(yù)設(shè) 真空度和低溫監(jiān)控 放電脈沖時(shí)序控制小結(jié)：系統(tǒng)調(diào)試和應(yīng)用 NBI實(shí)驗(yàn)記錄查詢系統(tǒng) 工作總結(jié)及進(jìn)一步改進(jìn)之處7/23/20222Yongjun Wang in ASIPPNBI裝置&對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的要求 7/23/20223Yongjun Wang in ASIPPNBI裝置介紹離子源 2. 預(yù)抽系統(tǒng) 3. 加速柵 4. 中性化室 5. 主真空室 6. 偏轉(zhuǎn)磁鐵 7. 離子收集板 8. 束斑調(diào)整板 9.支撐架 10. 等離子體 11. 環(huán)繞磁鐵 12. 真

2、空導(dǎo)管 13.漂移管道 14. 2萬L低溫泵 15. 量熱計(jì) 16. 40萬L低溫泵圖 HT-7 中性束注入系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖7/23/20224Yongjun Wang in ASIPPNBI數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的功能NBI采集和監(jiān)控系統(tǒng)相當(dāng)于整個(gè)NBI裝置的大腦。其功能為：1、測量和分析實(shí)驗(yàn)中的物理參數(shù)；2、監(jiān)測實(shí)驗(yàn)運(yùn)行的狀態(tài)；3、提供對(duì)實(shí)驗(yàn)參數(shù)的預(yù)設(shè)；4、控制脈沖放電的時(shí)序。 在實(shí)驗(yàn)開始及運(yùn)行過程中，對(duì)各開關(guān)量的輸入和輸出進(jìn)行控制；對(duì)各種實(shí)驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行采集；對(duì)系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和保存，最后以圖形的方式直觀地呈現(xiàn)給實(shí)驗(yàn)人員。7/23/20225Yongjun Wang in ASIP

3、PNBI裝置對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)要求 2030路模擬量輸入，610路數(shù)字量輸出；真空、低溫長時(shí)間監(jiān)控，PLC脈沖時(shí)序控制； 使用、操作方便； 通用性好，易于擴(kuò)充； 可靠性高、可維護(hù)性好；由于功能模塊獨(dú)立性和地理位置分布性特點(diǎn)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)為分布式結(jié)構(gòu)7/23/20226Yongjun Wang in ASIPPNBI分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)總體框架7/23/20227Yongjun Wang in ASIPPNBI分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)各模塊的實(shí)現(xiàn) 高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 參數(shù)預(yù)設(shè) 真空度和低溫監(jiān)控 放電脈沖時(shí)序控制小結(jié)：系統(tǒng)調(diào)試和應(yīng)用 . . .7/23/20228Yongjun Wang in ASIPPNBI分布

4、式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)模塊實(shí)現(xiàn)（1） 高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)和要求：模擬電壓值范圍：-10V-10V 單通道采樣頻率 ：6 k 以上采集時(shí)間： 10s板卡數(shù)： 多卡同時(shí)工作抗干擾： 多模光纖（高壓隔離） 炮號(hào)自動(dòng)增加；修改后參數(shù)自動(dòng)保存；存盤為實(shí)際值；具有內(nèi)外兩種觸發(fā)方式；網(wǎng)絡(luò)傳輸功能。7/23/20229Yongjun Wang in ASIPP高速數(shù)據(jù)采集需要測量的信號(hào)量燈絲電源電壓15V/10V正高壓電源電壓60kV/10V燈絲電源電流500A/10V正高壓電源電流60A/10V磁場電源電壓6V/10V負(fù)高壓電源電壓-5kV/10V磁場電源電流100A/10V負(fù)高壓電源電流-5A/10V氣閥1

