[发明专利]一种中性束注入器分布式定时同步方法和系统

说明书

本发明公开了一种中性束注入器分布式定时同步方法和系统，包括时序和幅值同步输出控制方法和各子系统上位PC机系统时间同步方法。中性束注入器的安全、可靠、同步、实时运行需要各子系统拥有相同的触发脉冲和时钟基准，同时一炮实验结束后实验数据的有效对比分析与处理则要求各子系统提供的实验数据拥有相同的时间戳。本发明将硬件定时与网络时钟分发完美结合，实现对各子系统同步输出控制，满足了中性束注入系统实验同步运行与数据可靠标识的要求，为中性束注入系统可靠运行、集成扩展及数据对比分析处理提供有力保障。

技术领域

本发明涉及中性束注入器实验技术，具体涉及到聚变领域辅助加热中性束注入器系统实验运行控制技术、分布式定时同步技术。

背景技术

为满足人类社会发展对洁净无污染能源的需求，科学家们发现核聚变这一新兴能源。受控核聚变的实现需满足等离子体密度、等离子体温度、能力约束时间这三个基本条件。在托卡马克中，仅仅依靠欧姆加热无法满足温度要求，因此必须采用波加热、中性束注入加热等辅助加热手段。中性束注入加热是通过将高能中性束注入到聚变装置，并与本底等离子体互相碰撞交换能量，到达加热等离子体的目的，其主要由离子源、中性化室、主真空室、偏转磁体、离子吞噬器、功率测量靶、低温冷凝屏、电源系统、水系统、低温真空系统和控制系统组成。

中性束注入控制系统实现对整个中性束注入系统实验运行过程的协调管理，控制各子系统的同步供给及其幅值和时序的实时调节、实现数据采集与数据共享、并对各子系统状态进行实时监控、故障报警和连锁保护。一种中性束注入器分布式定时同步方法对于中性束注入实验的安全、同步、可靠运行至关重要。

目前，大型装置控制系统实现分布式定时同步的方法有多种，例如应用网络测量和控制系统的精密时钟同步协议标准实现对各子系统的同步输出控制，保障各子系统拥有相同的时间戳，但其具体实现需要高性能网络的支持，运行成本较高，且不能实时响应系统故障信号，对于突发的异步事件处理能力较差。

发明内容

本发明专利的目的是提供一种中性束注入器分布式定时同步方法和系统，实现对中性束注入实验过程中各子系统的同步输出控制、为各子系统提供统一的时钟基准，保障各子系统的实验数据拥有相同的时间戳。

本发明的技术方案如下：一种中性束注入器分布式定时同步方法，包括如下步骤：

步骤1、进行服务器参数配置：

(1.1)、服务器设置脉冲时间、各子系统运行参数；

(1.2)、服务器发送脉冲时间、各子系统运行参数到定时系统；

步骤2、时序和幅值同步输出控制：

(2.1)、定时系统从服务器接收脉冲时间、各子系统运行配置参数；

(2.2)、定时系统的时序和幅值同步输出模块通过多功能可重置板卡，向各子系统发送时序信号和幅值信号；

(2.3)定时系统的网络通信模块在接收到控制台发送的网络START命令后，时序和幅值同步输出模块驱动运行于FPGA上的主循环开始运行，主循环的循环周期为10微秒，每循环一次循环周期数加1，当循环周期数大于等于t1/10小于t2/10时该路数字信号输出通道输出高电平信号“1”，其他时刻该路数字信号输出低电平信号“0”；所述时序信号为方波信号，其中t1为的方波信号的起始点，t2为时序方波信号的结束点；

(2.4)当循环周期数等于所有数字输出通道设置值t2的最大值除以10时，或者在实验运行过程中出现系统故障时主循环结束，循环周期归零，定时系统的时序和幅值同步输出模块停止向各子系统发送时序信号和幅值信号；

步骤3、各子系统上位PC机系统时间同步：

(3.1)服务器以自身系统时间为基准，周期性的向客户端发送系统时间；