基于反射內(nèi)存網(wǎng)及dsp控制器的脈沖電源實(shí)時控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明主要涉及到大功率脈沖電源領(lǐng)域，特指一種基于反射內(nèi)存網(wǎng)及DSP控制器的脈沖電源實(shí)時控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著受控核聚變領(lǐng)域研究的不斷發(fā)展、軍工領(lǐng)域試驗裝備應(yīng)用的增多，大功率脈沖電源的需求也在日益增加；與此同時，也對大功率脈沖電源的性能提出了更高的要求。例如:對電源的實(shí)時響應(yīng)速度、控制精度、可靠性及穩(wěn)定度等的要求越來越高。
[0003]作為大功率脈沖電源的核心部件之一，控制網(wǎng)絡(luò)及控制器的實(shí)時性能直接決定了大功率脈沖電源裝置的實(shí)時性能。傳統(tǒng)的的脈沖電源控制網(wǎng)絡(luò)大多是采用總控+分控的模式，總控與各個分控單元通過總線實(shí)現(xiàn)輪流通信，將采集的各個分控單元的信息用于實(shí)時計算和處理，同時總控單元需要根據(jù)實(shí)時計算與處理的結(jié)果，向各個分控單元發(fā)出目標(biāo)參數(shù)和控制指令，從而實(shí)現(xiàn)大功率脈沖電源系統(tǒng)的時序控制。上述這種模式的控制網(wǎng)絡(luò)存在一些問題:
上述模式當(dāng)中總控單元與各個分控單元之間的數(shù)據(jù)交互是以總線通訊的方式實(shí)現(xiàn)的，其總線通訊的周期較長、實(shí)時性指標(biāo)還不夠高；而且隨著分控單元的增加，這種控制系統(tǒng)的實(shí)時控制性能會進(jìn)一步降低；在數(shù)據(jù)交互實(shí)時性能、數(shù)據(jù)傳輸速率、帶寬等方面，傳統(tǒng)的脈沖電源控制網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及反射內(nèi)存網(wǎng)絡(luò)的性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題就在于:針對現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種可以提高控制系統(tǒng)中數(shù)據(jù)及指令的傳輸實(shí)時性、傳輸延遲確定性及可靠性的基于反射內(nèi)存網(wǎng)及DSP控制器的脈沖電源實(shí)時控制系統(tǒng)。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種基于反射內(nèi)存網(wǎng)及DSP控制器的脈沖電源實(shí)時控制系統(tǒng)，包括反射內(nèi)存網(wǎng)，所述反射內(nèi)存網(wǎng)包括反射內(nèi)存交換機(jī)以及與反射內(nèi)存交換機(jī)相連的一個以上的節(jié)點(diǎn)單元；至少一個節(jié)點(diǎn)單元中包括DSP控制器，所述DSP控制器用來采集變流器裝置中脈沖電源的各種狀態(tài)信號，并與變流器主電路相連，所述DSP控制器通過反射內(nèi)存卡與反射內(nèi)存交換機(jī)之間實(shí)現(xiàn)控制及保護(hù)功能。
[0006]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):各個所述節(jié)點(diǎn)單元之間共享其他節(jié)點(diǎn)單元的數(shù)據(jù)。
[0007]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):將所述反射內(nèi)存網(wǎng)中的一個節(jié)點(diǎn)單元作為主控計算機(jī)系統(tǒng)，其他節(jié)點(diǎn)單元作為子節(jié)點(diǎn)單元。
[0008]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):所述DSP控制器所在的節(jié)點(diǎn)單元中包括PLC控制器，用來與總線控制網(wǎng)絡(luò)相連。
[0009]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):所述DSP控制器所在的節(jié)點(diǎn)單元中包括就地控制上位機(jī)，用來實(shí)現(xiàn)人機(jī)接口操作及顯示等功能。
[0010]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):所述DSP控制器用來采集電流信號、電壓信號、同步PT信號以及交流開關(guān)信號。