5、電源電壓150V/10V偏轉(zhuǎn)磁場電壓50V/10V氣閥2電源電壓150V/10V偏轉(zhuǎn)磁場電流400A/10V弧流電源電壓150V/10V探針電壓200V/10V弧流電源電流1000A/10V探針電流5A/10V7/23/202210Yongjun Wang in ASIPPPCI 9112卡配置&數(shù)據(jù)采集框圖1、采用單端輸入法；2、板卡系統(tǒng)內(nèi)部時(shí)鐘；3、量程范圍為-1010V； 裝載驅(qū)動(dòng)，設(shè)置緩存，通過“我的電腦”“屬性”“硬件”“設(shè)備管理器”可以查看板卡是否能正常使用 。工控機(jī)診斷儀器1診斷儀器nVF(1)VF(n) 多模光纖PCI-9112PCI-9112PCI-9112卡數(shù)據(jù)采集方塊圖7

6、/23/202211Yongjun Wang in ASIPPPCI同步、連續(xù)單緩沖編程模式 7/23/202212Yongjun Wang in ASIPP高速數(shù)據(jù)采集的軟件設(shè)計(jì)程序開始上位機(jī)發(fā)送采集參數(shù)到下位機(jī)發(fā)送狀態(tài)YN巡檢觸發(fā)端口是否觸發(fā)N開始數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)本地存盤及圖形化顯示通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送數(shù)據(jù)到上位機(jī)上位機(jī)處理數(shù)據(jù)程序結(jié)束Y數(shù)據(jù)采集程序流程簡圖7/23/202213Yongjun Wang in ASIPP數(shù)據(jù)本地存盤的格式DataBase=HT7 ShotNo.=120601Signal Name=ARC_A(VF)Unit Name=VTrigger Time=0sFrequency

7、=1.454545E-004 screate at 2004-Dec-06 14:09:5013750 samples0.000000 -355.9570310.145455 -274.4140630.290909 -215.3320310.436364 -168.4570310.581818 -131.835938. . . HT-7數(shù)據(jù)庫放電炮號(hào)通道信號(hào)名稱通道信號(hào)單位名稱觸發(fā)時(shí)刻和采集時(shí)刻的差值兩個(gè)采樣點(diǎn)間的間隔時(shí)間產(chǎn)生文件的時(shí)間信號(hào)本次采集的點(diǎn)數(shù)以下兩列為采集數(shù)據(jù)的值，左列為采集時(shí)刻，右列為真實(shí)的電壓或電流值。按GT-7文件格式要求，采用Gt-7為終端圖形顯示軟件7/23/202214

8、Yongjun Wang in ASIPP高速數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)的界面 7/23/202215Yongjun Wang in ASIPPNBI分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)模塊實(shí)現(xiàn)（2） 參數(shù)預(yù)設(shè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)、要求： 輸出0-10V左右的模擬電壓，輸出精度盡可能高，輸出端口設(shè)計(jì)為16路，輸出參數(shù)具有本地可調(diào)和遠(yuǎn)程可調(diào)兩種功能。用戶界面設(shè)為“通道名”、“實(shí)際設(shè)置值”和“放大倍數(shù)”三欄，板卡實(shí)際輸出的電壓為實(shí)際設(shè)置值/放大倍數(shù)。參數(shù)具有自動(dòng)存儲(chǔ)功能。 7/23/202216Yongjun Wang in ASIPP參數(shù)預(yù)設(shè)信號(hào)量 &DA卡編程模式燈絲電流預(yù)置500A/10V弧流預(yù)置1000A/10V磁場電流預(yù)置1

9、00A/10V氣閥1電壓預(yù)置150V/10V弧壓預(yù)置150V/10V氣閥2電壓預(yù)置150V/10V7/23/202217Yongjun Wang in ASIPP參數(shù)預(yù)設(shè)界面7/23/202218Yongjun Wang in ASIPPNBI分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)模塊實(shí)現(xiàn)（3） 真空度和低溫泵溫度監(jiān)控 設(shè)計(jì)目標(biāo)和要求：真空度和低溫泵溫度監(jiān)控屬于長時(shí)間、低速數(shù)據(jù)采集，和高速、短時(shí)間數(shù)據(jù)采集不同。使用RS232接口進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。1、實(shí)時(shí)監(jiān)測真空度和低溫泵溫度；2、根據(jù)歷史數(shù)據(jù)畫出變化曲線 硬件選擇：1、DL-7程控真空計(jì)2、8個(gè)PT100型熱電阻傳感器，RM411遠(yuǎn)端熱電阻采集模塊7/23/2022

