[发明专利]加速器时序及快速机器保护一体化系统的多功能接口插件

说明书

本发明涉及加速器领域，尤指一种应用于中小型粒子加速器中的时序和快速机器保护一体化系统中，使得该一体化系统能够同时满足加速器物理对时序系统和快速机器保护系统的一种加速器时序及快速机器保护一体化系统的多功能接口插件；所述的多功能接口插件包括六种类型：光信号型输入接口插件、光信号型输出接口插件、触点信号型输入接口插件、触点信号型输出接口插件、5V/3.3V TTL信号型输入接口插件、5V/3.3V TTL信号型输出接口插件，本多功能接口插件可集成一种时序及快速保护系统一体化架构并付之实践，能够可靠稳定地进行信号输入/输出等高效交互，一体化实现了快速逻辑处理和时序设计功能等，达到满足加速器物理对时序系统和快速机器保护系统需求。

技术领域

本发明涉及加速器领域，尤指一种应用于中小型粒子加速器中的时序和快速机器保护一体化系统中，使得该一体化系统能够同时满足加速器物理对时序系统和快速机器保护系统的一种加速器时序及快速机器保护一体化系统的多功能接口插件。

背景技术

目前，中小型粒子加速器在科技创新和引领工业技术革命方面有不可替代的作用，其中采用大量的智能设备投入到科学研究上来，每种(个)设备分工明确，只完成各自负责的工作，但往往每个工作的开始、完成都有严格的先后时间关系，且彼此间有较准确时间间隔，因此，设备工作的时序需要稳定的生产、传输和接收机制，且该机制对准确性、稳定性也有较高的需求；同时，当某种(个)设备或者束流发生异常，需要快速停止束流输出，通常需要及时切断或者变更相关设备的时序，以避免因束流损失而造成设备永久性损伤。鉴于中小型粒子加速器的规模、设备分布及建造成本，采用将时序系统及快速机器保护系统一体化架构设计，架构紧凑，一块主逻辑插件实现时序生成逻辑和快速机器保护逻辑等，多功能接口插件实现多类型信号的输入/输出，能够同时满足加速器物理对时序系统和快速机器保护系统的需求，成为十分绝佳的技术路线。

现有的技术中，常规解决方案是采用两个机箱设备，分别实现时序逻辑和快速机器保护逻辑。以VME控制为例，需要2套VME机箱、2套VME控制器、1块时序生成逻辑插件、1块快速机器保护逻辑插件、1～2块时序发送插件、1～3块接口插件等；因此，虽然可解决系统需求，但成本高且系统臃肿，不便于统一维护。另外，针对中小型加速器多样化的机器研究，往往需要对接口插件的类型和功能逻辑增加新的需求，因此，需要构成一种灵活多变的一体化架构，有利于节约建造成本和运行维护。

发明内容

针对中小型粒子加速器运行的特点，本发明旨在提供一种应用于中小型粒子加速器中的时序和快速机器保护一体化系统中，使得该一体化系统能够同时满足加速器物理对时序系统和快速机器保护系统的一种加速器时序及快速机器保护一体化系统的多功能接口插件。

本发明所采用的技术方案是：加速器时序及快速机器保护一体化系统的多功能接口插件，所述的一体化系统的主要硬件包括VME机箱、VME控制器、VME J2背板连接插件、主逻辑插件和多功能接口插件，所述的VME机箱采用国际标准架构，VME机箱上安装有电源；所述的VME控制器采用VME5500插件；所述的主逻辑插件采用标准6U VME插件尺寸，附有可编程逻辑资源的Xilinx FPGA芯片；所述的VME J2背板连接插件用于反扣VME背板，使得主逻辑插件与多功能接口插件能够通过该插件最多可以80路I/O信号交互；所述的多功能接口插件包括六种类型：光信号型输入接口插件、光信号型输出接口插件、触点信号型输入接口插件、触点信号型输出接口插件、5V/3.3V TTL信号型输入接口插件、5V/3.3V TTL信号型输出接口插件。

所述的多功能接口插件的六种类型插件的PCB布局均采用的是叠层TOP-GND-POWER-BOTTOM，采用标准96PIN欧式VME J1、J2连接器，并从VME J1、J2连接器的电源引脚获取VME标准背板的5V稳压电源。

所述的多功能接口插件的六种类型插件均采用等长布线的方式实现16路I/O信号传输具有相同延时；采用I/O电平切换芯片分别实现8路I/O信号的电平转换。