[0011]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):所述DSP控制器與反射內(nèi)存卡之間設(shè)置一基于CPU系統(tǒng)及內(nèi)存的載板，所述載板上具有PCIE接口以實(shí)現(xiàn)與反射內(nèi)存卡的數(shù)據(jù)交互功能，同時通過CPU系統(tǒng)的本地總線與DSP控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)共享的通道。
[0012]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):所述載板包括:
CPU系統(tǒng)及內(nèi)存，用來進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；
PCIE接口，用來承載反射內(nèi)存卡，并完成數(shù)據(jù)交互功能；
雙端口 RAM，用來完成與DSP板的數(shù)據(jù)交換；
硬盤存儲接口，用來實(shí)現(xiàn)硬盤掛接，完成實(shí)時數(shù)據(jù)存儲；
RAM及FLASH存儲空間，用來完成數(shù)據(jù)及程序的存儲；
串行接口及以太網(wǎng)接口，用來實(shí)現(xiàn)控制器對外的數(shù)據(jù)聯(lián)絡(luò)及數(shù)據(jù)分析接口。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
1、本發(fā)明的基于反射內(nèi)存網(wǎng)及DSP控制器的脈沖電源實(shí)時控制系統(tǒng)，根據(jù)大功率脈沖電源系統(tǒng)時序控制的實(shí)時性能需求，采用基于PCIE總線接口的反射內(nèi)存網(wǎng)絡(luò)，通過PCIE接口的處理器將反射內(nèi)存的PCIE接口轉(zhuǎn)換為本地總線實(shí)現(xiàn)與DSP的實(shí)時數(shù)據(jù)交互，從而解決大功率脈沖電源的實(shí)時數(shù)據(jù)交互和實(shí)時控制問題，可以提高控制系統(tǒng)中數(shù)據(jù)及指令的傳輸實(shí)時性、傳輸延遲確定性及可靠性。
[0014]2、本發(fā)明的基于反射內(nèi)存網(wǎng)及DSP控制器的脈沖電源實(shí)時控制系統(tǒng)中，PCIE總線作為第三代1總線標(biāo)準(zhǔn)，其設(shè)備連線數(shù)量少、傳輸帶寬高，采用PCIE接口的反射內(nèi)存網(wǎng)絡(luò)更方便地實(shí)現(xiàn)設(shè)備互連，同時提高傳輸性能。
[0015]3、本發(fā)明的基于反射內(nèi)存網(wǎng)及DSP控制器的脈沖電源實(shí)時控制系統(tǒng)中，通過帶PCIE接口的載板來實(shí)現(xiàn)反射內(nèi)存與DSP控制器之間的數(shù)據(jù)交互，同時在載板上運(yùn)行嵌入式實(shí)時操作系統(tǒng)來提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時性能。
[0016]4、本發(fā)明的基于反射內(nèi)存網(wǎng)及DSP控制器的脈沖電源實(shí)時控制系統(tǒng)中，除了反射內(nèi)存卡與反射內(nèi)存交換機(jī)及大功率脈沖電源的控制器之間采用PCIE接口，控制機(jī)箱內(nèi)各個外圍的模擬量和數(shù)字量采集均采用背板連接至控制器內(nèi)ADC及FPGA的I/O接口，從而使得外圍采集量的配置靈活，擴(kuò)展性能強(qiáng)，同時不受VME、cPCI等總線的負(fù)載能力的限制。
[0017]5、本發(fā)明的基于反射內(nèi)存網(wǎng)及DSP控制器的脈沖電源實(shí)時控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)與所有PCIE規(guī)格的反射內(nèi)存或PCIE設(shè)備的接口與數(shù)據(jù)交互，通用性強(qiáng)。
【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明在具體應(yīng)用實(shí)例中的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0019]圖2是反射內(nèi)存網(wǎng)的基本原理不意圖。
[0020]圖3是本發(fā)明在具體應(yīng)用實(shí)例中反射內(nèi)存網(wǎng)的組成示意圖。
[0021]圖4是本發(fā)明在具體應(yīng)用實(shí)例中載板的組成示意圖。
[0022]圖5是本發(fā)明在具體應(yīng)用實(shí)例中載板的接口組成示意圖。
