聚變裝置plc集群消息共享系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及磁約束受控核聚變裝置的邏輯控制和安全保護(hù)領(lǐng)域，尤其涉及一種聚變裝置PLC(可編程邏輯控制器)集群消息共享系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在磁約束受控核聚變裝置中，存在很多子系統(tǒng)，例如典型的存在電機(jī)系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、診斷系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、中性束系統(tǒng)、電子回旋系統(tǒng)、等離子體控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、送氣系統(tǒng)、中央控制系統(tǒng)等等，并且這些系統(tǒng)均分散在實(shí)驗(yàn)區(qū)域的各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)，為了實(shí)現(xiàn)成功的等離子體放電實(shí)驗(yàn)，需要將所有的子系統(tǒng)同時(shí)協(xié)調(diào)的參與進(jìn)來(lái)，并且需要保證在放電實(shí)驗(yàn)過(guò)程之前、放電過(guò)程中、放電之后以及實(shí)驗(yàn)?zāi)硞€(gè)系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題的時(shí)候，所有的子系統(tǒng)按照預(yù)設(shè)的邏輯順序動(dòng)作，進(jìn)行協(xié)調(diào)配合和保護(hù)，這就使得各個(gè)子系統(tǒng)上有大量的邏輯上的操作必須及時(shí)處理，同時(shí)大量的邏輯結(jié)果必須及時(shí)地上傳到同級(jí)或者上一級(jí)進(jìn)行高級(jí)的邏輯分析并進(jìn)行各子系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)操作，這樣才能夠保證各個(gè)子系統(tǒng)以及整個(gè)裝置運(yùn)行的總體邏輯上的正確以及保證整個(gè)裝置在等離子體放電實(shí)驗(yàn)期間，參與實(shí)驗(yàn)的各種人員和各種設(shè)備的安全。
[0003]進(jìn)行邏輯協(xié)調(diào)和裝置保護(hù)的最典型的并且實(shí)現(xiàn)了商用的設(shè)備是PLC，常規(guī)的做法是，按照功能和地理的位置在每個(gè)系統(tǒng)設(shè)置一個(gè)到多個(gè)PLC，連接本系統(tǒng)當(dāng)?shù)氐乃行枰M(jìn)行邏輯和保護(hù)控制的設(shè)備，對(duì)本地的邏輯信號(hào)進(jìn)行與或者并的邏輯計(jì)算，進(jìn)行本系統(tǒng)的邏輯和保護(hù)控制，并將結(jié)果發(fā)送到需要進(jìn)行通訊的其他的PLC。特別的，一般均存在一個(gè)中央的PLC，對(duì)從各個(gè)子系統(tǒng)的PLC傳遞過(guò)來(lái)的消息進(jìn)行綜合性的邏輯分析和判斷并向整個(gè)的PLC系統(tǒng)的發(fā)送相關(guān)的指令來(lái)協(xié)調(diào)各個(gè)子系統(tǒng)的動(dòng)作。
[0004]與一般的小型裝置不同的是，參與磁約束受控核聚變實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)和設(shè)備非常多，因此，在聚變裝置中，整個(gè)裝置內(nèi)部按照功能存在有大量的PLC，這些大量的PLC組成了一個(gè)PLC集群，共同實(shí)現(xiàn)整個(gè)裝置的邏輯控制和安全保護(hù)功能。在這個(gè)PLC集群內(nèi)部各個(gè)PLC之間，存在大量的邏輯和安全信號(hào)的實(shí)時(shí)通訊需求，并且存在PLC集群外部的系統(tǒng)需要實(shí)時(shí)獲取PLC集群內(nèi)部的信息的需求。當(dāng)PLC集群內(nèi)部的通訊信息和需要對(duì)外部共享的信息數(shù)量變得十分龐大的時(shí)候，高效的信息共享的方式就成為一個(gè)必須面對(duì)的問(wèn)題。
[0005]但是目前一般實(shí)現(xiàn)PLC集群內(nèi)部通訊的方式是采用銅纜信號(hào)線(xiàn)直接連接，這種方式在小型的系統(tǒng)中不會(huì)存在大的問(wèn)題，但是在核聚變裝置這種大規(guī)模的PLC集群中，則存在下述一系列的問(wèn)題:
