本發(fā)明涉及真空技術、自動控制技術及磁約束聚變技術領域，尤其涉及一種用于超導托卡馬克裝置的真空監(jiān)控系統(tǒng)。

背景技術：

磁約束聚變是目前自然科學研究中一項具有十分重大意義的研究領域，超導托卡馬克裝置被認為最具有聚變能利用前景的可控磁約束熱核聚變研究裝置。真空系統(tǒng)是整個超導托卡馬克裝置中非常重要的組成部分，外真空室為低溫超導提供絕緣環(huán)境，內真空室為高溫的等離子體聚變提供了清潔環(huán)境，相關輔助加熱系統(tǒng)也需要保持真空狀態(tài)才能與裝置主真空相連接。在托卡馬克裝置實驗過程中，不僅需要控制真空獲得設備長時間維持裝置超高真空狀態(tài),還需要實時監(jiān)測整個裝置不同位置的真空狀態(tài)及真空獲得設備狀態(tài)，在超導托卡馬克試驗期間，真空室內部的溫度非常高，達到上千萬度甚至上億度，而且還發(fā)生等離子體破裂、邊界局域模（ELMs）等各種復雜工況，因此需要實時監(jiān)控整個裝置內外真空的狀態(tài)，避免由于出現(xiàn)嚴重的真空泄漏情況，而造成對超導托卡馬克裝置及實驗人員的重大危害。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的就是為了彌補已有技術的缺陷，提供一種用于超導托卡馬克裝置的真空監(jiān)控系統(tǒng)。

本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的：

一種用于超導托卡馬克裝置的真空監(jiān)控系統(tǒng)，包括有主真空監(jiān)控系統(tǒng)、輔助真空監(jiān)控系統(tǒng)、2.4GHZ低雜波真空監(jiān)控系統(tǒng)、4.6GHZ低雜波真空監(jiān)控系統(tǒng)和電子回旋真空監(jiān)控系統(tǒng)，所述的主真空監(jiān)控系統(tǒng)、輔助真空監(jiān)控系統(tǒng)、2.4GHZ低雜波真空監(jiān)控系統(tǒng)、4.6GHZ低雜波真空監(jiān)控系統(tǒng)和電子回旋真空監(jiān)控系統(tǒng)之間通過光纖首尾相連構成光纖環(huán)網，光纖環(huán)網通過交換機與超導托卡馬克裝置中的中央控制室內的工業(yè)控制計算機相連實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)奈锢礞溌愤B接。

所述的主真空監(jiān)控系統(tǒng)、輔助真空監(jiān)控系統(tǒng)、2.4GHZ低雜波真空監(jiān)控系統(tǒng)、4.6GHZ低雜波真空監(jiān)控系統(tǒng)和電子回旋真空監(jiān)控系統(tǒng)均包括有PLC控制單元、真空測量單元、分子泵控制單元、機械泵控制單元、閥門控制單元和低溫泵控制單元，所述的PLC控制單元對各PLC控制單元狀態(tài)實時監(jiān)測，監(jiān)測各PLC控制單元是否有停機或者異常狀態(tài)；所述的真空測量單元讀取分布在超導托卡馬克裝置內不同位置規(guī)管測量的真空信號，并將數(shù)據(jù)實時刷新在顯示界面；所述的分子泵控制單元對超導托卡馬克裝置的各個分子泵進行啟?？刂撇崟r讀取分子泵轉速、功率、溫度狀態(tài)，分子泵控制單元與超導托卡馬克裝置內前級機械泵連鎖，只有在前級機械泵啟動并運行正常且真空度達到預設值的條件下才可啟動，否則禁止啟動，在未到達條件情況下誤操作分子泵，將會有報警界面彈出；所述的機械泵控制單元遠程控制超導托卡馬克裝置的機械泵啟停，并實時反饋機械泵狀態(tài)；所述的閥門控制單元控制閥門的遠程開關并實時反饋閥門所在的位置狀態(tài)，閥門控制單元構建了閥門開啟與真空度連鎖保護，只有當真空度達到一定設定閾值閥門才可開啟，否則將禁止啟動；所述的低溫泵控制單元遠程控制低溫泵啟停，低溫泵烘烤再生以及實時監(jiān)測低溫泵溫度，當?shù)蜏乇脝雍婵灸Ｊ胶螅鲃雨P閉低溫泵與主真空連通的閥門，避免誤操作對裝置真空產生影響；各個PLC控制單元、真空測量單元、分子泵控制單元、機械泵控制單元、閥門控制單元和低溫泵控制單元將讀取的數(shù)據(jù)和反饋的狀態(tài)數(shù)據(jù)通過交換機發(fā)送給超導托卡馬克裝置中的中央控制室內的工業(yè)控制計算機，工業(yè)控制計算機將接收到的數(shù)據(jù)信號與設定的一級報警和二級報警閾值進行比較，當出現(xiàn)高于相應閾值情況，發(fā)出不同級別報警信號，并作出相應保護動作。

