基于虚拟仪器的计算机控制系统在300 kV负离子注入器中的应用

运用基于TCP/IP协议现场总线技术进行基于虚拟仪器的300kV负离子注入器计算机控制系统应用研究,提高了现有控制系统的智能化水平,同时采用先进的控制技术,根据加速器300kV负离子注入器运行的实际环境,分别从软件工程以及运行数据自动备份、底层PLC关键部分控制硬件以及现场仪器     

基于虚拟仪器的网络控制系统在加速器中的设计实现

为了提高加速器控制领域的自动化程度,设计并实现了加速器控制领域中基于虚拟仪器的负离子注入器网络控制系统.经过实际运行表明,该系统不仅达到了预期功能指标,而且也为以后系统升级改造提供了良好的可扩充性.     

北京HI-13串列加速器注入器的升级改造

本文简单介绍了北京HI-13串列加速器注入器升级改造的情况，注入器台架电压由原来的150kV提高到300kV，并成功封接一根300kV、1．2m长的加速管。另增加一套AMS专用注入线，由静电分析器与磁分析器构成能量消色散系统，质量分辨率可达到380以上。     

300 kV加速管研制及应用

300 kV加速管是专为HI-13串列加速器升级工程注入器改造研制的,将原有150 kV注入器台架升级到300 kV电位,为将来串列升级工程中的放射性核束及AMS超灵敏质谱分析提供更高的注入能量.该加速管总长1.256 m(绝缘长1.200 m),采用玻璃环和不锈钢电极片胶粘而成,耐压300 kV.     

C-ADS注入器I超导腔失效补偿实验研究

超导腔失效补偿问题是中国加速器驱动次临界系统(China Accelerator Driven Sub-critical system,CADS)超导强流质子加速器研究的重点,直接影响质子束流的稳定性。本文针对此问题,基于C-ADS注入器Ⅰ实验平台,采用可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC)、嵌入式Linux系统和实验物理与工业控制系统(Experimental Physics and Industrial Control System,EPICS)进行了实验研究。完成了PLC内部的数据查找、PLC与注入器Ⅰ控制系统之间的通讯以及失效补偿各阶段时间长度的计算和验证。本实验实现了对超导腔失效问题的快速探知以及对其它腔的自动补偿操作,为今后的实际应用奠定了基础。     

碳及碳团簇负离子注入硅橡胶细胞相容性研究

通过在GIC4117串列加速器前注入器加装注入靶架以及扫描系统,建立了低能负离子注入平台,实现具有"Charge-up free"优点的负离子以及团簇负离子的注入,从而进行了碳及碳团簇负离子注入硅橡胶细胞相容性研究。水接触角测量表明,随着注入剂量增大到3×1015 cm-2,材料表面的水接触角从108.7°减小到103.1°,表面亲水性得到改善。XPS测试表明,随着注入剂量的增加,样品中碳含量逐渐减小,而氧和氮含量逐渐增加。基于上述结果对负离子注入硅橡胶细胞相容性改善的机制进行了讨论,最后在样品上进行了细胞培养实验。结果表明,负离子注入法是一种简单、有效提升硅橡胶细胞相容性的方法。     

ADS注入器Ⅱ真空控制系统设计

ADS注入器Ⅱ真空控制系统是基于分布式实时控制软件EPICS架构设计的。采用基于数据流设备的通信驱动模块StreamDevice、CSS和JDBC等技术,实现对现场真空设备的远程网络监控和设备状态历史数据查询。对EPICS设备层控制接口采用IOC驱动模块StreamDevice实现,可满足真空计、离子泵、PLC等加速器装置中常用的串口,及以太网口智能设备的网络监控。整个控制系统实现了对加速器真空设备的远程采集、监测和真空阀门的联锁控制,保证束流的稳定运行。     

ADS注入器Ⅱ控制系统软件平台设计

加速器驱动的次临界系统(ADS)的强流质子加速器(ADS注入器Ⅱ)主要用于产生连续强流质子束,其控制系统需实现对现场加速器设备的远程参数调节和状态监测。整个控制系统基于分布式控制软件实验物理与工业控制系统(EPICS)架构设计。为实现各子系统软件开发平台之间的数据共享和信息通信,基于EPICS软件架构,采用共享内存、通道访问接口软件、CA Lab等多种方法实现各系统间的数据透明访问,提高了上层控制软件的远程诊断和集成控制能力。结果表明:整个软件平台运行可靠、稳定,完全满足目前注入器Ⅱ的调束和运行要求。     

基于WinCC的负离子源中性束电源状态监控系统设计

本论文设计了基于WinCC的负离子源中性束注入（NNBI）装置电源监控系统以实现对NNBI运行状态的实时监控。该系统针对多种型号PLC控制器通过单边通信和Modbus通信协议进行系统集成，以WinCC组态软件作为平台开发人机界面，为实验运行人员提供了一个操作方便、交互友好、性能稳定的系统状态监控和诊断手段，为NNBI实验稳定可靠运行提供必需的保障。     

320 kV全离子综合实验平台控制系统升级

本文对320 kV全离子综合实验平台的控制系统升级进行了研究。升级后的控制系统采用分布式系统模型构建。硬件采用串口服务器、PLC及伺服电机等部件实现了所有被控设备的远程监测及控制。软件通过建立EPICS IOC动态数据库，实现了对所有被控设备的集成。用户操作界面层采用CSS开发，实现了操作人员对所有被控设备的透明访问。该控制系统已成功连续运行约10 000 h。目前该控制系统运行稳定、可靠，完全满足320 kV全离子综合实验平台的运行及物理实验的需求。     

