基于plc的hl-2a装置电子回旋共振加热系统控制与保护

《基于plc的hl-2a装置电子回旋共振加热系统控制与保护》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第3O卷第3期核聚变与等离子体物理Vo1．30．NO．32010年9爿NuclearFusionandPlasmaPhysicsSep．2010文章编号：0254—6086(2010)03—0230—06基于PLC的HL．2A装置电子回旋共振加热系统控制与保护赵磊，李立，h英南，冯鲲，李波，饶军(核工业西南物理研究院，成都610041)摘要：介绍了以Siemenss7—300PLC为控制核心的HL一2A装置电子回旋共振加热控制与保护系统的设计与实现。系统采用了基于工业以太网的分布式结构，使用VFC／FVC电路和光纤隔离技术传输高

2、电压，大电流的测量与控制信号，确保了控制系统运行的电气安全性，增强了信号传输过程中的抗干扰能力；加热系统的保护采用基于CPLD／FPGA实现的快速保护技术。实验证明该控制与保护系统具有兼容装置现场强电磁干扰的能力，运行稳定可靠、功能完善并具有良好的扩充性能。关键词：电子回旋加热；可编程逻辑控制器；状态监控；光电隔离；安全互锁中图分类号：TM571．6文献标识码：A1引言另外，由于HL一2A是磁约束聚变研究装置，’电子回旋共振加热(ECRH)~中国环流器2号供电复杂，周围杂散磁场强，设计适应该环境下的A(HL．2A)装置等离-T-

3、~／Jn热的主要手段之一，其发控制测量系统时，必须仔细考虑系统的抗电磁干扰展过程经历了2005年的2只500kW／68GHz回旋管能力。而对于承担ECRH各子系统协调工作与安全共1MW输出功率，2007年的4只500kW／68GHz运行监控的控制与保护子系统，其要求就更加苛回旋管共2MW输出功率，到2009年6只刻；因为每支回旋管配套电源多，且都工作在脉冲500kW／68GHz回旋管共3MW输出功率的过程；在高电压、大电流状态。在运行方式上，要求阴极和完成建设期的工程调试任务后，在HL一2A装置上阳极高压电源在十微秒量级内完成开

4、通或关断，由完成了一系列的加热实验任务，先后取得了装置等此产生的电磁干扰问题突出，控制与保护系统的设离子体电子温度5500万度的实验成果；并与中性计需要确保具有高抗干扰能力和高可靠性。束加热协同实验，在装置上首次实现了国内2ECI控制保护系统硬件组成H-Mode实验：运行。HL-2A装置电子回旋加热系统涉及学科范围2．1系统网络构架广，十分复杂，它们对控制和保护系统的要求较高，HL一2A装置电子回旋系统逻辑控制、保护和监需要控制和保护系统运行稳定、可靠。由于辅助加测系统充分利用计算机网络技术和光纤隔离~c4,t。热系统是为聚变装

5、置科学研究服务的，这就要求其整个系统网络构架如图1所示。控制实验室的实验控制与保护系统在操作运行方式上具有灵活的特管理计算机(EMC)包括Wincc工作站、实验管理计点，在功能上具有易于扩充的能力。辅助加热系统算机和视频监测计算机等，共同构成监控管理局域涉及到高电压和大电流，而且都是多套电源协同配网。远端的设备现场控制机和PLC系统以及保护系合工作，这就要求控制和保护系统的设计必须考虑统构成了现场控制局域网。二个局域网之问通过以设备运行的安全互锁以及控制、测量信号的电气隔太网光纤交换机连接。由于系统往来的信号中存有离问题。来自高

6、压电源平台的信号，这类信号的传输介质均收稿日期：2010-01—30；修订日期：2010-05—18作者简介：赵磊(1984-)，男，宁夏银川人，在读硕士研究生，从事电子回旋共振加热研究。第3期赵磊等：基于PLC的HL一2A装置电子回旋共振加热系统控制与保护选择了光纤传输，同时为了确保控制系统的安全性s7—300系列PLC、工业控制计算机、以太网光纤交和稳定性，控制实验室的EMC与各个电源控制器换机、基于FPGA／CPLD的保护电路以及信号转换的通讯介质也采用了光纤。接口电路等部分组成。控制监测保护系统的硬件主要由SIEMENS

7、图1控制保护系统网络拓扑结构图基于现场总线PROFIBUS的PLC系统是号送至故障综合箱，经由故障综合箱将保护信号送ECRH分布式控制系统的—个重要组成部分，主要至具体的执行单元，实施保护。与此同时故障综合由WINCC监测系统，SIEMENSs7—300系列的箱发出节点信号给PLC系统，用于故障的监测。现CPU315—2DP，ET200子站(IM153．1)以及相关的模场前端保护器与上位机相连接，并通过结合FwVF拟量模块和数字量模块搭建而成。转换电路可实现远程设定保护阈值，以及监测保护保护系统采用基于FPGA／CPLD的快速软

8、保护阈值设值的返回值。为了确保系统的稳定性和有效技术，前端保护器在设备现场检测故障，将故障信性，传输介质采用光纤，硬件连接如图2所示。图2保护系统硬件连接图2-2信号拾取保护系统，成为了保障系统可靠性的重中之重。ECRH系统处于复杂的电磁环境之中，控制和ECRH