[0023]圖6是本發(fā)明在具體應(yīng)用實(shí)例中機(jī)箱式DSP控制器結(jié)構(gòu)的原理示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]以下將結(jié)合說明書附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0025]如圖1所示，本發(fā)明基于反射內(nèi)存網(wǎng)及DSP控制器的脈沖電源實(shí)時控制系統(tǒng)，包括反射內(nèi)存網(wǎng)，所述反射內(nèi)存網(wǎng)包括反射內(nèi)存交換機(jī)以及與反射內(nèi)存交換機(jī)相連的一個以上的節(jié)點(diǎn)單元，各個節(jié)點(diǎn)單元之間可以根據(jù)實(shí)際需要共享其他節(jié)點(diǎn)單元的數(shù)據(jù)；至少一個節(jié)點(diǎn)單元中包括DSP控制器，所述DSP控制器用來采集變流器裝置中脈沖電源的各種狀態(tài)信號，并與變流器主電路相連，DSP控制器通過反射內(nèi)存卡與反射內(nèi)存交換機(jī)之間實(shí)現(xiàn)實(shí)時、快速控制及保護(hù)功能。本發(fā)明通過以上結(jié)構(gòu)，將反射內(nèi)存網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于大功率脈沖電源控制網(wǎng)絡(luò)中，可以提高控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)及指令的傳輸實(shí)時性、傳輸延遲確定性及可靠性；同時結(jié)合DSP的數(shù)字信號處理及控制功能，從而實(shí)現(xiàn)大功率脈沖電源裝置及系統(tǒng)的實(shí)時控制，提高裝置及系統(tǒng)的實(shí)時響應(yīng)速度和可靠性。
[0026]在本實(shí)施例中，所述DSP控制器所在的節(jié)點(diǎn)單元中包括PLC控制器，用來與總線控制網(wǎng)絡(luò)相連，以實(shí)現(xiàn)實(shí)時性要求較低的控制及保護(hù)功能。
[0027]進(jìn)一步，所述DSP控制器所在的節(jié)點(diǎn)單元中還包括就地控制上位機(jī)，用來實(shí)現(xiàn)人機(jī)接口操作及顯示等功能。
[0028]在上述系統(tǒng)中，DSP控制器用來采集電流信號、電壓信號、同步PT信號以及交流開關(guān)?目號等等。
[0029]在上述系統(tǒng)中，本發(fā)明中所采用的反射內(nèi)存網(wǎng)(Reflective memory network)，實(shí)際上是一種基于高速網(wǎng)絡(luò)的共享存儲器技術(shù)的實(shí)時網(wǎng)絡(luò)。參見圖2所示，反射內(nèi)存網(wǎng)實(shí)際上是在每臺被連接的計算機(jī)(處理單元)里都安裝一塊反射內(nèi)存卡，利用反射內(nèi)存卡在網(wǎng)絡(luò)中形成各個節(jié)點(diǎn)單元；而每個節(jié)點(diǎn)單元的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)存卡上的存儲器中都有網(wǎng)絡(luò)內(nèi)存網(wǎng)上其它節(jié)點(diǎn)的共享數(shù)據(jù)拷貝。這些反射內(nèi)存卡形成一個連續(xù)的環(huán)狀或星狀結(jié)構(gòu)，反射內(nèi)存卡之間通過自定義的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行通信，各個反射內(nèi)存卡在邏輯上共用一段地址。一旦反射內(nèi)存網(wǎng)絡(luò)中的任何一臺計算機(jī)(處理單元)向反射內(nèi)存寫數(shù)據(jù)，改寫的數(shù)據(jù)立刻以很高的速度，通過高速光纖或同軸電纜傳輸?shù)狡渌W(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的復(fù)制共享內(nèi)存。也就是說，數(shù)據(jù)的傳輸物理上完全獨(dú)享高速專用網(wǎng)絡(luò)。整個數(shù)據(jù)復(fù)制過程沒有總線沖突，沒有耗時的協(xié)議開銷，也沒有不可確定的數(shù)據(jù)破壞。與傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相比，它具有嚴(yán)格的傳輸延遲確定性，高速及高可靠性、軟硬件平臺適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，有效彌補(bǔ)了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的缺點(diǎn)。
[0030]如圖3所示，為本實(shí)施例中整個反射內(nèi)存網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成，整個反射內(nèi)存網(wǎng)