SFC200KW高频发射机控制系统改造

本文全面论述了一个基于PROFIBUS现场的总线分布式控制系统的设计、开发、调试过程，详细介绍了控制系统的结构和软硬件设计。论文从SFC200KW高频发射机控制需求出发，阐明了控制系统的开发背景、基本结构的建立、硬件接口电路的设计方案、控制算法的设计思想以及上下位机控制程序的实现。论文分四大部分，首先介绍SFC200KW高频发射机控制系统的现状，阐明进行SFC200KW高频发射机控制系统改造的必要性和采用现场总线分布式控制系统的优势。第二部分介绍控制系统改造的相关技术。第三部分结合PROF工BUS和FCS控制系统理论详细介绍了新SFC200KW高频发射机控制系统的结构，包括主控器PLC实时控制、系统抗干扰特性、电平转换接口等。第四部分结合SFC200KW高频发射机控制算法，下位机PLC编程语言，介绍了控制系统软件的设计和开发。上位机监控程序采用W工NCC组态软件完成友好的人机交互界面开发。通过对该控制系统的改造，满足了工程对控制部分可靠性、实时性和稳定性的需求。实现了对SFC200KW高频发射机远程控制，运行参数实时采集，故障实时保护和报警记录，运行参数归档和打印等功能。达到了改造的目的。

光谱与能级寿命自动测量控制系统设计

重元素的高电离态、少电子原子光谱研究是物理学当今国际上前沿领域研究的热点课题之一。利用兰州重离子加速器HIRFL产生的不同能量离子，选择性的对有关重元素高电离态、少电子（剥掉多电子）原子光谱进行研究，这对于研究重元素高电离态原子结构和受控聚变研究具有特殊的意义。本文基于束箔光谱学测量原理，成功开发了高电离态原子光谱与能级寿命自动测量控制系统。该系统用于在HIRFL上进行的高电离态原子光谱与能级寿命测量实验。本文首先介绍了重元素的高电离态、少电子原子光谱研究，随后介绍了光谱与能级寿命自动测量控制系统的框架、解决方案和软件开发，软件开发部分是本文阐述的重点，包括软现代软件技术发展、软件工程开发和整个测量控制系统软件设计，本文都作了详尽的叙述。在实际程序代码中，有很多模块和类，本文就几个典型类的设计进行了剖析。最后给出实验结果和面向未来的系统优化方案。基于Windows 98,作者用Visual C++ 6.0成功的完成了光谱与能级寿命自动测量控制系统软件设计。该软件在HIRFL上己经完成了多次实验，系统可靠性和数据获取实时性都很高，实验中获取了非常精确的光谱曲线。该软件实现了实验过程的程序化运行，并在实验中获得了准确数据，它的完成对于重元素的高电离态、少电子原子光谱的研究具有良好的实用价值。

嵌入式技术在CSR控制系统中的应用

加速器控制系统的前端控制服务器系统的实现方案已经有很多，但随着电子技术的发展，特别是嵌入式技术的发展，又有很多新的性能更高，成本更低，实现更简单的力一案产生。值CSR控制系统的新建和HIRFL控制系统的改造之机，本文在总结前人技术的基础上，提出了一科，采用嵌入式技术实现前端控制服务器系统的新型方案。本文首先简要地介绍了CSR控制系统的基本思想和前端控制服务器系统，引出前端控制服务器系统的嵌入式技术实现方案。然后对CSR控制系统的被控对象，目前现场总线的发展和嵌入式技术的最新进展进行了一些分析，找到CSR控制系统中前端控制服务器系统的嵌入式技术方案的最佳实现方法，即采用嵌入式网关将RS-485总线接入以太网的方案。接下来就着重论述了基于RS-485总线的一些关键的嵌入式模块的研制，比如数字1／0模块，ADC模块，高精度ADC模块，嵌入式网关模块等等。通过这些模块的研制和测试成功，我们可以根据需要，选择适当的模块，搭建各个前端控制服务器系统的子系统。实践证明，这种采用嵌入式网关将RS-485总线接入以太网的技术去构建前端控制服务器系统的实现方法是可行的，该方案在性能、降低成本、集成度、稳定性、网络化等方面都有显著的提高。可以预见，随着嵌入式技术的发展，我们的控制方案会越来越完善。