10、19Yongjun Wang in ASIPP低溫泵結(jié)構(gòu)和原理示意圖1. 液氦杜瓦 2. 液氮杜瓦 3. 液氮人形擋板 4. 液氦冷屏 5. 鉑電阻溫度傳感器 6. 銠鐵電阻溫度傳感器7/23/202220Yongjun Wang in ASIPP串口通信硬件結(jié)構(gòu)圖 tank低溫冷凝泵溫度監(jiān)控硬件連接圖DL-7程控真空計(jì)RS232信號(hào)計(jì)算機(jī)真空度監(jiān)控硬件連接圖7/23/202221Yongjun Wang in ASIPP9針串口針腳說明和接線方法 9針串口9針-9針接線針號(hào)功能說明縮寫231數(shù)據(jù)載波檢測DCD322接收數(shù)據(jù)RXD553發(fā)送數(shù)據(jù)TXD4數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備DTR5信號(hào)地GND6數(shù)據(jù)設(shè)備

11、準(zhǔn)備好DSR7請(qǐng)求發(fā)送RTS8清除發(fā)送CTS9振鈴指示DELL7/23/202222Yongjun Wang in ASIPP串口通信程序編寫 通信程序可以用兩種方法實(shí)現(xiàn)：利用ActiveX控件和使用API 通信函數(shù)。使用ActiveX控件，程序?qū)崿F(xiàn)非常簡單，結(jié)構(gòu)清晰。VC+ 6.0提供的MSComm控件通過串行端口發(fā)送和接收數(shù)據(jù) 。 串口通信程序流程簡圖7/23/202223Yongjun Wang in ASIPPNBI分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)模塊實(shí)現(xiàn)（4） 放電脈沖時(shí)序控制 1、NBI裝置起弧為脈沖方式，有上百路開關(guān)量信號(hào)要被控制，每路開關(guān)量控制的時(shí)間為ms量級(jí)； 2、各開關(guān)量之間存在著先后的

12、時(shí)序關(guān)系，且對(duì)時(shí)間精確度要求越高越好。 PLC控制能精確到us量級(jí)，能滿足系統(tǒng)的要求。因此選擇了OMRON CPM2A 型PLC。7/23/202224Yongjun Wang in ASIPPPLC輸入、輸出的開關(guān)量開關(guān)量輸入開關(guān)量輸出機(jī)械泵狀態(tài)磁場電源配電狀態(tài)開警報(bào)弧電源開分子泵狀態(tài)燈絲加至半壓狀態(tài) 電源復(fù)位弧電源關(guān)水壓力保持狀態(tài)弧流電源配電狀態(tài)磁場電源開正高壓關(guān)閥門1狀態(tài)偏轉(zhuǎn)磁鐵開負(fù)高壓關(guān)閥門2狀態(tài)燈絲加全部電壓氣閥1關(guān)氣閥1狀態(tài)氣閥1電源開氣閥2關(guān)氣閥2狀態(tài)氣閥2電源開偏轉(zhuǎn)磁鐵關(guān)輔助電源配電狀態(tài)正高壓電源開磁場電源關(guān)真空機(jī)組配電狀態(tài)負(fù)高壓電源開燈絲加半壓控制電源配電狀態(tài)AD觸發(fā)開、關(guān)關(guān)

