Система управления термоядерной установкой «ТОКАМАК»
Информация о компании
Компания: НИИЭФА им. Д.В. Ефремова, НТЦ «Синтез», г. Санкт-Петербург, Россия
Заказчик: ЧУ «Проектный центр ИТЭР» Государственной корпорации «Росатом»
Основной вид деятельности: экспериментальные установки для исследований в области управляемого термоядерного синтеза
Оборудование: Контроллер XP-8347-CE6, коммутаторы NS-205FT, панельный контроллер ViewPAC VP-25W7. Корзина расширения I-8KE8-MTCP с модулями I-8053, I-8057, I-8017.
Постановка задачи
Разработать устройство коммутации постоянного тока в цепи питания катушек ТОКАМАКа, необходимое для создания условий инициации плазмы и пробоя.
Краткое описание системы
ТОКАМАК - установка для магнитного удержания плазмы с целью достижения условий, необходимых для протекания управляемого термоядерного синтеза.
ТОКАМАК представляет собой тороидальную камеру с магнитными катушками. Разработанное устройство коммутации постоянного тока будет располагаться в цепях питания 6-ти катушек центрального соленоида и 2-ух полоидальных катушек.
Данная система имеет 2 уровня:
- Верхний уровень для управления, коммуникаций с хостом и мониторинга. Используются контроллеры Siemens и промышленный компьютер National Instruments
- Нижний уровень для измерения, мониторинга и реализации управления. Используются контроллеры, коммутаторы и модули ввода/вывода ICP DAS
Устройство коммутации постоянного тока содержит в своем составе сильноточные коммутирующие аппараты пневматического типа с электро-динамическим пуском и тиристорные ключи.
В коммутаторах используется сжиженный газ под давлением 8 атм. и 16 атм. и водяное охлаждение. Оборудование рассчитано на работу при токах до 70кА и напряжении до 60 кВ.
Основные задачи верхнего уровня системы:
- Выдача команд на запуск очередного этапа сценария работы
- Мониторинг аварийных состояний системы
Основные задачи нижнего уровня системы:
- Контроль давления газа в камерах коммутаторов
- Управление воздушными клапанами в панелях газораспределения
- Контроль расхода и температуры воды
- Контроль положения подвижных контактов коммутаторов
- Управление и контроль заряда конденсаторных батарей
- Приведение коммутирующего оборудования в состояние готовности
- Опрос состояний готовности вспомогательного оборудования
- Мониторинг аварийных ситуаций
- Отслеживание параметров работы оборудования в реальном времени
- Коммуникация с более высоким уровнем управления
Система нижнего уровня управления организована по топологии «Звезда». В качестве мастера выступает контроллер XP-8347, который осуществляет управление коммутирующим оборудованием в соответствии с командами верхних уровней, отслеживает состояние системы в реальном времени и выдает данные наверх.
В качестве протокола информационного обмена на нижнем уровне управления был выбран открытый коммуникационный протокол Modbus. Для передачи данных использовались последовательные линии связи RS-485 (Modbus RTU) и сеть TCP/IP (Modbus TCP).
Обоснование выбора оборудования для проекта
Основными требованиями к применяемому для проекта оборудованию были: широкая номенклатура изделий, вариативность, доступность, простота реализации. Контроллеры и сопутствующее оборудование ICP DAS позволило разработать сложную, но надежную систему управления.
Выгода, полученная заказчиком
Благодаря использованию продукции ICP DAS была разработана современная и гибкая система управления коммутационным оборудованием серьезного уровня, при конкурентоспособной цене.