CSR控制系统数据结构的设计与组织

本论文主要讲述了作为CSR控制系统信息存储和关系协调中心的CS尺数据库系统及其BLOB、信息录入等相关内容的研究、设计和实现。我们选用Oracle作为数据库平台，并使用Rose对oracle进行建模，解决复杂的表关系和大量的表结构，完成了许多CSR系统的数据库建设。开发了操作Oracle中BLOB字段的Cokl组件，解决了高速的大数据块的存储问题。采用ASP完成了CSR数据库信息录入系统，使操作人员通过网络完成各个子系统有关信息的录入。这些都已可靠、高效、方便的用于实际的控制系统中。创造胜地提出了CSR数据库软件工程，CSR数据库命名规范，CSR数据库数据字典，CSR数据库安全策略等，以及完成了CSR数据库缩写管理系统，CSR数据库字段管理系统CSR数据库表视管理系统等。这些开发规范和管理系统在实际的数据库开发中起着指导和辅助作用。

HIRFL控制系统数据库系统设计

HIRFL（兰州重离子加速器）是我国第一个大型重离子物理研究装置。HIRFL控制系统是保证HIRFL系统正常高效运转的重要环节。本文利用数据库技术、网络技术设计了HIRFL控制系统数据库系统，实现了在网络环境中只使用一个应用程序就可对整个HIRFL系统控制进行控制的要求。论文首先介绍了数据库系统理论，然后对软件设计涉及的各部分基础知识进行了阐述，最后详细讨论了整个数据库系统设计中的数据库设计、应用程序人机界面设计等部分。数据库应用SQL Server 2000大型数据库，并使用ODBC技术作为数据库访问手段；人机界面部分使用面向对象编程技术进行Windows编程。整个论文工作在建立了一个包含整个控制系统各部分设备信息的数据库的同时，还提供了一套包含所有基本控制功能的HIRFL分布式控制软件，为HIRPL控制系统数据库系统的进一步完善提供了二次开发平台。

HIRFL智能控制系统的研究

本论文从HIRFL（兰州重离子加速器）运行对控制的要求出发，根据HIRFL-CSR大科学工程控制系统改造的目标和要求，我们采用将模糊逻辑控制，神经网络和遗传算法有机结合而进行全局优化的智能控制系统对加速器实施闭环控制。论文分为七章，第一章为引言，对HIRFL系统进行了介绍，同时对课题的背景和意义进行了说明。第二章首先介绍了智能控制的基本概念、研究对象、基本结构、功能特点和数学工具，然后对HIRFL智能控制系统结构进行了简单描述和分析。第三章详细地介绍了HIRFL控制模型辨识的方法及过程，其中包括对神经网络、模糊系统和神经模糊推理系统ANFIS的概念及相关技术的介绍以及在HIRFL控制模型辨识中的应用，同时对MATLAB辅助神经网络设计和MATLAB辅助模糊系统设计进行了介绍。第四章详细地介绍了HIRFL模糊神经网络控制器的设计，其中包括对模糊神经网络的概念及相关技术的介绍以及在HIRFL模糊神经网络控制器设计中的应用。第五章详细地介绍了HIRFL智能控制系统的建立，对遗传算法的概念及相关技术进行了介绍，并应用它对系统进行优化。论文的第六章应用HIRFL智能控制系统设计方法对HIRFL-CSR-COOLER系统进行智能控制系统的设计，并对设计结果进行仿真分析。第七章是结束语，首先对HIRFL智能控制系统进行了总结，然后对未来控制系统的发展谈了些自己的看法。整个论文工作实现了一套包含控制模型、模糊神经网络控制器和优化算法的智能控制系统，提供了进行闭环控制的一种模式，为进一步的智能调束研究提供了一套极具借鉴价值的加速器智能调束设计方法和方向。

