NBI分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用-225課件

NBI分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用NBI分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用答辯內(nèi)容NBI裝置及對數(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)控放電脈沖時序控制小結(jié)：系統(tǒng)調(diào)試和應(yīng)用 NBI實驗記錄查詢系統(tǒng)工作總結(jié)及進一步改進之處12/19/20222YongjunWanginASIPP答辯內(nèi)容NBI裝置及對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的要求12/16/202NBI裝置&對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的要求…12/19/20223YongjunWanginASIPPNBI裝置&對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的要求…12/16/20223NBI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.真空導(dǎo)管13.漂移管道

14.2萬L低溫泵15.量熱計16.40萬L低溫泵圖HT-7中性束注入系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖12/19/20224YongjunWanginASIPPNBI裝置介紹離子源2.預(yù)抽系統(tǒng)NBI數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的功能NBI采集和監(jiān)控系統(tǒng)相當于整個NBI裝置的大腦。其功能為： 1、測量和分析實驗中的物理參數(shù)； 2、監(jiān)測實驗運行的狀態(tài)； 3、提供對實驗參數(shù)的預(yù)設(shè)； 4、控制脈沖放電的時序。 在實驗開始及運行過程中，對各開關(guān)量的輸入和輸出進行控制；對各種實驗參數(shù)進行采集；對系統(tǒng)狀態(tài)進行實時監(jiān)控，并對實驗數(shù)據(jù)進行處理和保存，最后以圖形的方式直觀地呈現(xiàn)給實驗人員。12/19/20225YongjunWanginASIPPNBI數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的功能NBI采集和監(jiān)控系統(tǒng)相當于整個NBINBI裝置對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)要求20~30路模擬量輸入，6~10路數(shù)字量輸出；真空、低溫長時間監(jiān)控，PLC脈沖時序控制；使用、操作方便；通用性好，易于擴充；可靠性高、可維護性好；由于功能模塊獨立性和地理位置分布性特點，系統(tǒng)設(shè)計為分布式結(jié)構(gòu)12/19/20226YongjunWanginASIPPNBI裝置對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)要求20~30路模擬量輸入，6~1NBI分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)—總體框架12/19/20227YongjunWanginASIPPNBI分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)—總體框架12/16/20227YoNBI分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)各模塊的實現(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)控放電脈沖時序控制小結(jié)：系統(tǒng)調(diào)試和應(yīng)用

...12/19/20228YongjunWanginASIPPNBI分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)各模塊的實現(xiàn)12/16/20228YNBI分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)—模塊實現(xiàn)（1）

高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計目標和要求：

模擬電壓值范圍：-10V--10V 單通道采樣頻率：6k以上 采集時間：10s 板卡數(shù)：多卡同時工作 抗干擾：多模光纖（高壓隔離）炮號自動增加；修改后參數(shù)自動保存；存盤為實際值；具有內(nèi)外兩種觸發(fā)方式；網(wǎng)絡(luò)傳輸功能。12/19/20229YongjunWanginASIPPNBI分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)—模塊實現(xiàn)（1）

高速數(shù)據(jù)采集需要測量的信號量燈絲電源電壓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負高壓電源電壓-5kV/10V磁場電源電流100A/10V負高壓電源電流-5A/10V氣閥1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/10V12/19/202210YongjunWanginASIPP高速數(shù)據(jù)采集需要測量的信號量燈絲電源電壓15V/10V正高壓PCI9112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)部時鐘；3、量程范圍為-10~10V；裝載驅(qū)動，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。工控機診斷儀器1診斷儀器n…VF(1)VF(n)…多模光纖PCI-9112PCI-9112PCI-9112卡數(shù)據(jù)采集方塊圖12/19/202211YongjunWanginASIPPPCI9112卡配置&數(shù)據(jù)采集框圖1、采用單端輸入法；診斷PCI同步、連續(xù)單緩沖編程模式12/19/202212YongjunWanginASIPPPCI同步、連續(xù)單緩沖編程模式12/16/202212Yo高速數(shù)據(jù)采集的軟件設(shè)計程序開始上位機發(fā)送采集參數(shù)到下位機發(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)到上位機上位機處理數(shù)據(jù)程序結(jié)束Y數(shù)據(jù)采集程序流程簡圖12/19/202213YongjunWanginASIPP高速數(shù)據(jù)采集的軟件設(shè)計程序開始上位機發(fā)送采發(fā)送狀態(tài)YN巡檢觸數(shù)據(jù)本地存盤的格式DataBase=HT7ShotNo.=120601SignalName=ARC_A(VF)UnitName=VTriggerTime=0sFrequency=1.454545E-004screateat2004-Dec-0614:09:5013750samples0.000000-355.9570310.145455-274.4140630.290909-215.3320310.436364-168.4570310.581818-131.835938…...………...………...……HT-7數(shù)據(jù)庫放電炮號通道信號名稱通道信號單位名稱觸發(fā)時刻和采集時刻的差值兩個采樣點間的間隔時間產(chǎn)生文件的時間信號本次采集的點數(shù)以下兩列為采集數(shù)據(jù)的值，左列為采集時刻，右列為真實的電壓或電流值。按GT-7文件格式要求，采用Gt-7為終端圖形顯示軟件12/19/202214YongjunWanginASIPP數(shù)據(jù)本地存盤的格式DataBase=HT7HT-7數(shù)據(jù)庫高速數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)的界面12/19/202215YongjunWanginASIPP高速數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)的界面12/16/202215YongjNBI分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)—模塊實現(xiàn)（2）

