基于EtherCAT的分布式束损探测器前端控制系统的实现

发布时间：2021-04-15 00:23

　　兰州重离子加速器研究装置（HIRFL）产生的重离子束流对聚变堆原料的抗辐射特性、半导体的单粒子效应和癌症的临床试验治疗等方面的研究起着重要支撑作用。由于实际工作环境中各种干扰的存在,加速器管道中的重离子束流在运行过程中存在束流束损现象,因而需通过同步精确控制加速器管道中的各种探测器来对束流的相关数据进行采集和前端处理分析,以便加速器控制人员更好的掌握束流的运行情况。然而,传统现场总线在从站的控制数量、兼容性、同步精确性和前端处理功能上存在一定的限制。因此本文在引入EtherCAT总线技术的基础上,采用分布式束损探测器前端控制的模式,对探测器的数据采集使用FPGA作前端采集处理,以缓解主站集中处理数据的压力。本文首先介绍了HIRFL以及束损探测器的背景知识和工作原理,总结了实际应用需求。其次,在EtherCAT原理分析的基础上对整个系统实现了软、硬件的设计和搭建。硬件方面主要是根据实际需求选型和设计采集卡、控制器、驱动设备,构建控制系统以及完整的硬件开发环境。软件方面主要是设计各从站的数据采集、探测器的控制和XML文件,以及最终控制界面和数据库管理。最后利用上述设计的系统在实验室中按照多... 

【文章来源】：兰州大学甘肃省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

HIRFL-CSR主环

兰州大学硕士研究生学位论文 基于 EtherCAT 的分布式束损探测器前端控制系统的实HIRFL 和 CSR 结合构成 HIRFL-CSR 加速器系统，图 1-2 为整体示意图HIRFL 由离子源 ECR、扇聚焦回旋加速器 SFC、分离扇回旋加速器 SSC、实环 CSRe 和冷却存储环主环 CSRm 等主要设施构成[4][5][6][7]。

网络系统结构，其中主站可以通过交换机、网关与工厂等场所进行通信，也远程操作和监控电机、打印机等设备。每个 EtherCAT 网段可容纳多达 6节点，网络规模巨大，同时其又可以支持各种拓扑结构：线型、星型、菊花及树型等，而且这些拓扑结构又可以自由组合，图 2-1 就包含星型、树型结构。


本文编号：3138294