零功率装置控制保护系统的研制

摘要

零功率装置是典型的核工程、核物理实验研究装置。控制保护系统是零功率装置的“神经中枢”，是确保该装置能安全有效运行和实现安全保护的最关键系统，用于实现对零功率装置的遥控运行，完成对该装置正常启动、安全运行和实施保护，满足在装置上开展各项物理研究实验的需求。 控制保护系统主要包括主安全块电磁铁安全保护系统单元、主安全块传动控制系统单元、调节棒控制系统单元、中子源控制系统单元，其主要技术关键是设计完备的控制联锁，确保装置有效而安全地运行。控制联锁是根据装置运行现场中采集的信号，对信号的状况进行分析综合后，按照一定的规则向系统各单元发出控制保护信号，指挥装置安全运行。 本文采用可编程控制器PLC技术和现场可编程门阵列EPGA相结合的技术研制零功率装置控制保护系统，采用多重控制技术，发挥PLC与FPGA的优势，设计出PLC与FPGA冗余的控制保护系统。 采用Allen-Bradley模块化可编程控制器SLC-500以及相应功能模块，利用梯形图语言，设计PLC控制保护系统，实现保护信号和联锁控制信号的采集、隔离、处理和PLC的周期扫描运行，完成逻辑符合运算和驱动输出。通过输出端口状态来决定装置的运行情况，从而达到控制保护的目的。 在Xilinx公司的ISE5.X集成开发环境下，采用自上而下的层次化结构，原理图与VHDL多元混合输入法，使用ModelSim仿真工具对设计进行仿真，实现了保护信号和联锁控制信号的采集、隔离、处理、逻辑符合运算和驱动输出，设计出了数字化、模块化的FPGA控制保护系统。 经过模拟运行，证明该控制保护系统系统在安全性和灵活性方面显示出独特的优越性，在可靠性和抗干扰能力方面可满足零功率装置的控制要求。

目录

文摘

英文文摘

第一章引言

第二章系统总体设计

第三章零功率装置控制保护系统研制的相关理论

第四章控制保护系统结构设计

第五章PLC控制保护系统设计与实现

第六章FPGA控制保护系统设计与实现

第七章结论与展望

附录

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

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致谢

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