基于LabVIEW的EAST真空数据快速采集系统

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)中科院等离子体所 作者:陈强

  国家大科学工程EAST 全超导托卡马克实验装置,是我国聚变能源研究战略的重要组成部分,用于在近堆芯的高参数条件下研究等离子体的稳态和先进运行,深入探索实现聚变能源的工程、物理问题。EAST 与国际上的ITER 装置类似,都是全超导非圆截面的托卡马克装置,具备长脉冲运行能力,灵活的运行模式和加料手段,以及多种壁处理技术。而粒子再循环及滞留实验行为特性的研究对未来装置长脉冲放电具有非常重要的参考价值。

  目前EAST 装置上的真空数据由西门子PLC采集,采样速率低,采集精度也不高,数据分散且凌乱,处理起来较困难。这些数据主要为EAST 装置真空运行提供依据,无法用于深入的物理研究。本系统将构建一套基于LabVIEW 的真空数据快速采集系统,通过提高采样率和采样精度,节省数据处理时间,以满足相关物理研究要求,如不同条件下中性气体的产生与分布、壁滞留及充气效率等。

1、系统功能要求

  EAST 真空系统主要由抽气系统和充气系统两部分组成。充气系统主要为EAST 等离子体物理实验提供燃料,如D2;为EAST 装置壁处理提供清洗工艺气体(He,I)和涂层工艺气体(硅烷、硼烷和锂等);此外,在内外真空室暴露大气时,需充入氮气以尽量保护内第一壁,防止空气中的杂质气体沉积在壁上。抽气系统则主要抽出反应后的气体及真空室内壁释放的气体。本系统可用于研究充气量与抽气量的变化状况,为反应原料滞留的有效控制提供参考依据,以便减少壁的滞留。系统主要包括以下功能:

  (a) 与EAST 总控系统进行UDP 通信,接收放电炮号与放电时长。

  (b) 与EAST 真空数据库进行通信, 读取EAST 装置充气系统和抽气系统的所有泵、阀状态并存储。

  (c) 采集7 路充气罐、5 路抽气口压强信号及4 路温度信号,将采集到的数据进行实时处理、显示和存储,包括每次放电的充气量、抽气量、滞留量和滞留率等。

  (d) 实时显示11 台低温泵的累积抽气量,为低温泵再生提供依据。

  (e) 提供历史数据查询,包括单炮数据查询和多炮数据查询,单炮查询包括每次放电时的充气量、抽气量、滞留量、滞留率、抽气速率等。多炮查询则查询上述各个量的连续变化状态等。

3、总结

  本系统除实现上述对真空信号与装置内部部件温度信号的采集、存储和UDP 通信、数据处理外,还具有读取PLC 服务器的数据库数据、历史数据查询等功能。本系统已用于2010 年EAST超导托卡马克装置春季物理实验,整个系统操作界面友好,运行稳定可靠,为不同位置的加料效率、多种壁处理技术、粒子循环及壁的滞留等的物理实验和研究提供了基础平台。

  【作者】 陈强;王玲;胡建生;

  【Author】 CHEN Qiang,WANG Ling,HU Jian-sheng(Institute of Plasma Physics,Chinese Academy of Sciences,Hefei 230031,China)

  【机构】 中科院等离子体所;

  【摘要】 为了在EAST装置上建立量化的真空与壁处理技术研究平台,我们构筑了以研华工控机、NI-6229数据采集卡为硬件基础,LabVIEW软件为编程环境的数据采集系统。该系统特色体现在充分利用LabVIEW图形化编程语言直观特性进行数据采集的同时,在程序内嵌入相关公式节点,利用文本语言简洁、灵活的特性对采集的数据进行处理。本系统通过提高真空信号与温度信号的采样速率和采样精度,使获得的数据很好地满足了EAST装置壁滞留研究和低温泵再生运行的要求,为EAST装置的稳态运行及物理实验研究提供了良好的平台。这一系统的可靠性和先进性已在最新一轮EAST实验中得到了验证。

  【Abstract】 To increase the sampling rate and improve the sampling accuracy of the vacuum and temperature data on the EAST Tokamak and to meet the requirements for further research,a set of data acquisition system based on ADVANTECH computer,NI PCI-6229 data acquisition card and LabVIEW software was designed.Combined with LabVIEW and text language,it has the virtues of LabVIEW and text language,such as the visibility of LabVIEW and the compact and flexible text language.By means of the design of the relevant interfaces,it implemented the data acquisition,UDP communication and display processes.

  【关键词】 EAST;真空系统;LabVIEW;数据采集;

  【Key words】 EAST;vacuum system;LabVIEW;data acquisition;

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