注入器Ⅱ离子源控制系统设计

为实现离子源设备的远程监控、束流强度可调和当设备发生异常时的快速切束控制,采用PLC、串口服务器和自制FPGA控制板卡设计了基于EPICS架构的离子源控制系统。同时,改进了原有PLC和电机系统的EPICS IOC程序。整套系统工作可靠、稳定,完全满足注入器Ⅱ系统的调试运行需求。快速切束时间小于10 μs,完全切束动作在60 s内完成。     

800keV,8电极负离子束系统的数值计算

高能量、大功率中性束注入是对大型受控核聚变装置进行等离子体加热、无感电流驱动并控制电流分布和点火燃烧温度的主要方法。由于负离子在高能量下仍具有很高的中性转换效率,基于负离子中性转换的方法已成为研制高能中性束注入器的主要手段。为此,我们对800keV、5电极强流负离子束系统进行了数值模拟研究。     

负离子注入机缝隙控制的设计实现

为提高负离子注入机控制系统的自动化水平，在调研吸收近几年来测控技术发展成果的基础上，完成了负离子注入机缝隙控制的设计实现。     

320 kV全离子综合实验平台控制系统升级

本文对320 kV全离子综合实验平台的控制系统升级进行了研究。升级后的控制系统采用分布式系统模型构建。硬件采用串口服务器、PLC及伺服电机等部件实现了所有被控设备的远程监测及控制。软件通过建立EPICS IOC动态数据库,实现了对所有被控设备的集成。用户操作界面层采用CSS开发,实现了操作人员对所有被控设备的透明访问。该控制系统已成功连续运行约10 000 h。目前该控制系统运行稳定、可靠,完全满足320 kV全离子综合实验平台的运行及物理实验的需求。     

C-ADS注入器Ⅰ超导腔失效补偿模拟研究

可靠性问题是中国加速器驱动核废料嬗变系统(C-ADS)超导强流质子加速器研究的重点和难点之一。本文针对C-ADS直线加速器注入器Ⅰ的超导腔失效问题,基于PLC嵌入式Linux系统和实验物理与工业控制系统(EPICS)进行超导腔失效补偿仿真研究。本研究完成了嵌入式系统开发和数据快速查找,验证了超导腔失效补偿方法的可行性,为下一步实验研究奠定了基础。     

聚变堆中性束注入系统的电偏转器概念设计

中性束注入是磁约束核聚变研究重要的辅助加热和电流驱动手段.由于负离子源中性束注入系统束能量高、束斑大,电偏转已经成为剩余离子剥离的首选方案,其剩余离子剥离设备被称为电偏转器.电偏转器作为实现束流中性化的核心设备,其性能决定了中性束注入系统的工作效率.本文提出了聚变堆主机关键系统研究中负离子源中性束注入系统电偏转器的概念...     

强流负离子束系统的数值模拟研究

为了辅助设计下一代受控核聚变装置所要求的高能、大功率中性束注入器,我们根据负离子-中性束注入系统的特点,建立了数值模拟负离子束系统的物理模型和计算程序,并进行了数值模拟研究。与数值模拟正离子束系统的物理模型相比,该物理模型包含了更多的物理过程,如需要利用磁场来偏转与负离子一起引出的电子,以提高系统效率;为此就必须考虑等离子体电子横越磁场的扩散并包含由离了源等离子体引出的负离子和电子在电磁场共同作用下的运动行为以及相关等离子体参数对粒子初始发射的影响;也包含了束内部空间电荷非线性力和负离子在输运过程中的剥离损失等物理现象。在进行的数值模拟研究中,对系统的几何尺寸及电磁     

HT-7托卡马克实验装置上基于PLC控制的中性束诊断电源系统

文章介绍HT-7托卡马克实验装置上的中性束诊断电源系统的组成、结构，以及基于S7-300PLC的逻辑控制系统。实验表明，该系统操作简单，性能稳定可靠。     

300kV,5电极负离子束系统的数值模拟研究(英文)

根据用于负离子-中性束注入器的强流负离子引出、加速系统的特点,建立了负离子束系统的数值模拟模型和程序,以便辅助该系统的设计。计算了负离子束和伴随引出的电子束在系统电、磁场共同作用下的运动行为,研究了束密度、负离子初始温度和剥离损失及末电极孔位移等相关参数对负离子束光学特性的影响,优化了电、磁场位形。对 300 kV,5 电极负离子束系统的初步优化结果表明:该系统磁场可以在低能下将电子束偏转到作为接收器的引出电极上;设 H-离子在引出区的剥离损失为 20%并且引出的 H-束密度为 21 mA·cm- 时,所有出射小束的均方根散角和 85%束散角分别 2为 0.327°和 0.460°。     

负离子束引出与加速系统的数值计算方法

高能量、大功率中性束注入是对大型受控核聚变装置进行等离子体加热和电流驱动的有效手段。因此势必要发展在高能量下仍具有较高中性转换效率的负离子-中性束注入器。 本文根据负离子-中性束注入器中负离子束系统的特点,建立了对该系统进行数值模拟研究的基本数学模型和计算程序。系统中增加了偏转电子的磁场,这种磁场的存在破坏了束的对称性,增加了计算难度。通过数值模拟计算优化系统的电、磁场位形和束光学特性。