參數(shù)預(yù)設(shè)系統(tǒng)設(shè)計目標、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)計為16路，輸出參數(shù)具有本地可調(diào)和遠程可調(diào)兩種功能。用戶界面設(shè)為“通道名”、“實際設(shè)置值”和“放大倍數(shù)”三欄，板卡實際輸出的電壓為實際設(shè)置值/放大倍數(shù)。參數(shù)具有自動存儲功能。

12/19/202216YongjunWanginASIPPNBI分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)—模塊實現(xiàn)（2）

參數(shù)預(yù)設(shè)信號量&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100A/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/10V12/19/202217YongjunWanginASIPP參數(shù)預(yù)設(shè)信號量&DA卡編程模式燈絲電流預(yù)置500A/10V參數(shù)預(yù)設(shè)界面12/19/202218YongjunWanginASIPP參數(shù)預(yù)設(shè)界面12/16/202218YongjunWanNBI分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)—模塊實現(xiàn)（3）

真空度和低溫泵溫度監(jiān)控

設(shè)計目標和要求：真空度和低溫泵溫度監(jiān)控屬于長時間、低速數(shù)據(jù)采集，和高速、短時間數(shù)據(jù)采集不同。使用RS232接口進行數(shù)據(jù)通訊。1、實時監(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2、8個PT100型熱電阻傳感器，RM411遠端熱電阻采集模塊12/19/202219YongjunWanginASIPPNBI分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)—模塊實現(xiàn)（3）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12/19/202220YongjunWanginASIPP低溫泵結(jié)構(gòu)和原理示意圖1.液氦杜瓦2.液氮杜瓦3.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RS232信號計算機真空度監(jiān)控硬件連接圖12/19/202221YongjunWanginASIPP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DL9針串口針腳說明和接線方法9針串口9針-9針接線針號功能說明縮寫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)終端準備DTR5信號地GND6數(shù)據(jù)設(shè)備準備好DSR7請求發(fā)送RTS8清除發(fā)送CTS9振鈴指示DELL12/19/202222YongjunWanginASIPP9針串口針腳說明和接線方法9針串口9針-9針接線針號功能說串口通信程序編寫通信程序可以用兩種方法實現(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12/19/202223YongjunWanginASIPP串口通信程序編寫通信程序可以用兩種方法實現(xiàn)：NBI分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)—模塊實現(xiàn)（4）

放電脈沖時序控制1、NBI裝置起弧為脈沖方式，有上百路開關(guān)量信號要被控制，每路開關(guān)量控制的時間為ms量級；2、各開關(guān)量之間存在著先后的時序關(guān)系，且對時間精確度要求越高越好。PLC控制能精確到us量級，能滿足系統(tǒng)的要求。因此選擇了OMRONCPM2A型PLC。12/19/202224YongjunWanginASIPPNBI分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)—模塊實現(xiàn)（4）

