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      基于反射內(nèi)存網(wǎng)及dsp控制器的脈沖電源實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的制作方法

      文檔序號(hào):9288096閱讀:631來(lái)源:國(guó)知局
      基于反射內(nèi)存網(wǎng)及dsp控制器的脈沖電源實(shí)時(shí)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(shí)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(yàn)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(shí),也對(duì)大功率脈沖電源的性能提出了更高的要求。例如:對(duì)電源的實(shí)時(shí)響應(yīng)速度、控制精度、可靠性及穩(wěn)定度等的要求越來(lái)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(shí)性能直接決定了大功率脈沖電源裝置的實(shí)時(shí)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(gè)分控單元通過(guò)總線實(shí)現(xiàn)輪流通信,將采集的各個(gè)分控單元的信息用于實(shí)時(shí)計(jì)算和處理,同時(shí)總控單元需要根據(jù)實(shí)時(shí)計(jì)算與處理的結(jié)果,向各個(gè)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(shí)序控制。上述這種模式的控制網(wǎng)絡(luò)存在一些問(wèn)題:
      上述模式當(dāng)中總控單元與各個(gè)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(zhǎng)、實(shí)時(shí)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(shí)控制性能會(huì)進(jìn)一步降低;在數(shù)據(jù)交互實(shí)時(shí)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(wèn)題就在于:針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問(wèn)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(shí)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(shí)控制系統(tǒng)。
      [0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)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(shí)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(gè)以上的節(jié)點(diǎn)單元;至少一個(gè)節(jié)點(diǎn)單元中包括DSP控制器,所述DSP控制器用來(lái)采集變流器裝置中脈沖電源的各種狀態(tài)信號(hào),并與變流器主電路相連,所述DSP控制器通過(guò)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(gè)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(gè)節(jié)點(diǎn)單元作為主控計(jì)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(lái)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(lái)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(lái)采集電流信號(hào)、電壓信號(hào)、同步PT信號(hào)以及交流開關(guān)信號(hào)。
      [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(shí)通過(guò)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(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理;
      PCIE接口,用來(lái)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(lái)完成與DSP板的數(shù)據(jù)交換;
      硬盤存儲(chǔ)接口,用來(lái)實(shí)現(xiàn)硬盤掛接,完成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ);
      RAM及FLASH存儲(chǔ)空間,用來(lái)完成數(shù)據(jù)及程序的存儲(chǔ);
      串行接口及以太網(wǎng)接口,用來(lái)實(shí)現(xiàn)控制器對(duì)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(shí)控制系統(tǒng),根據(jù)大功率脈沖電源系統(tǒng)時(shí)序控制的實(shí)時(shí)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(guò)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(shí)數(shù)據(jù)交互,從而解決大功率脈沖電源的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交互和實(shí)時(shí)控制問(wèn)題,可以提高控制系統(tǒng)中數(shù)據(jù)及指令的傳輸實(shí)時(shí)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(shí)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(shí)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(shí)控制系統(tǒng)中,通過(guò)帶PCIE接口的載板來(lái)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(shí)在載板上運(yùn)行嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)來(lái)提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)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(shí)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(gè)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(shí)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(shí)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(shuō)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(shuō)明書附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)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(shí)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(gè)以上的節(jié)點(diǎn)單元,各個(gè)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(gè)節(jié)點(diǎn)單元中包括DSP控制器,所述DSP控制器用來(lái)采集變流器裝置中脈沖電源的各種狀態(tài)信號(hào),并與變流器主電路相連,DSP控制器通過(guò)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(shí)、快速控制及保護(hù)功能。本發(fā)明通過(guò)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(shí)性、傳輸延遲確定性及可靠性;同時(shí)結(jié)合DSP的數(shù)字信號(hào)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(shí)控制,提高裝置及系統(tǒng)的實(shí)時(shí)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(lái)與總線控制網(wǎng)絡(luò)相連,以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)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(lái)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(lái)采集電流信號(hào)、電壓信號(hào)、同步PT信號(hào)以及交流開關(guān)?目號(hào)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(chǔ)器技術(shù)的實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)。參見(jiàn)圖2所示,反射內(nèi)存網(wǎng)實(shí)際上是在每臺(tái)被連接的計(jì)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(gè)節(jié)點(diǎn)單元;而每個(gè)節(jié)點(diǎn)單元的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)存卡上的存儲(chǔ)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(gè)連續(xù)的環(huán)狀或星狀結(jié)構(gòu),反射內(nèi)存卡之間通過(guò)自定義的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行通信,各個(gè)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(tái)計(jì)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(guò)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(shuō),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(gè)數(shù)據(jù)復(fù)制過(guò)程沒(méi)有總線沖突,沒(méi)有耗時(shí)的協(xié)議開銷,也沒(méi)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(tái)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(gè)反射內(nèi)存網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成,整個(gè)反射內(nèi)存網(wǎng)
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