真空控制系統(tǒng)能夠同時測量多個不同位置規(guī)管真空度，并以1s為周期在上位機界面實時更新各位置真空度。

本發(fā)明的優(yōu)點是：本發(fā)明已經成功應用在EAST全超導托卡馬克裝置的多輪實驗中，實現(xiàn)了對超導托卡馬克裝置內外真空室及相關輔助加熱系統(tǒng)真空度實時監(jiān)測，以及真空獲得設備的遠程控制和狀態(tài)監(jiān)測，可以讓EAST實驗人員及時發(fā)現(xiàn)并解決問題，避免出現(xiàn)由于真空泄露而導致重大的設備事故，為超導托卡馬克裝置安全穩(wěn)定的運行提供了保障。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)構架圖。

具體實施方式

如圖1所示，一種用于超導托卡馬克裝置的真空監(jiān)控系統(tǒng)，包括有主真空監(jiān)控系統(tǒng)1、輔助真空監(jiān)控系統(tǒng)2、2.4GHZ低雜波真空監(jiān)控系統(tǒng)3、4.6GHZ低雜波真空監(jiān)控系統(tǒng)4和電子回旋真空監(jiān)控系統(tǒng)5，所述的主真空監(jiān)控系統(tǒng)1、輔助真空監(jiān)控系統(tǒng)2、2.4GHZ低雜波真空監(jiān)控系統(tǒng)3、4.6GHZ低雜波真空監(jiān)控系統(tǒng)4和電子回旋真空監(jiān)控系統(tǒng)5之間通過光纖首尾相連構成光纖環(huán)網，光纖環(huán)網通過交換機6與超導托卡馬克裝置中的中央控制室內的工業(yè)控制計算機7相連實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)奈锢礞溌愤B接。

所述的主真空監(jiān)控系統(tǒng)1、輔助真空監(jiān)控系統(tǒng)2、2.4GHZ低雜波真空監(jiān)控系統(tǒng)3、4.6GHZ低雜波真空監(jiān)控系統(tǒng)4和電子回旋真空監(jiān)控系統(tǒng)5均包括有PLC控制單元、真空測量單元、分子泵控制單元、機械泵控制單元、閥門控制單元和低溫泵控制單元，所述的PLC控制單元對各PLC控制單元狀態(tài)實時監(jiān)測，監(jiān)測各PLC控制單元是否有停機或者異常狀態(tài)；所述的真空測量單元讀取分布在超導托卡馬克裝置內不同位置規(guī)管測量的真空信號，并將數(shù)據(jù)實時刷新在顯示界面；所述的分子泵控制單元對超導托卡馬克裝置的各個分子泵進行啟?？刂撇崟r讀取分子泵轉速、功率、溫度狀態(tài)，分子泵控制單元與超導托卡馬克裝置內前級機械泵連鎖，只有在前級機械泵啟動并運行正常且真空度達到預設值的條件下才可啟動，否則禁止啟動，在未到達條件情況下誤操作分子泵，將會有報警界面彈出；所述的機械泵控制單元遠程控制超導托卡馬克裝置的機械泵啟停，并實時反饋機械泵狀態(tài)；所述的閥門控制單元控制閥門的遠程開關并實時反饋閥門所在的位置狀態(tài)，閥門控制單元構建了閥門開啟與真空度連鎖保護，只有當真空度達到一定設定閾值閥門才可開啟，否則將禁止啟動；所述的低溫泵控制單元遠程控制低溫泵啟停，低溫泵烘烤再生以及實時監(jiān)測低溫泵溫度，當?shù)蜏乇脝雍婵灸Ｊ胶?，主動關閉低溫泵與主真空連通的閥門，避免誤操作對裝置真空產生影響；各個PLC控制單元、真空測量單元、分子泵控制單元、機械泵控制單元、閥門控制單元和低溫泵控制單元將讀取的數(shù)據(jù)和反饋的狀態(tài)數(shù)據(jù)通過交換機6發(fā)送給超導托卡馬克裝置中的中央控制室內的工業(yè)控制計算機7，工業(yè)控制計算機7將接收到的數(shù)據(jù)信號與設定的一級報警和二級報警閾值進行比較，當出現(xiàn)高于相應閾值情況，發(fā)出不同級別報警信號，并作出相應保護動作。

在裝置運行過程中等離子體破裂，邊界局域模（ELMs）等復雜工況都可能帶來超導托卡馬克第一壁的損傷從而引起真空泄露，本系統(tǒng)在監(jiān)測到真空泄露后會觸發(fā)報警信號，并根據(jù)預設的不用報警值發(fā)出不同級別的報警信號，超導托卡馬克裝置根據(jù)不同級別報警作出相應保護，避免出現(xiàn)重大設備事故。

以上所述的實施例，只是本發(fā)明的優(yōu)選的具體實施方式的一種，本領域技術人員在本發(fā)明技術方案范圍內進行的通常變化和替換都應包含在本發(fā)明的保護范圍內。