PLC輸入、輸出的開關(guān)量開關(guān)量輸入開關(guān)量輸出機械泵狀態(tài)磁場電源配電狀態(tài)開警報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)真空機組配電狀態(tài)負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)警報12/19/202225YongjunWanginASIPPPLC輸入、輸出的開關(guān)量開關(guān)量輸入開關(guān)量輸出機械泵狀態(tài)磁場電PLC程序流程圖12/19/202226YongjunWanginASIPPPLC程序流程圖12/16/202226YongjunW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脈沖時序控制4、數(shù)據(jù)服務(wù)器應(yīng)用5、網(wǎng)絡(luò)通信12/19/202227YongjunWanginASIPP小結(jié)：系統(tǒng)調(diào)試和應(yīng)用需要測試的功能:12/16/202227系統(tǒng)臺面測試流程12/19/202228YongjunWanginASIPP系統(tǒng)臺面測試流程12/16/202228YongjunW系統(tǒng)臺面測試結(jié)果

12/19/202229YongjunWanginASIPP系統(tǒng)臺面測試結(jié)果12/16/202229Yongjun系統(tǒng)在實驗中的應(yīng)用（圖1）幅值180A，放電時間2500ms的弧流波形12/19/202230YongjunWanginASIPP系統(tǒng)在實驗中的應(yīng)用（圖1）幅值180A，放電時間250系統(tǒng)在實驗中的應(yīng)用（圖2）數(shù)據(jù)服務(wù)器端程序界面12/19/202231YongjunWanginASIPP系統(tǒng)在實驗中的應(yīng)用（圖2）數(shù)據(jù)服務(wù)器端程序界面12/1系統(tǒng)在實驗中的應(yīng)用（圖3）溫度變化歷史曲線真空度變化歷史曲線12/19/202232YongjunWanginASIPP系統(tǒng)在實驗中的應(yīng)用（圖3）溫度變化歷史曲線真空度變化歷

NBI實驗記錄查詢系統(tǒng)…12/19/202233YongjunWanginASIPPNBI實驗記錄查詢系統(tǒng)…12/16/202233YNBI實驗記錄查詢系統(tǒng)設(shè)計目標： 實驗數(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驗記錄，進而實現(xiàn)對大量數(shù)據(jù)的快速有效使用。設(shè)計方法：該系統(tǒng)是以Windows2000作為服務(wù)器平臺，選用IIS5.0（InternetInformationServer5.0）作為Web服務(wù)器，MicrosoftAccess2000為數(shù)據(jù)庫引擎，采用了MicrosoftFrontPage2003為開發(fā)工具。系統(tǒng)分為“瀏覽”、“查詢”和“編輯”三個模塊，采用Browser/Server模式和ASP技術(shù)開發(fā)。

12/19/202234YongjunWanginASIPPNBI實驗記錄查詢系統(tǒng)設(shè)計目標：12/16/202234YoNBI實驗記錄查詢系統(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”三個模塊

12/19/202235YongjunWanginASIPPNBI實驗記錄查詢系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖本系統(tǒng)采用了典型的三層分布式B數(shù)據(jù)庫設(shè)計字段名稱數(shù)據(jù)類型日期日期/時間炮號數(shù)字實驗說明文本燈絲電流投入時刻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：12/19/202236YongjunWanginASIPP數(shù)據(jù)庫設(shè)計字段名稱數(shù)據(jù)類型日期日期/時間炮號數(shù)字實驗說明文本數(shù)據(jù)庫設(shè)計接上頁（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投入時刻ms數(shù)字氣閥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)字負高壓投入時刻ms數(shù)字負高壓投入脈寬ms數(shù)字負高壓預(yù)置kV數(shù)字12/19/202237YongjunWanginASIPP數(shù)據(jù)庫設(shè)計接上頁（1）預(yù)電離脈寬ms數(shù)字預(yù)電離間隔ms數(shù)據(jù)庫設(shè)計接上頁（2）正高壓投入時刻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)字初始弧流強度A數(shù)字峰值弧流強度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個關(guān)鍵字段12/19/202238YongjunWanginASIPP數(shù)據(jù)庫設(shè)計接上頁（2）正高壓投入時刻ms數(shù)字正高壓脈寬數(shù)據(jù)庫設(shè)計用戶驗證表：login