[0006]1、一個(gè)信號(hào)對(duì)應(yīng)一根信號(hào)線(xiàn)，各子系統(tǒng)之間特別是中央PLC與各個(gè)子系統(tǒng)的PLC進(jìn)行通訊的信號(hào)線(xiàn)非常多，很容易達(dá)到幾十甚至上百的規(guī)模，這個(gè)就意味著需要鋪設(shè)大量的電纜信號(hào)線(xiàn)，一旦某根信號(hào)線(xiàn)出現(xiàn)問(wèn)題，維護(hù)排查變得很困難；
[0007]2、因?yàn)樾盘?hào)線(xiàn)的總的數(shù)量有限，所以一般PLC之間只能夠了解大致總結(jié)性的內(nèi)容，無(wú)法了解對(duì)方詳細(xì)的內(nèi)部信息。例如，在做實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，可能知道某個(gè)系統(tǒng)出了故障，但是當(dāng)需要具體詳細(xì)了解這個(gè)系統(tǒng)的出故障的原因細(xì)節(jié)的時(shí)候，則力不從心，因?yàn)槔男盘?hào)線(xiàn)個(gè)數(shù)不夠；
[0008]3、電纜信號(hào)線(xiàn)是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通訊，無(wú)法實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)面的通訊，即一個(gè)消息無(wú)法讓所有的PLC全部都知道；
[0009]4、所有的PLC群內(nèi)部的信息，全部是在PLC群內(nèi)部流通，無(wú)法將這些信息共享到非PLC群管理員之外，某些PLC群內(nèi)部的信息對(duì)于整個(gè)裝置的運(yùn)行是非常有必要的，即PLC群外部的系統(tǒng)需要這些信息做進(jìn)一步的分析和處理。
[0010]5、在聚變實(shí)驗(yàn)的強(qiáng)電磁背景噪聲的情況下，很容易出現(xiàn)信號(hào)干擾，導(dǎo)致出現(xiàn)誤動(dòng)作。
[0011]6、當(dāng)需要增加新的消息的時(shí)候，需要設(shè)置新的信號(hào)線(xiàn)，因?yàn)椴煌琍LC之間的地理位置較遠(yuǎn)，并且實(shí)驗(yàn)區(qū)域空間緊張，導(dǎo)致信號(hào)線(xiàn)布設(shè)困難，即擴(kuò)展性和可維護(hù)性較差。
[0012]因此，有必要開(kāi)發(fā)一套新的方法和新的系統(tǒng)，來(lái)克服上述的這些問(wèn)題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0013]本實(shí)用新型解決的技術(shù)問(wèn)題是現(xiàn)有的PLC集群采用銅纜信號(hào)線(xiàn)直接連接的通信方式帶來(lái)的信號(hào)線(xiàn)數(shù)量大、無(wú)法了解詳細(xì)信息、無(wú)法實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)面的通信、擴(kuò)展性差等等一些列的問(wèn)題，進(jìn)而提供一種能夠克服前述問(wèn)題的PLC集群的消息共享系統(tǒng)。
[0014]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下:
[0015]聚變裝置PLC集群消息共享系統(tǒng)，包括用于實(shí)現(xiàn)聚變裝置邏輯及安全控制的PLC集群，所述PLC集群包括需要共享消息的若干PLC，所述聚變裝置PLC集群消息共享系統(tǒng)還包括與所述PLC數(shù)量相等且一一對(duì)應(yīng)的交換機(jī)，每臺(tái)所述PLC和與其對(duì)應(yīng)的所述交換機(jī)連接且所有所述交換機(jī)依次連接成環(huán)形成PLC通訊環(huán)網(wǎng)，每個(gè)所述PLC均連接一臺(tái)上位機(jī)。
[0016]所述PLC集群中的一臺(tái)所述PLC為中央PLC，所述聚變裝置PLC集群消息共享系統(tǒng)還包括轉(zhuǎn)換工作站，所述轉(zhuǎn)換工作站包括依次相連的OPC服務(wù)器、0PC-EPICS轉(zhuǎn)換器、EPICS服務(wù)器，所述OPC服務(wù)器經(jīng)以太網(wǎng)與所述中央PLC連接，所述EPICS服務(wù)器經(jīng)以太網(wǎng)將信息共享出去。
[0017]所述交換機(jī)通過(guò)光纖連接。
[0018]任意兩個(gè)相鄰的所述交換機(jī)之間存在兩對(duì)光纖。
[0019]所有所述交換機(jī)全部并聯(lián)至同一個(gè)獨(dú)立供電電源上。
[0020]每個(gè)所述PLC和與其對(duì)應(yīng)的所述交換機(jī)采用RJ45的網(wǎng)線(xiàn)連接。
[0021]所述上位機(jī)采用wincc工作站。
[0022]本實(shí)用新型的有益效果如下:
