基于物联网的重离子加速器状态诊断系统研究与设计

为更好地保障中国科学院近代物理研究所重离子加速器（HIRFL）的稳定运行，本文研究设计了基于物联网的状态诊断系统。针对HIRFL中设备数量庞大、种类复杂的特点，采用物联网的设计架构，利用各种传感器进行数据采集，并通过网络传输给中央控制系统中的数据库，由服务器中运行的控制软件对这些数据进行综合分析，给出合理的建议并发出相应的指令。根据HIRFL的实际情况，初步设计了1个HIRFL状态诊断系统模型，包括底层的硬件设计和上层的软件设计以及界面设计。部分控制界面已上线运行，并在实际运行中得到了检验，取得了一定的加速器状态诊断效果。     

HIMM离子源测试平台控制软件设计

HIMM离子源控制系统基于以太网分布式控制,控制软件基于Visual C++设计实现。详细介绍控制系统的基本结构、工作原理、联锁报警、图形界面设计方法。针对真空系统、电源系统、冷却水系统等子系统的联锁要求,设计实现了联锁保护功能。束流调试结果验证了控制系统的稳定性和可维护性以及快速的反应时间和高精度的数据处理。     

HIRFL-CSR离子泵电源控制系统设计

介绍了基于MSP430F149混合数字信号处理器和MAX5495数字电位器的HIRFL-CSR离子泵电源控制系统。MSP430F149处理器具有超低功耗、多外设、高性能等优点。MAX5495是一个具有10位双通道线性变化的数字电位器,它在MSP430控制下输出模拟电压,对电源进行给定。通过MSP430内的12位ADC模块实现了对电源电压和电流的实时回读监测。同时,控制器可实现电源启停控制以及运行状态监控。系统的客户端软件使用Microsoft Visual C++6.0设计。该电源控制系统具有结构简单、响应速度快、精度高、稳定性好等优点,已成功实现了对近30台离子泵电源的远程测控。     

大电流低电压开关电源的设计

提出了大电流低电压的大功率开关电源的设计方案,研制了整流滤波电路,分析确定了DC/DC变换模块作为主电路功率元件,并设计了PWM控制电路、软启动及过压过流保护电路.实验测试证明输出稳定,可对矿灯充电架等多种设备进行充电,有着广泛的应用前景.     

超导离子源高压平台端电源的测量与控制

针对离子源高压平台的特殊性,论述了40 kV高压平台端电源的远程测控系统的建立。介绍了该控制系统的设计原理、功能实现以及硬件模块等。目前,该系统已成功运行在兰州重离子加速器超导离子源(HIRFL-SECRAL),经过长期的现场检验,MOT400结合I-7017R和光纤MODEM完成的高压平台电源控制子系统设计思路正确,工作可靠稳定,适应复杂的现场环境,完全满足设计要求。2011年9月,在自控系统的支持下,超导离子源(SECRAL)成功引出了238U32+离子,兰州重离子加速器冷却储存环主环(HIRFL-CSRm)也成功实现了自然界存在的最重元素铀离子的储存、冷却、累积与加速。     

Kicker磁铁电源控制系统设计

兰州重离子加速器冷却储存环包含多个注入和引出环节,其中较为关键的是CSRm的引出和CSRe的注入系统,其时间控制精度直接影响束流的注入引出效率。本文采用先进的ARM+FPGA技术实现对踢轨电源系统的精确控制,其时间控制精度达ns量级。ARM主要实现控制数据的下载与上传,踢轨系统的控制时序主要通过FPGA编程完成。远程时序控制信号均通过光纤传输,同时对踢轨电源的电压给定采用数字电位器技术实现,给定精度达0.1%。     

重离子治癌加速器离子源控制系统软件设计

重离子治癌加速器的控制系统非常复杂、非常重要,本文主要介绍了重离子治癌加速器离子源控制系统软件的设计。该控制软件采用C++,Flash和组态软件相结合的方式开发而成,用C++开发底层与设备交互的驱动程序,用组态软件开发数据的交互与处理,以及大部分的控制界面,用Flash开发界面的部分动态内容。核心控制程序运行在数据中心的主服务器上,中央控制室的客户机可通过浏览器运行控制界面。运用该控制软件,武威重离子加速器示范装置已于2015年成功出束。经2年实际运行表明,该控制软件能很好的保障离子源的正常调束需求,满足物理人员所提出的设计指标。