Автоматизация малых физических установок на основе встраиваемых многофункциональных контроллеров

• Автор: Тупиков, Виталий Сергеевич
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 111 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. РАСПРЕДЕЛЕННАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ УСКОРИТЕЛЕМ "ИОН-ЗОО1' НА БАЗЕ МФК LOCUS
1.1. Выбор системы или предыстория вопроса
1.2. Основные подсистемы ускорителя "ИОН-ЗОО"
1.3. Распределенная система управления
1.4. Многофункциональный контроллер LOCUS
1.5. Программируемый модуль блокировок
1.6. Аппаратура связи PC - LOCUS
1.6.1. Шести - канальный последовательный интерфейс в PC
1.6.2. Прямой и обратный преобразователь TTJI-сигналов в оптические
1.7. Программные средства
1.7.1. Помехоустойчивый протокол связи
1.7.2. Микропрограмма для LOCUS- контроллера
1.7.3. Библиотека PORT для работы с 6-ти канальным интерфейсом
1.7.4. Библиотека оконной графики
ГЛАВА 2. ПРОФИЛОМЕТР НА ОСНОВЕ СТРУИ ПАРОВ МАГНИЯ СО
ВСТРОЕННЫМ УПРАВЛЯЮЩИМ МФК МОДУЛЕМ
2.1. "Второе рождение" профилометра
2.2. Описание профилометра
2.3. Общая схема управления профилометром и ее функциональные характеристики
2.4. Аппаратные средства управления профилометром
2.4.1. Микропроцессорный модуль (МФК модуль)
2.4.2. Термостабилизатор
2.4.3. Высоковольтные источники питания
2.4.4. Управление шаговым двигателем
2.4.5. Средства помехозащищенности
ГЛАВА 3. СРЕДСТВА ИНТЕГРАЦИИ ПРОФИЛОМЕТРА НА ОСНОВЕ СТРУИ ПАРОВ МАГНИЯ В ДЕЙСТВУЮЩИЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
3.1. Структура управляющих программ
3.2. Микропрограмма для i8051 (нижний уровень)
3.2.1. Главный цикл программы
3.2.2. Взаимодействие управляющего компьютера и МФК-модуля

3.2.3. Описание формата инструкций, реализованных в МФК-модуле
3.2.4. Подпрограмма обработки прерываний по таймеру
3.2.5. Подпрограмма обработки прерываний последовательного приемопередатчика
3.2.6. Краткое описание служебных подпрограмм
3.3. Управляющая программа под Windows (2-MeV CW RF Injector)
3.3.1. Общие сведения о программе
3.3.2. Основные возможности программы
3.4. Сервер - программа под VxWorks (CELSIUS)
3.4.1. Общие сведения о программе
3.4.2. Описание таблицы внутренних параметров
3.5. Образцы измерений и их точность (CELSIUS)
ГЛАВА 4. АКУСТИЧЕСКИЙ РЕЗОНАНСНЫЙ СПЕКТРОМЕТР НА БАЗЕ
МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОГО КОНТРОЛЛЕРА
4.1. Назначение спектрометра и выбор управления
4.2. Конструкция и характеристики спектрометра
4.2.1. Синтезатор и аппаратная развертка частот
4.2.2. Фазовый детектор
4.2.3. Система компенсации
4.2.4. Встроенный контроллер
4.2.5. Системы возбуждения
4.3. Работа спектрометра
4.4. Программные средства
4.4.1. Микропрограмма для спектрометра
4.4.2. Программа управления спектрометром для PC
4.4.3. Интегрирование спектрометра в систему управления VGESCALAB
ГЛАВА 5. СРЕДСТВА ОТЛАДКИ ПРОЕКТИРУЕМЫХ СИСТЕМ
5.1. Цель разработки
5.2. Описание анализатора
5.3. Контроллер анализатора
5.4. Отслеживатели шины
5.5. Работа с анализируемой шиной
5.5. Программное обеспечение анализатора
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Изучение физики высоких энергий стало возможным благодаря проектированию и строительству для этих целей различных ускорительных комплексов. В ИЯФ СО РАН, занимающемуся исследованиями в этой области, существует целый ряд как действующих, так и строящихся электрофизических установок, отличающихся по степени сложности (малые, большие) и назначению (среди экспериментальных, ускорители для промышленности). Не смотря на различия, характерным для всех является наличие систем управления, "наследующим" от своих установок степень сложности.
С точки зрения системы управления, установки представляют собой набор параметров. Параметр - это абстрактный прибор, который может представлять собой что-нибудь типа источника питания для магнита или клапана вакуумной системы. Параметры могут иметь много атрибутных значений, представляющих, например, ток источника питания или его состояние вкл/выкл. Основной чертой малых установок, отличающих их от больших, является наличие в них меньшего числа управляющих параметров. Как правило, это число не больше нескольких десятков. С другой стороны, большие установки всегда можно разделить на функциональные подсистемы с соответствующими подсистемами управления. В результате, выделяется общее при рассмотрении вопросов автоматизации как просто малых установок так и некоторых из подсистем больших (например, диагностика пучка или вакуумная системы большой установки и т.д.). Именно в этом смысле будет в дальнейшем использоваться термин малая установка.
Основные требования, предъявляемые к создаваемым системам управления малых установок можно свести к следующим:
♦ функциональность;
♦ надежность;
♦ помехозащищенность;
♦ разумная стоимость;

Общая схема электронного блока управления, выполненного в конструктиве “ВИШНЯ”, представлена на Рис. 6. Блок состоит из 6-ти модулей (далее они перечислены в порядке их расположения в блоке справа налево):
1) Модуль сетевых трансформаторов и выпрямителей - преобразует трехфазное сетевое напряжение 220 вольт/50 герц в постоянное напряжение по нескольким каналам: +12 вольт, -24 вольта, +24 вольта (для питания цифровых и аналоговых цепей всех модулей) и +12 вольт (для формирования силового напряжения +24 вольта в сумме с +12 вольтами от второго модуля сетевых трансформаторов для возбуждения обмоток шагового двигателя).
2) Модуль терморегулятора для управления нагревом магния и контроля температуры.
3) Микропроцессорный модуль (МФК модуль), подробно описанный ниже.
4) Перестраиваемый высоковольтный модуль питания люминофора (до +15КВ).
5) Перестраиваемый 3-х канальный высоковольтный модуль питания супрессора (до -2КВ), экстрактора (до +2КВ) и фотоэлектронного умножителя (до -2КВ).
6) Модуль сетевых трансформаторов и выпрямителей - преобразует трехфазное сетевое напряжение 220 вольт/50 герц в постоянное напряжение по нескольким каналам: +36 вольт (силовое питания терморегулятора) и +12 вольт (второе плечо для формирования +24 вольт питания шагового двигателя).
Кроме перечисленных элементов блока управления, вне корзины "ВИШНЯ" находится внешний модуль управления шаговым двигателем, позиционно закрепленный на самом двигателе. Он формирует мощные сигналы (порядка 2 Ампер), под действием которых происходит вращение мотора.