字段名稱數(shù)據(jù)類型字段含義username文本用戶帳號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。12/19/202239YongjunWanginASIPP數(shù)據(jù)庫設(shè)計用戶驗證表：login字段名稱數(shù)據(jù)類型字段含義uNBI實驗記錄查詢系統(tǒng)主要頁面結(jié)構(gòu)圖12/19/202240YongjunWanginASIPPNBI實驗記錄查詢系統(tǒng)主要頁面結(jié)構(gòu)圖12/16/20224NBI實驗記錄查詢系統(tǒng)程序流程圖

12/19/202241YongjunWanginASIPPNBI實驗記錄查詢系統(tǒng)程序流程圖12/16/202241YWeb應(yīng)用程序的功能塊(1)客戶端顯示器分辨率確認(2)用戶身份驗證(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

12/19/202242YongjunWanginASIPPWeb應(yīng)用程序的功能塊(1)客戶端顯示器分辨率確認12/部分頁面展示1組合查詢頁面圖

12/19/202243YongjunWanginASIPP部分頁面展示1組合查詢頁面圖12/16/202243部分頁面展示2字段選擇頁面

12/19/202244YongjunWanginASIPP部分頁面展示2字段選擇頁面12/16/202244部分頁面展示3查詢結(jié)果分頁顯示頁面

12/19/202245YongjunWanginASIPP部分頁面展示3查詢結(jié)果分頁顯示頁面12/16/20小結(jié)：系統(tǒng)測試和應(yīng)用網(wǎng)址：http://wyjun/index.asp73/index.asphttp://wyjun/index.asp73/index.asp12/19/202246YongjunWanginASIPP小結(jié)：系統(tǒng)測試和應(yīng)用網(wǎng)址：http://wyjun/inde工作總結(jié)及進一步改進之處…12/19/202247YongjunWanginASIPP工作總結(jié)及進一步改進之處…12/16/202247Yo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物理實驗，取得許多滿意的實驗結(jié)果。2、進一步開發(fā)了NBI實驗記錄查詢系統(tǒng)，大大方便了實驗數(shù)據(jù)的檢索，是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的進一步延伸。 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，是文章的重點和核心，也是NBI物理實驗正常運行的必備條件之一，NBI實驗記錄查詢系統(tǒng)是管理和使用實驗數(shù)據(jù)的一個有力工具。兩個系統(tǒng)都是圍繞NBI物理實驗的正常運行而開發(fā)，兩個系統(tǒng)結(jié)合使用，有效地促進了NBI科研工作的順利開展。12/19/202248YongjunWanginASIPP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)的工作總結(jié)（2）已發(fā)表論文：1、HT-7中性束注入裝置數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計和應(yīng)用 （工業(yè)控制計算機，2004年第八期，第一作者）2、ControlSystemofNeutralBeamInjectionOnHT-7 （PlasmaScience&Technology,2005年第3期，第一作者）3、分布式控制系統(tǒng)在中性束注入實驗中的應(yīng)用 （計算機測量與控制，2005年第5期，第二作者）12/19/202249YongjunWanginASIPP工作總結(jié)（2）已發(fā)表論文：12/16/202249Yongj進一步工作建議1、在實驗中檢驗和完善NBI實驗記錄查詢系統(tǒng)；2、改變A/D采集模式，提高采集時間；3、優(yōu)化系統(tǒng)，提高系統(tǒng)集成度；4、提高可靠性，穩(wěn)定性，加強各模塊間的聯(lián)系；5、加強數(shù)據(jù)的安全性管理，數(shù)據(jù)經(jīng)常性備份和用戶身份驗證

12/19/202250YongjunWanginASIPP進一步工作建議1、在實驗中檢驗和完善NBI實驗記錄查詢系統(tǒng)；致謝感謝NBI控制工作組，我們在工作中互幫互助，互相學(xué)習(xí)。共同提高，感謝胡純棟老師、王紹虎書記給我們提供很好的工作環(huán)境。感謝7室和2室的老師和同學(xué)，他們在我工作的過程中提供了很大的幫助，給了很多的啟發(fā)，使我少走了很多彎路。感謝研究生部的老師，她們?yōu)槲覀冄芯可龀龊芏嗟墓ぷ?，使我們能安心工作?2/19/202251YongjunWanginASIPP致謝感謝NBI控制工作組，我們在工作中互幫互助，互相學(xué)習(xí)。Thanks…12/19/202252YongjunWanginASIPPThanks…12/16/202252YongjunWNBI分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用NBI分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用答辯內(nèi)容NBI裝置及對數(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)控放電脈沖時序控制小結(jié)：系統(tǒng)調(diào)試和應(yīng)用 NBI實驗記錄查詢系統(tǒng)工作總結(jié)及進一步改進之處12/19/202254YongjunWanginASIPP答辯內(nèi)容NBI裝置及對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的要求12/16/202NBI裝置&對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的要求…12/19/202255YongjunWanginASIPPNBI裝置&對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的要求…12/16/20223NBI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.真空導(dǎo)管13.漂移管道

