NBI分布式数据采集系统设计与应用.ppt
NBI分布式数据采集系统设计与应用,答辩内容,NBI装置及对数据采集系统的要求 NBI分布式数据采集系统各模块的实现 高速数据采集系统 参数预设 真空度和低温监控 放电脉冲时序控制小结：系统调试和应用 NBI实验记录查询系统 工作总结及进一步改进之处,NBI装置&对数据采集系统的要求,NBI装置介绍,离子源 2.预抽系统 3.加速栅 4.中性化室 5.主真空室 6.偏转磁铁 7.离子收集板 8.束斑调整板 9.支撑架 10.等离子体 11.环绕磁铁 12.真空导管 13.漂移管道 14.2万L低温泵 15.量热计 16.40万L低温泵图,HT-7 中性束注入系统结构图,NBI数据采集系统的功能,NBI采集和监控系统相当于整个NBI装置的大脑。其功能为：1、测量和分析实验中的物理参数；2、监测实验运行的状态；3、提供对实验参数的预设；4、控制脉冲放电的时序。在实验开始及运行过程中，对各开关量的输入和输出进行控制；对各种实验参数进行采集；对系统状态进行实时监控，并对实验数据进行处理和保存，最后以图形的方式直观地呈现给实验人员。,NBI装置对数据采集系统要求,2030路模拟量输入，610路数字量输出；真空、低温长时间监控，PLC脉冲时序控制；使用、操作方便；通用性好，易于扩充；可靠性高、可维护性好；由于功能模块独立性和地理位置分布性特点，系统设计为分布式结构,NBI分布式数据采集系统总体框架,NBI分布式数据采集系统各模块的实现 高速数据采集系统 参数预设 真空度和低温监控 放电脉冲时序控制小结：系统调试和应用.,NBI分布式数据采集系统模块实现（1）-高速数据采集系统,设计目标和要求：模拟电压值范围：-10V-10V 单通道采样频率：6 k 以上采集时间：10s板卡数：多卡同时工作抗干扰：多模光纤（高压隔离）炮号自动增加；修改后参数自动保存；存盘为实际值；具有内外两种触发方式；网络传输功能。,高速数据采集需要测量的信号量,PCI 9112卡配置&数据采集框图,1、采用单端输入法；2、板卡系统内部时钟；3、量程范围为-1010V；装载驱动，设置缓存，通过“我的电脑”“属性”“硬件”“设备管理器”可以查看板卡是否能正常使用。,PCI同步、连续单缓冲编程模式,高速数据采集的软件设计,数据采集程序流程简图,数据本地存盘的格式,按GT-7文件格式要求，采用Gt-7为终端图形显示软件,高速数据采集子系统的界面,NBI分布式数据采集系统模块实现（2）-参数预设系统,设计目标、要求：输出0-10V左右的模拟电压，输出精度尽可能高，输出端口设计为16路，输出参数具有本地可调和远程可调两种功能。用户界面设为“通道名”、“实际设置值”和“放大倍数”三栏，板卡实际输出的电压为实际设置值/放大倍数。参数具有自动存储功能。,参数预设信号量&DA卡编程模式,参数预设界面,NBI分布式数据采集系统模块实现（3）-真空度和低温泵温度监控,设计目标和要求：真空度和低温泵温度监控属于长时间、低速数据采集，和高速、短时间数据采集不同。使用RS232接口进行数据通讯。1、实时监测真空度和低温泵温度；2、根据历史数据画出变化曲线 硬件选择：1、DL-7程控真空计2、8个PT100型热电阻传感器，RM411远端热电阻采集模块,低温泵结构和原理示意图,1.液氦杜瓦 2.液氮杜瓦 3.液氮人形挡板 4.液氦冷屏 5.铂电阻温度传感器 6.铑铁电阻温度传感器,串口通信硬件结构图,tank,低温冷凝泵温度监控硬件连接图,DL-7程控真空计,RS232信号,计算机,真空度监控硬件连接图,9针串口针脚说明和接线方法,串口通信程序编写,通信程序可以用两种方法实现：利用ActiveX控件和使用API 通信函数。使用ActiveX控件，程序实现非常简单，结构清晰。VC+6.0提供的MSComm控件通过串行端口发送和接收数据。,串口通信程序流程简图,NBI分布式数据采集系统模块实现（4）-放电脉冲时序控制,1、NBI装置起弧为脉冲方式，有上百路开关量信号要被控制，每路开关量控制的时间为ms量级；2、各开关量之间存在着先后的时序关系，且对时间精确度要求越高越好。PLC控制能精确到us量级，能满足系统的要求。因此选择了OMRON CPM2A 型PLC。