[0023]本實(shí)用新型的PLC集群的消息共享系統(tǒng)，將PLC集群內(nèi)所有的PLC通過(guò)光纖互聯(lián)組成一個(gè)高度可靠、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)十分簡(jiǎn)單的PLC環(huán)網(wǎng)，各PLC的消息均可以通過(guò)Profinet協(xié)議實(shí)現(xiàn)網(wǎng)內(nèi)單個(gè)或者所有節(jié)點(diǎn)共享，且網(wǎng)內(nèi)所有需要對(duì)外共享的消息通過(guò)OPC協(xié)議實(shí)時(shí)的轉(zhuǎn)化為 EPICS (Experimental Physics and Industrial Control System，實(shí)驗(yàn)物理及工業(yè)控制系統(tǒng))系統(tǒng)中對(duì)應(yīng)的Process Variable(PV)的值，所有的EPICS客戶(hù)端均可以第一時(shí)間通過(guò)EPICS CA協(xié)議收到整個(gè)PLC通訊環(huán)網(wǎng)內(nèi)部的PLC消息，從而實(shí)現(xiàn)PLC集群內(nèi)部的信息向外部的共享功能，同時(shí)PLC集群網(wǎng)內(nèi)消息共享傳輸時(shí)間和對(duì)外消息共享的時(shí)間滿(mǎn)足對(duì)應(yīng)的需求。
【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1為本實(shí)用新型的聚變裝置PLC集群消息共享系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案和有益效果進(jìn)一步進(jìn)行說(shuō)明。
[0026]參見(jiàn)附圖1，本實(shí)用新型的聚變裝置PLC集群消息共享系統(tǒng)，包括用于實(shí)現(xiàn)聚變裝置邏輯及安全控制的PLC集群，PLC集群包括需要共享消息的若干PLC，聚變裝置PLC集群消息共享系統(tǒng)還包括與PLC數(shù)量相等且一一對(duì)應(yīng)的交換機(jī)，每臺(tái)PLC和與其對(duì)應(yīng)的交換機(jī)連接且所有交換機(jī)依次連接成環(huán)形成PLC通訊環(huán)網(wǎng)，每個(gè)PLC均連接一臺(tái)上位機(jī)。
[0027]每臺(tái)上位機(jī)根據(jù)配置信息，將與其連接的PLC上的、需要在PLC通訊環(huán)網(wǎng)上通訊的PLC變量通過(guò)交換機(jī)在PLC通訊環(huán)網(wǎng)上進(jìn)行傳遞，并且指明通訊的對(duì)象，從而實(shí)現(xiàn)任一 PLC上的變量在PLC通訊環(huán)網(wǎng)上其它各PLC之間的自由共享，在環(huán)網(wǎng)內(nèi)部點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的傳遞的信息不受數(shù)量的限制，可以獲得每個(gè)PLC內(nèi)部的詳細(xì)信息，而且當(dāng)需要增加新的PLC通訊環(huán)網(wǎng)上各PLC之間的連接時(shí)，不需要布線(xiàn)，直接在相關(guān)上位機(jī)的軟件中進(jìn)行配置即可，具有極強(qiáng)的擴(kuò)展性和可維護(hù)性。
[0028]為了使PLC集群外部的系統(tǒng)能夠共享到PLC集群內(nèi)部的信息，本實(shí)用新型中將PLC集群中的一臺(tái)PLC設(shè)置為中央PLC，并設(shè)置轉(zhuǎn)換工作站，轉(zhuǎn)換工作站包括依次相連的OPC服務(wù)器、0PC-EPICS轉(zhuǎn)換器、EPICS服務(wù)器，OPC服務(wù)器經(jīng)以太網(wǎng)與中央PLC連接，EPICS服務(wù)器通過(guò)以太網(wǎng)將信息共享出去。
[0029]在EPICS服務(wù)器上設(shè)置有數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)庫(kù)中設(shè)置有與PLC集群中的所有需要外部共享的PLC變量對(duì)應(yīng)的PV變量列表，設(shè)置PLC上需要外部共享的PLC變量在PLC通訊環(huán)網(wǎng)上的通訊對(duì)象為中央PLC，OPC服務(wù)器讀取中央PLC上的PLC變量發(fā)送至0PC-EPICS轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的PV變量存儲(chǔ)至EPICS服務(wù)器上并向外發(fā)布，從而PLC集群的消息可以通過(guò)EPICS的CA協(xié)議在PLC通訊環(huán)網(wǎng)以外方便獲得。
[0030]本實(shí)用新型中通過(guò)EPICS服務(wù)器的設(shè)置，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)PLC集群內(nèi)部的信息向集群外的