14.2萬L低溫泵15.量熱計16.40萬L低溫泵圖HT-7中性束注入系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖12/19/202256YongjunWanginASIPPNBI裝置介紹離子源2.預(yù)抽系統(tǒng)NBI數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的功能NBI采集和監(jiān)控系統(tǒng)相當于整個NBI裝置的大腦。其功能為： 1、測量和分析實驗中的物理參數(shù)； 2、監(jiān)測實驗運行的狀態(tài)； 3、提供對實驗參數(shù)的預(yù)設(shè)； 4、控制脈沖放電的時序。 在實驗開始及運行過程中，對各開關(guān)量的輸入和輸出進行控制；對各種實驗參數(shù)進行采集；對系統(tǒng)狀態(tài)進行實時監(jiān)控，并對實驗數(shù)據(jù)進行處理和保存，最后以圖形的方式直觀地呈現(xiàn)給實驗人員。12/19/202257YongjunWanginASIPPNBI數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的功能NBI采集和監(jiān)控系統(tǒng)相當于整個NBINBI裝置對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)要求20~30路模擬量輸入，6~10路數(shù)字量輸出；真空、低溫長時間監(jiān)控，PLC脈沖時序控制；使用、操作方便；通用性好，易于擴充；可靠性高、可維護性好；由于功能模塊獨立性和地理位置分布性特點，系統(tǒng)設(shè)計為分布式結(jié)構(gòu)12/19/202258YongjunWanginASIPPNBI裝置對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)要求20~30路模擬量輸入，6~1NBI分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)—總體框架12/19/202259YongjunWanginASIPPNBI分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)—總體框架12/16/20227YoNBI分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)各模塊的實現(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)控放電脈沖時序控制小結(jié)：系統(tǒng)調(diào)試和應(yīng)用

...12/19/202260YongjunWanginASIPPNBI分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)各模塊的實現(xiàn)12/16/20228YNBI分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)—模塊實現(xiàn)（1）

高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計目標和要求：

模擬電壓值范圍：-10V--10V 單通道采樣頻率：6k以上 采集時間：10s 板卡數(shù)：多卡同時工作 抗干擾：多模光纖（高壓隔離）炮號自動增加；修改后參數(shù)自動保存；存盤為實際值；具有內(nèi)外兩種觸發(fā)方式；網(wǎng)絡(luò)傳輸功能。12/19/202261YongjunWanginASIPPNBI分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)—模塊實現(xiàn)（1）

高速數(shù)據(jù)采集需要測量的信號量燈絲電源電壓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負高壓電源電壓-5kV/10V磁場電源電流100A/10V負高壓電源電流-5A/10V氣閥1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/10V12/19/202262YongjunWanginASIPP高速數(shù)據(jù)采集需要測量的信號量燈絲電源電壓15V/10V正高壓PCI9112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)部時鐘；3、量程范圍為-10~10V；裝載驅(qū)動，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。工控機診斷儀器1診斷儀器n…VF(1)VF(n)…多模光纖PCI-9112PCI-9112PCI-9112卡數(shù)據(jù)采集方塊圖12/19/202263YongjunWanginASIPPPCI9112卡配置&數(shù)據(jù)采集框圖1、采用單端輸入法；診斷PCI同步、連續(xù)單緩沖編程模式12/19/202264YongjunWanginASIPPPCI同步、連續(xù)單緩沖編程模式12/16/202212Yo高速數(shù)據(jù)采集的軟件設(shè)計程序開始上位機發(fā)送采集參數(shù)到下位機發(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)到上位機上位機處理數(shù)據(jù)程序結(jié)束Y數(shù)據(jù)采集程序流程簡圖12/19/202265YongjunWanginASIPP高速數(shù)據(jù)采集的軟件設(shè)計程序開始上位機發(fā)送采發(fā)送狀態(tài)YN巡檢觸數(shù)據(jù)本地存盤的格式DataBase=HT7ShotNo.=120601SignalName=ARC_A(VF)UnitName=VTriggerTime=0sFrequency=1.454545E-004screateat2004-Dec-0614:09:5013750samples0.000000-355.9570310.145455-274.4140630.290909-215.3320310.436364-168.4570310.581818-131.835938…...………...………...……HT-7數(shù)據(jù)庫放電炮號通道信號名稱通道信號單位名稱觸發(fā)時刻和采集時刻的差值兩個采樣點間的間隔時間產(chǎn)生文件的時間信號本次采集的點數(shù)以下兩列為采集數(shù)據(jù)的值，左列為采集時刻，右列為真實的電壓或電流值。按GT-7文件格式要求，采用Gt-7為終端圖形顯示軟件12/19/202266YongjunWanginASIPP數(shù)據(jù)本地存盤的格式DataBase=HT7HT-7數(shù)據(jù)庫高速數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)的界面12/19/202267YongjunWanginASIPP高速數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)的界面12/16/202215YongjNBI分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)—模塊實現(xiàn)（2）

