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中性束注入系统的中央定时的研制

作　者: 王建松
导　师: 罗家融
学　校: 东华大学
专　业: 等离子体物理
关键词: 中性束注入系统中央定时实时操作系统网络通信线程间通信
分类号: TL503.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

中性束注入(Neutral Beam Injection,简称NBI)系统是EAST国家大科学装置上的一个子系统,就其本身而言仍然是一个复杂而庞大的系统,主要涉及超高真空、低温、精密机械制造、高功率电源工程、高功率诊断、测量和控制等领域的一项综合复杂的前沿技术,是磁约束受控热核聚变等离子体芯部加热和非感应电流驱动基本而有效的手段。为使中性束粒子准确、可靠、可控的打入EAST装置对等离子体进行辅助加热,就必须使NBI系统中各子系统设备之间能够严格的协调工作,为此必须为其建立一套性能可靠且能长时间在复杂环境下稳定运行的中央定时系统。本文描述了基于QNX实时操作系统的NBI系统中央定时系统的设计与实现工作。利用以太网通信技术实现了QNX系统与上位机Windows操作系统间的跨平台网络通信。采用VC++6.0开发了友好的上位机人机交互系统软件,实现了对下位机定时参数远程配置和对下位机当前状态的实时监控。下位机采用抢占式、多任务的QNX实时操作系统作为软件开发平台,硬件采用凌华CPCI工控机和CPCI-7249R高速数字工/0板卡实现定时脉冲信号的产生与输出。同时针对高压电源控制的特殊要求,结合CPCI-6208模拟板卡实现了高压电源工作波形的可设定输出。实验表明该系统可以完成100μs的高精度定时以及八路经过线性插值的可设模拟波形输出,运行稳定可靠,满足NBI系统实验运行的定时要求。文章将围绕EAST装置中NBI系统的具体运行要求,设计相应的中央定时系统。重点从NBI中央定时系统的硬件平台、软件程序分析实现方面入手,对整个中央定时系统的设计过程进行了详细分析,并给出了具体的实现方法。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-11
第一章绪论  11-14
  1.1 研究背景  11-12
  1.2 NBI系统结构与工作原理  12-13
  1.3 NBI控制系统  13-14
第二章系统的开发环境  14-22
  2.1 常见几种实时操作系统性能分析和比较  14-17
  2.2 软件环境  17
  2.3 硬件环境  17-22
第三章系统上位机软件设计  22-29
  3.1 主控界面的设计  22-24
  3.2 主配置界面的设计  24-27
  3.3 通信接口设计  27
  3.4 数据的封装和打包  27-29
第四章系统下位机实时控制软件设计  29-35
  4.1 多任务的划分及任务间通信和调度关系  29-31
  4.2 接收线程的实现  31
  4.3 CPCI板卡驱动的实现  31-33
  4.4 定时器线程的实现  33-34
  4.5 状态反馈线程实现  34-35
第五章高压电源系统控制软件设计  35-49
  5.1 控制信号简介  35-36
  5.2 高压电源运行控制时序  36-38
  5.3 高压电源报警保护控制逻辑  38-42
  5.4 高压电源系统上位监控界面设计  42-44
  5.5 中央定时系统为高压电源系统分配的时钟通道  44-45
  5.6 高压电源模拟部分设计  45-49
第六章系统整机调试  49-55
  6.1 系统端子板机箱机械加工和引线连接以及加工  49
  6.2 光电模块  49-50
  6.3 网络配置  50
  6.4 实验运行结果——通过示波器存储的部分通道波形记录  50-55
第七章展望与未来  55-58
参考文献  58-60
硕士期间发表的文章  60-61
致谢  61-62
附录一  62-65
附录二  65-68
附录三  68

中性束注入系统的中央定时的研制

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