用于加速器控制的神经元网络的研究与设计

随着HIRFL-CSR工程的进展，前端控制系统的改造在实时性、可靠性和成本等方面提出了更高的要求。而且HIRFL-CSR系统工作坏境非常复杂，各种干扰难以预测，使用传统方法很难达到稳定的控制效果。针对这些问题，本论文利用LonWorks现场总线技术与智能控制相结合的方法，研究和设计了用于HIRFL-CSR端控制的神经元网络系统。本文首先阐述了智能控制的产生与发展，分析了智能控制的结构理论和智能控制的主要技术，深入研究了神经网络算法及一些典型的用于控制的神经元网络模型。并从HIRFL-CSR控制角度出发，设计了用于加速器控制的神经网络控制模型，该神经网络利用一种全局寻优的自适应快速即算法来弥补基本B尸算法的缺陷，使其更加符合HIRFL-CSR控制系统的要求。其次，结合HIRFI-CSR工程的控制要求，采用Lonworks现场总线技术，把传统的集中与分散相结合的集散控制结构，变成新型的全分布式结构，把控制功能、彻底下放到现场，依靠现场智能设备本身实现基本控制功能，形成一个低成本，高可靠性的前端现场智能控制系统。采用神经元芯片实现了智能控制器和网络适配器，结合神经网络控制技术设计和实现了HIRFL-CSR控制网络的试验平台。该神经元网络的整体构架符合现代控制技术的网络化，智能化，分散化和开放化的发展趋势。最后，总结了神经元网络的研究与设计，并提出神多兄网络柞加谏器智能神不课题对HIRFL-CSR控制的完瞥迸行了有益的探索，提出了可行的实现方案，该研究对于HIRFL-CSR控制系给的改造具有重要的工程意义。

基于MSP430F149的智能温度控制系统

随着计算机技术、测量技术以及控制技术的高速发展，越来越多的先进设备、技术和方法应用于控制领域中。在这其中，单片微处理器因其性能的日益提高、价格的不断降低、强有力的性价优势而逐渐凸现其重要的核心地位。而基于它的温度控制器对于大型工业工程和日常生活等领域的应用前景也日趋广阔。本智能温控系统将应用于国家大科学工程HIRFL-CSR中，它以新型低功耗单片机MSP430F149作为核心，并配有键盘和数码管显示组成小型操作系统，可实现数据采集、数据显示、键盘输入和自动控制等功能。本系统可以进行现场监控，也可以通过RS-485与上位机的串行通信，使这套系统可以在上位机上设定控制温度和各个控制参数，实现远程对温度的实时监控。相对传统的温度控制器而言，本设计采用了铂电阻温度测量电路，并通过硬件和软件两方面对采集模块进行优化处理以便提高系统精度。最终实现了在O℃～500℃温控范围内采集精度在士1℃范围内。使得整个系统具有精度高、可靠性较好、电路简单、成本低、体积小、生产调试方便等特点。本文从硬件和软件两个方面详细介绍了构成本系统的各个模块的硬件电路设计·实现功能和软件编程思想，并丛温控系统的硬件和软件方面介绍了一些工程上实用的抗干扰措施。

COM组件技术在CSR控制系统中的应用

HIRFL-CSR（兰州重离子冷却储存环）是国家重点实验室之一。CSR控制系统是保证CSR正常运行的重要环节。这样一个大型的控制系统，是由多个子系统分别构成的。在CSR的控制方案中，允许用户通过访问web浏览器并利用COM技术来控制设备和获知设备的当前运行情况。本文描述了一个典型子系统中设备控制的实现。并介绍了COM更高层次的应用，即DCOM技术在分布式领域的应用。一本文首先介绍了Windows编程，Win32应用程序等一些基本的编程知识，并且简单介绍了开发COM组件的开发工具ATL和COM组件的基本概念。其次，介绍了一个具体子系统的软件结构和整体设计。最后详细介绍了DCOM技术的基本结构，和它所提供的一些系统服务。整个论文的工作介绍了CSR控制子系统中COM组件技术的选择理由，并完成了COM组件的程序设计和软件调试。还为以后开发和实现分布式控制系统的控制组件提供了理论基础知识。

总线控制器的设计及其在CSR控制系统中的应用

HIRFL-CSR(兰州重离子冷却储存环)是国家“九五”重大科学工程之一。CSR控制系统是保证CSR正常运行的重要环节。这是一个基于以太网的分布式控制系统，它由两部分组成：总体控制服务器系统和前端控制服务器系统。 本文介绍了应用于CSR前端控制系统中的嵌入式总线控制器。首先介绍了嵌入式总线控制器的硬件设计方案。系统以32位高速双以太网处理器JUPITER为核心。JUPITER是一款低成本、高性能、建立在以太网系统基础之上的处理器。该系统的外阴电路主要包括存储模块、接日模块、总线控制模块。接口模块有RS485、RS232和网络接口电路。其次论述了嵌入式操作系统uClinux的体系结构以及uClinux与标准Linux的不同之处。论文从uClinux的内核结构出发，讨论了源代码的组织结构，概括分析了uClinuxlj勺内存管理、进程管理。最后介绍了uClinujx统的移植方法和应用实现。uClinux移植主要包括引导装载程序、uClinux内核和文件系统三个部分。在引导装载程序的移植过程中，论文重点给出了一种固化引导装载程序的方法；在uClinux内核移植中，讨沦了交叉编译环境l为建立和uClinux内核配置方法，总结了uClinux内核移植的层次结构和具体的移植过程。沦文通过对嵌入式处理器的分析，以及对嵌入式操作系统移植的探讨，展示了嵌入式系统开发的核心技术，对眠入系统的开发应用具有一定的实际意义。