參數(shù)預(yù)設(shè)系統(tǒng)設(shè)計目標、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)計為16路，輸出參數(shù)具有本地可調(diào)和遠程可調(diào)兩種功能。用戶界面設(shè)為“通道名”、“實際設(shè)置值”和“放大倍數(shù)”三欄，板卡實際輸出的電壓為實際設(shè)置值/放大倍數(shù)。參數(shù)具有自動存儲功能。

12/19/202268YongjunWanginASIPPNBI分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)—模塊實現(xiàn)（2）

參數(shù)預(yù)設(shè)信號量&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100A/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/10V12/19/202269YongjunWanginASIPP參數(shù)預(yù)設(shè)信號量&DA卡編程模式燈絲電流預(yù)置500A/10V參數(shù)預(yù)設(shè)界面12/19/202270YongjunWanginASIPP參數(shù)預(yù)設(shè)界面12/16/202218YongjunWanNBI分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)—模塊實現(xiàn)（3）

真空度和低溫泵溫度監(jiān)控

設(shè)計目標和要求：真空度和低溫泵溫度監(jiān)控屬于長時間、低速數(shù)據(jù)采集，和高速、短時間數(shù)據(jù)采集不同。使用RS232接口進行數(shù)據(jù)通訊。1、實時監(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2、8個PT100型熱電阻傳感器，RM411遠端熱電阻采集模塊12/19/202271YongjunWanginASIPPNBI分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)—模塊實現(xiàn)（3）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12/19/202272YongjunWanginASIPP低溫泵結(jié)構(gòu)和原理示意圖1.液氦杜瓦2.液氮杜瓦3.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RS232信號計算機真空度監(jiān)控硬件連接圖12/19/202273YongjunWanginASIPP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DL9針串口針腳說明和接線方法9針串口9針-9針接線針號功能說明縮寫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)終端準備DTR5信號地GND6數(shù)據(jù)設(shè)備準備好DSR7請求發(fā)送RTS8清除發(fā)送CTS9振鈴指示DELL12/19/202274YongjunWanginASIPP9針串口針腳說明和接線方法9針串口9針-9針接線針號功能說串口通信程序編寫通信程序可以用兩種方法實現(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12/19/202275YongjunWanginASIPP串口通信程序編寫通信程序可以用兩種方法實現(xiàn)：NBI分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)—模塊實現(xiàn)（4）

放電脈沖時序控制1、NBI裝置起弧為脈沖方式，有上百路開關(guān)量信號要被控制，每路開關(guān)量控制的時間為ms量級；2、各開關(guān)量之間存在著先后的時序關(guān)系，且對時間精確度要求越高越好。PLC控制能精確到us量級，能滿足系統(tǒng)的要求。因此選擇了OMRONCPM2A型PLC。12/19/202276YongjunWanginASIPPNBI分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)—模塊實現(xiàn)（4）