,PLC输入、输出的开关量,PLC程序流程图,小结：系统调试和应用,需要测试的功能:1、A/D数据采集模块 2、D/A参数预设模块 3、PLC脉冲时序控制 4、数据服务器应用 5、网络通信,系统台面测试流程,系统台面测试结果,系统在实验中的应用-（图1）,幅值180A，放电时间2500ms的弧流波形,系统在实验中的应用-（图2）,数据服务器端程序界面,系统在实验中的应用-（图3）,温度变化历史曲线,真空度变化历史曲线,NBI实验记录查询系统,NBI实验记录查询系统,设计目标：实验数据的管理与使用成为日益迫切的问题，如何快速有效地从众多的数据中获得所需数据是解决问题关键，用关系数据库来管理和查询每炮实验记录，进而实现对大量数据的快速有效使用。设计方法：该系统是以Windows 2000作为服务器平台，选用IIS5.0（Internet Information Server 5.0）作为Web服务器，Microsoft Access 2000为数据库引擎，采用了Microsoft FrontPage2003为开发工具。系统分为“浏览”、“查询”和“编辑”三个模块，采用Browser/Server模式和ASP技术开发。,NBI实验记录查询系统结构图,本系统采用了典型的三层分布式B/S模式，即浏览器、Web服务器、数据库服务器。系统划分为“浏览”、“查询”和“编辑”三个模块,数据库设计,放电信息表：,数据库设计-接上页（1）,数据库设计-接上页（2）,每条记录有47个关键字段,数据库设计,用户验证表：login,用户使用本系统前，都要登录本系统，输入自己的用户名和密码，系统将在login表格中查询，如果存在该用户且密码也正确，然后再判断该用户是普通用户还是管理员，管理员除具备“浏览”和“查询”权限外，还具备输入和修改数据库的权限。若不存在该用户或密码错误，则不能使用本系统任何功能。表中的信息由管理员直接录入数据库中。,NBI实验记录查询系统主要页面结构图,NBI实验记录查询系统程序流程图,Web应用程序的功能块,(1)客户端显示器分辨率确认(2)用户身份验证(3)组合查询(4)输入合法性检查(5)查询结果显示(6)记录的插入和删除,部分页面展示-1,组合查询页面图,部分页面展示-2,字段选择页面,部分页面展示-3,查询结果分页显示页面,小结：系统测试和应用,网址：http:/wyjun/index.asp,http:/wyjun/index.asp,工作总结及进一步改进之处,工作总结（1）,1、比较圆满地完成了NBI分布式数据采集系统的开发工作，并成功地 应用于NBI物理实验，取得许多满意的实验结果。2、进一步开发了NBI实验记录查询系统，大大方便了实验数据的检索，是 数据采集系统的进一步延伸。本人的工作也是以“NBI分布式数据采集系统”为主，NBI分布式数据采集系统也是论文的主体，是文章的重点和核心，也是NBI物理实验正常运行的必备条件之一，NBI实验记录查询系统是管理和使用实验数据的一个有力工具。两个系统都是围绕NBI物理实验的正常运行而开发，两个系统结合使用，有效地促进了NBI科研工作的顺利开展。,工作总结（2）,已发表论文：1、HT-7中性束注入装置数据采集系统设计和应用（工业控制计算机，2004年第八期，第一作者）2、Control System of Neutral Beam Injection On HT-7（Plasma Science&Technology,2005年第3期，第一作者）3、分布式控制系统在中性束注入实验中的应用（计算机测量与控制，2005年第5期，第二作者）,进一步工作建议,1、在实验中检验和完善NBI实验记录查询系统；2、改变A/D采集模式，提高采集时间；3、优化系统，提高系统集成度；4、提高可靠性，稳定性，加强各模块间的联系；5、加强数据的安全性管理，数据经常性备份和用户身份验证,致谢,感谢NBI控制工作组，我们在工作中互帮互助，互相学习。共同提高，感谢胡纯栋老师、王绍虎书记给我们提供很好的 工作环境。感谢 7 室和 2 室的老师和同学，他们在我工作的过程中提供 了很大的帮助，给了很多的启发，使我少走了很多弯路。感谢研究生部的老师，她们为我们研究生做出很多的工作，使我们能安心工作。,Thanks,