13、警報(bào)7/23/202225Yongjun Wang in ASIPPPLC程序流程圖7/23/202226Yongjun Wang in ASIPP小結(jié)：系統(tǒng)調(diào)試和應(yīng)用需要測試的功能: 1、A/D數(shù)據(jù)采集模塊 2、D/A參數(shù)預(yù)設(shè)模塊 3、PLC脈沖時(shí)序控制 4、數(shù)據(jù)服務(wù)器應(yīng)用 5、網(wǎng)絡(luò)通信7/23/202227Yongjun Wang in ASIPP系統(tǒng)臺(tái)面測試流程7/23/202228Yongjun Wang in ASIPP系統(tǒng)臺(tái)面測試結(jié)果 7/23/202229Yongjun Wang in ASIPP系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用（圖1）幅值180A，放電時(shí)間2500ms的弧流波形7/23/20

14、2230Yongjun Wang in ASIPP系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用（圖2）數(shù)據(jù)服務(wù)器端程序界面7/23/202231Yongjun Wang in ASIPP系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用（圖3）溫度變化歷史曲線真空度變化歷史曲線7/23/202232Yongjun Wang in ASIPP NBI實(shí)驗(yàn)記錄查詢系統(tǒng) 7/23/202233Yongjun Wang in ASIPPNBI實(shí)驗(yàn)記錄查詢系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)： 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的管理與使用成為日益迫切的問題，如何快速有效地從眾多的數(shù)據(jù)中獲得所需數(shù)據(jù)是解決問題關(guān)鍵，用關(guān)系數(shù)據(jù)庫來管理和查詢每炮實(shí)驗(yàn)記錄，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)大量數(shù)據(jù)的快速有效使用。設(shè)計(jì)方法： 該系統(tǒng)是以W

15、indows 2000作為服務(wù)器平臺(tái)，選用IIS5.0（Internet Information Server 5.0）作為Web服務(wù)器， Microsoft Access 2000為數(shù)據(jù)庫引擎，采用了Microsoft FrontPage2003為開發(fā)工具。系統(tǒng)分為“瀏覽”、“查詢”和“編輯”三個(gè)模塊，采用Browser/Server模式和ASP技術(shù)開發(fā)。 7/23/202234Yongjun Wang in ASIPPNBI實(shí)驗(yàn)記錄查詢系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 本系統(tǒng)采用了典型的三層分布式B/S模式，即瀏覽器、Web服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。系統(tǒng)劃分為“瀏覽”、“查詢”和“編輯”三個(gè)模塊 7/23/2022

16、35Yongjun Wang in ASIPP數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)字段名稱數(shù)據(jù)類型日期日期/時(shí)間炮號(hào)數(shù)字實(shí)驗(yàn)說明文本燈絲電流投入時(shí)刻ms數(shù)字燈絲電流脈寬ms數(shù)字燈絲電流預(yù)置A數(shù)字磁場投入時(shí)刻ms數(shù)字磁場脈寬ms數(shù)字磁場電流預(yù)置A數(shù)字弧電流投入時(shí)刻ms數(shù)字弧電流脈寬ms數(shù)字弧電流預(yù)置A數(shù)字弧壓投入時(shí)刻ms數(shù)字弧壓脈寬ms數(shù)字弧壓預(yù)置V數(shù)字放電信息表 ：7/23/202236Yongjun Wang in ASIPP數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)接上頁（1）預(yù)電離脈寬ms數(shù)字預(yù)電離間隔ms數(shù)字氣閥1投入時(shí)刻ms數(shù)字氣閥1脈寬ms數(shù)字氣閥1電壓V數(shù)字氣閥2投入時(shí)刻ms數(shù)字氣閥2脈寬ms數(shù)字氣閥2電壓V數(shù)字氣閥3投入時(shí)刻ms數(shù)字氣