PLC輸入、輸出的開關(guān)量開關(guān)量輸入開關(guān)量輸出機械泵狀態(tài)磁場電源配電狀態(tài)開警報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)真空機組配電狀態(tài)負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)警報12/19/202277YongjunWanginASIPPPLC輸入、輸出的開關(guān)量開關(guān)量輸入開關(guān)量輸出機械泵狀態(tài)磁場電PLC程序流程圖12/19/202278YongjunWanginASIPPPLC程序流程圖12/16/202226YongjunW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脈沖時序控制4、數(shù)據(jù)服務(wù)器應(yīng)用5、網(wǎng)絡(luò)通信12/19/202279YongjunWanginASIPP小結(jié)：系統(tǒng)調(diào)試和應(yīng)用需要測試的功能:12/16/202227系統(tǒng)臺面測試流程12/19/202280YongjunWanginASIPP系統(tǒng)臺面測試流程12/16/202228YongjunW系統(tǒng)臺面測試結(jié)果

12/19/202281YongjunWanginASIPP系統(tǒng)臺面測試結(jié)果12/16/202229Yongjun系統(tǒng)在實驗中的應(yīng)用（圖1）幅值180A，放電時間2500ms的弧流波形12/19/202282YongjunWanginASIPP系統(tǒng)在實驗中的應(yīng)用（圖1）幅值180A，放電時間250系統(tǒng)在實驗中的應(yīng)用（圖2）數(shù)據(jù)服務(wù)器端程序界面12/19/202283YongjunWanginASIPP系統(tǒng)在實驗中的應(yīng)用（圖2）數(shù)據(jù)服務(wù)器端程序界面12/1系統(tǒng)在實驗中的應(yīng)用（圖3）溫度變化歷史曲線真空度變化歷史曲線12/19/202284YongjunWanginASIPP系統(tǒng)在實驗中的應(yīng)用（圖3）溫度變化歷史曲線真空度變化歷

NBI實驗記錄查詢系統(tǒng)…12/19/202285YongjunWanginASIPPNBI實驗記錄查詢系統(tǒng)…12/16/202233YNBI實驗記錄查詢系統(tǒng)設(shè)計目標： 實驗數(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驗記錄，進而實現(xiàn)對大量數(shù)據(jù)的快速有效使用。設(shè)計方法：該系統(tǒng)是以Windows2000作為服務(wù)器平臺，選用IIS5.0（InternetInformationServer5.0）作為Web服務(wù)器，MicrosoftAccess2000為數(shù)據(jù)庫引擎，采用了MicrosoftFrontPage2003為開發(fā)工具。系統(tǒng)分為“瀏覽”、“查詢”和“編輯”三個模塊，采用Browser/Server模式和ASP技術(shù)開發(fā)。

12/19/202286YongjunWanginASIPPNBI實驗記錄查詢系統(tǒng)設(shè)計目標：12/16/202234YoNBI實驗記錄查詢系統(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”三個模塊

12/19/202287YongjunWanginASIPPNBI實驗記錄查詢系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖本系統(tǒng)采用了典型的三層分布式B數(shù)據(jù)庫設(shè)計字段名稱數(shù)據(jù)類型日期日期/時間炮號數(shù)字實驗說明文本燈絲電流投入時刻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：12/19/202288YongjunWanginASIPP數(shù)據(jù)庫設(shè)計字段名稱數(shù)據(jù)類型日期日期/時間炮號數(shù)字實驗說明文本數(shù)據(jù)庫設(shè)計接上頁（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投入時刻ms數(shù)字氣閥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)字負高壓投入時刻ms數(shù)字負高壓投入脈寬ms數(shù)字負高壓預(yù)置kV數(shù)字12/19/202289YongjunWanginASIPP數(shù)據(jù)庫設(shè)計接上頁（1）預(yù)電離脈寬ms數(shù)字預(yù)電離間隔ms數(shù)據(jù)庫設(shè)計接上頁（2）正高壓投入時刻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)字初始弧流強度A數(shù)字峰值弧流強度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個關(guān)鍵字段12/19/202290YongjunWanginASIPP數(shù)據(jù)庫設(shè)計接上頁（2）正高壓投入時刻ms數(shù)字正高壓脈寬數(shù)據(jù)庫設(shè)計用戶驗證表：login

字段名稱數(shù)據(jù)類型字段含義username文本用戶帳號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。12/19/202291YongjunWanginASIPP數(shù)據(jù)庫設(shè)計用戶驗證表：login字段名稱數(shù)據(jù)類型字段含義uNBI實驗記錄查詢系統(tǒng)主要頁面結(jié)構(gòu)圖12/19/202292YongjunWanginASIPPNBI