HIRFL-CSR真空测控系统

兰州重离子加速器冷却储存环（HIREL-CSR）真空系统是一个超大型超高真空系统，系统全长约500米，系统由1000多个非标加工工件、真空获得设备、真空计和阀门构成，与各类磁铁、电子冷却、高频、高压静电偏转板等设备相连［1］。兰州重离子加速器冷却储存环的真空要求很高所以我们选用了国外性能比较优秀的泵配合先进的工艺。实现了全环平均真空度达到6X10-9Pa。HIRFL-CSR真空设备有离子泵，分子泵，钦升华泵，阀门，真空计，质谱计等。需要显示和控制的设备为离子泵，真空计，阀门和质谱计。分子泵只在粗抽时使用，钦升华泵为间歇升华，因此不需要监控。我们要对储存环上的每个真空计的读数进行监测，通过对真空计的监测，实现报警，真空系统的连锁和对真空设备采取自动保护措施。本文主要从各种真空设备（真空计、真空泵、阀门）控制等几个方面介绍HIRFL-CSR超高真空控制系统。

SDRAM控制器的设计及其在CSR控制系统中的应用

在国家重大科学工程HIRFL-CSR的控制系统中，高速数据获取单元或非线性过程控制器常用到数据缓冲存储器。采用集成度高、功耗低、可靠性高、处理能力强的同步动态随机存储器SDRAM，是最好的选择。但是，与速度快、控制简单的SRAM相比，SDRAM存储器有复杂的时序要求，需要定时刷新，为此，必须设计SDRAM控制器。为了降低系统成本，采用FPGA技术，并使用VHDL语言设计和实现SDRAM控制器。论文首先介绍了存储器的结构和原理，SDRAM控制器的结构和组成，FPGA技术及其配置方法和VHDL语言的基本概念。随后详细介绍了SDRAM控制器基本结构的建立、符合PC133规范的硬件设计方案和软件的实现。其次，介绍了串口和SDRAM控制器的设计开发平台，并实现对SDRAM存储器的数据读写和刷新。另外，还介绍了与计算机进行串口通信的设计。 最后，介绍了利用FPGA实现DSP与SDRAM的接口电路设计及其在HIRFL-CsR控制系统中的应用。整个论文的工作完成了CSR控制系统中SDRAM控制器的硬件设计和VHDL程序编制、调试。为以后开发和实现控制系统的高速数据获取提供了一个原型。

面向油田的通用型智能测控系统的研制及应用

本文全面地论述了面向油田的通用型智能测控系统的研制开发及这一系统的结构、性能和软硬件特色。论文阐明了系统的开发背景，系统模型的建立，电路结构的建立及主要芯片的选择及其特性，软件系统的完善，浮点子程序库的建立及几个主要浮点计算子程序的算法；系统特色方面，主要从线结构和I2C串行总线通信子程序进行了论述。另外，本文从应用的角度，介绍了用此系统实现原油含气、含水率监测仪二次仪表的硬件及软件方法，在所建立的子程序库的基础上完善了监测仪的系统软件，与科庆公司原有的监测仪相比，具有操作方便，在线参数修改，掉电参数长期保持的优点。另外两个应用实例—化验室用含水率测量仪和RGH—PCL型计量控制装置，文章最后也作了介绍。

全程一致访问控制体系研究

针对系统中的访问控制体系由各种访问控制机制堆彻而成而带来的系统访问控制不一致问题,本文提出了全程一致访问控制的概念,随后给出了全程一致访问控制体系的结构、分工及准则,以指导全程一致访问控制体系的构建,然后采用了原型系统对全程一致的访问控制体系进行了验证.采用该体系,不但能有效发挥系统中各访问控制机制的优势,还能降低安全投入成本.