17、閥3脈寬ms數(shù)字氣閥3電壓V數(shù)字偏轉(zhuǎn)磁場投入時(shí)刻ms數(shù)字偏轉(zhuǎn)磁場脈寬ms數(shù)字偏轉(zhuǎn)磁場電流預(yù)置A數(shù)字負(fù)高壓投入時(shí)刻ms數(shù)字負(fù)高壓投入脈寬ms數(shù)字負(fù)高壓預(yù)置kV數(shù)字7/23/202237Yongjun Wang in ASIPP數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)接上頁（2）正高壓投入時(shí)刻ms數(shù)字正高壓脈寬ms數(shù)字正高壓預(yù)置kV數(shù)字炮前氣壓Pa數(shù)字炮后氣壓Pa數(shù)字初始弧流強(qiáng)度A數(shù)字峰值弧流強(qiáng)度A數(shù)字弧流脈寬ms數(shù)字電子溫度數(shù)字離子密度數(shù)字引出束流A數(shù)字總功率kW數(shù)字起弧現(xiàn)象文本引出現(xiàn)象文本備注文本每條記錄有47個(gè)關(guān)鍵字段7/23/202238Yongjun Wang in ASIPP數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)用戶驗(yàn)證表：login 字段名

18、稱數(shù)據(jù)類型字段含義username文本用戶帳號(hào)password文本用戶密碼 用戶使用本系統(tǒng)前，都要登錄本系統(tǒng)，輸入自己的用戶名和密碼，系統(tǒng)將在login表格中查詢，如果存在該用戶且密碼也正確，然后再判斷該用戶是普通用戶還是管理員，管理員除具備“瀏覽”和“查詢”權(quán)限外，還具備輸入和修改數(shù)據(jù)庫的權(quán)限。若不存在該用戶或密碼錯(cuò)誤，則不能使用本系統(tǒng)任何功能。表中的信息由管理員直接錄入數(shù)據(jù)庫中。7/23/202239Yongjun Wang in ASIPPNBI實(shí)驗(yàn)記錄查詢系統(tǒng)主要頁面結(jié)構(gòu)圖 7/23/202240Yongjun Wang in ASIPPNBI實(shí)驗(yàn)記錄查詢系統(tǒng)程序流程圖 7/23/20

19、2241Yongjun Wang in ASIPPWeb應(yīng)用程序的功能塊(1) 客戶端顯示器分辨率確認(rèn)(2) 用戶身份驗(yàn)證(3) 組合查詢(4) 輸入合法性檢查(5) 查詢結(jié)果顯示(6) 記錄的插入和刪除 7/23/202242Yongjun Wang in ASIPP部分頁面展示1組合查詢頁面圖 7/23/202243Yongjun Wang in ASIPP部分頁面展示 2字段選擇頁面 7/23/202244Yongjun Wang in ASIPP部分頁面展示 3查詢結(jié)果分頁顯示頁面 7/23/202245Yongjun Wang in ASIPP小結(jié)：系統(tǒng)測試和應(yīng)用網(wǎng)址：http:/w

20、yjun/index.asp 73/index.asphttp:/wyjun/index.asp73/index.asp7/23/202246Yongjun Wang in ASIPP工作總結(jié)及進(jìn)一步改進(jìn)之處 7/23/202247Yongjun Wang in ASIPP工作總結(jié)（1）1、比較圓滿地完成了NBI分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的開發(fā)工作，并成功地 應(yīng)用于NBI物理實(shí)驗(yàn)，取得許多滿意的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。2、進(jìn)一步開發(fā)了NBI實(shí)驗(yàn)記錄查詢系統(tǒng)，大大方便了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的檢索，是 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的進(jìn)一步延伸。本人的工作也是以“NBI分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)”為主， NBI分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)也是論文的主體，是文章的重點(diǎn)和核心，也是NBI物理實(shí)驗(yàn)正常運(yùn)行的必備條件之一，NBI實(shí)驗(yàn)記錄查詢系統(tǒng)是管理和使用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的一個(gè)有力工具。兩個(gè)系統(tǒng)都是圍繞NBI物理實(shí)驗(yàn)的正