【摘 要】
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在测量聚变实验中等离子体电子温度方面,汤姆逊散射诊断是国际公认的最为精确的方法。定位控制系统作为汤姆逊散射诊断重要的子系统,其使命是确定所测电子温度参数的空间点坐标
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在测量聚变实验中等离子体电子温度方面,汤姆逊散射诊断是国际公认的最为精确的方法。定位控制系统作为汤姆逊散射诊断重要的子系统,其使命是确定所测电子温度参数的空间点坐标和实时地校准散射光收集光纤。随着汤姆逊散射诊断系统新增控制需求的提出和EAST装置现场环境日益复杂化,现有的定位控制系统逐渐暴漏出其局限和不足,为此我们总结出一系列系统升级设计要求,并构建了一个完整的分布式控制系统设计方案。 升级后的系统选用先进的三菱伺服系统取代之前定制的步进电机,更加适用于对精确定位测量和挡板机械执行器件平稳运行的要求;选用性能优越的欧姆龙CP1H PLC取代之前自制的单轴步进电机控制器,不仅显著增强了抗干扰能力,丰富了电机控制功能,还将系统的控制容量扩展为4轴电机、4轴高速计数器和最多达320个的I/O点,可以有效地满足实验室日后新增的控制需求。另外还为系统配备了一块4路视频采集卡和2台高清摄像头,可用以远程观察光纤校准情况。 采用通行的梯形图语言编写了针对伺服电机、光源和插板阀的PLC控制程序,并用工控组态软件设计了2种动态直观的人机界面,一个是运行于工控机上的组态王界面,具有视频监视和电机、开关量控制功能,用于在实验室远程监控定位过程;另一个是运行于工业平板的触摸屏界面,用于在EAST现场控制PLC下属的电机和开关量,使系统具有一定的冗余性,提高系统安全系数。 另外,对与挡板丝杆系统相关的机械部件作了一系列的改造,以解决上轮EAST实验中出现的挡板严重被卡的问题。 升级后的定位控制系统已在去年年底完成了3次现场调试运行,期间为伺服放大器调整了参数设置,并改进了人机界面的功能,目前该系统的电控部分和机械执行器件运行稳定。 无论在硬件还是软件上,该系统的分布式控制体系架构都具有很强的开放性,它能继续容纳新的现场控制器、远程智能I/O模组、传感器等,可逐渐过渡成更高级的现场总线控制系统。
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