ADS（Accelerator Driven Sub-critical System,加速器驅(qū)動(dòng)次臨界系統(tǒng)）專項(xiàng)中,注入器Ⅱ的研制由中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所承擔(dān),注入器Ⅱ?qū)儆趶?qiáng)流質(zhì)子加速器,運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)較高,根據(jù)理論計(jì)算,如果避免現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備受到強(qiáng)束流連續(xù)轟擊造成損壞,就要求保護(hù)系統(tǒng)從檢測(cè)到故障信號(hào)到保護(hù)動(dòng)作的輸出在10μs內(nèi)完成,同時(shí)需要提供發(fā)生故障時(shí)關(guān)鍵設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)日志,進(jìn)行故障定位與分析。針對(duì)此要求,設(shè)計(jì)了一套基于FPGA的設(shè)備狀態(tài)采集與聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)。聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)采用分布式架構(gòu),分主控系統(tǒng)和前端子系統(tǒng)兩部分。前端子系統(tǒng)的作用是將設(shè)備端的狀態(tài)信號(hào)進(jìn)行處理合成一路信號(hào)發(fā)送給主控系統(tǒng),同時(shí)將狀態(tài)信息實(shí)時(shí)上傳至中控室;主控系統(tǒng)的作用是對(duì)前端子系統(tǒng)信號(hào)進(jìn)行判斷,控制Chopper切斷束流并啟動(dòng)相應(yīng)的保護(hù)設(shè)備。設(shè)備端利用光電轉(zhuǎn)換模塊將TTL信號(hào)或開(kāi)關(guān)量轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的光信號(hào),系統(tǒng)間采用光纖傳輸,利用以太網(wǎng)傳輸上層控制信息。本文基于FPGA與光纖網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)完成整套聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu),以上海應(yīng)用物理研究所開(kāi)發(fā)的MIS系統(tǒng)為主控系統(tǒng),重點(diǎn)闡述前端子系統(tǒng)硬件板卡與光電轉(zhuǎn)換模塊的設(shè)計(jì)。之后也較為詳細(xì)的介紹了前端... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所)甘肅省

【文章頁(yè)數(shù)】：85 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

ADS原理示意圖

快聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)作用示意圖如圖 1.2 所示。圖 1.2 快聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)作用圖1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀目前國(guó)內(nèi)外主要的加速器系統(tǒng)普遍使用了快聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)，由于使用對(duì)象和環(huán)境的不同，各系統(tǒng)存在一定的差異。我們對(duì)其中比較典型的裝置進(jìn)行了研究和比較。1、“ESS”快速束流聯(lián)鎖系統(tǒng)歐洲散裂中子源（ESS）設(shè)計(jì)了一套快速數(shù)據(jù)處理與傳輸?shù)南到y(tǒng)[4]，快速束流聯(lián)鎖系統(tǒng)（FBI），其主要處理芯片為 FPGA，采用星形+樹(shù)形的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。其數(shù)據(jù)采集、處理和控制輸出分別運(yùn)行在不同的板卡上，使得系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單明了，便于擴(kuò)展。同時(shí)其使用差分總線技術(shù)，子板與主板間采用光纖傳輸，使得數(shù)據(jù)從采集到處理能到在 10μs 內(nèi)實(shí)現(xiàn)，達(dá)到數(shù)據(jù)快速采集與診斷的目的。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 1.3 所示

圖 1.3 快速束流聯(lián)鎖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖這套設(shè)備雖然從數(shù)據(jù)采集到故障處理的時(shí)間很快，但因其每塊子板所能采集的信號(hào)端口有限，所以在多路信號(hào)存在的情況下，增加擴(kuò)展板則會(huì)使得整個(gè)系統(tǒng)顯得冗雜。加之使用了較多的 SFP 光模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送與傳輸，使得系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)成本較大。2、“RCS”快保護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中國(guó)散裂中子源（China Spallation Neutron Source）快循環(huán)同步加速器（RCS）快保護(hù)設(shè)備采用 CPLD+FPGA 控制芯片，利用背板總線和光纖技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集以及高速傳輸?shù)墓δ�，其由�?shù)據(jù)采集（子板）、數(shù)據(jù)處理（主板）和控制扇出（母板）三部分構(gòu)成，不僅大大擴(kuò)展了數(shù)據(jù)采集端口數(shù)量，而且在輸出控制上也與數(shù)據(jù)處理主板分離，使得整個(gè)系統(tǒng)分工明確，擴(kuò)展性和穩(wěn)定性都有很大的提升[5]。主控芯片 FPGA 采用 XILINX 公司的 XC6SLX100T-3FGG900 芯片，該芯片具有 8 個(gè)高速數(shù)據(jù)收發(fā)器，用戶端口高達(dá) 480 個(gè)，其可擴(kuò)展性和可應(yīng)用性都很

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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本文編號(hào)：3439290