Contol Fuentes de Corriente VF - Laboratorio Nacional de Fusión
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1. ANSP O e AA RE E gt Ego x PAPEN ast i E A aaa 3 o oe A lactde 9 nia 1 paa MARCIO AED MNN PR PV Continuity aire gt AI O RN e al o COS Sn PIP gt mts Tabla 10 Resumen de Comandos El amper metro dispone de dos displays para realizar diferentes medidas a cada uno se accede por los comandos S1 6 S2 La sintaxis es Sn lt f gt lt r gt lt x gt donde 20 o n es el numero del display puede ser 1 2 o P especifica la funci n de medida o r especifica el rango de medida o x especifica el radio de lectura Comandos de respuesta RO Este comando se env a del ordenador al amper metro para que devuelva el valor actual del display El amper metro responde con una cadena de caracteres de 10 d gitos La sintaxis es la siguiente lt h1h2 gt lt g1g2 gt lt v gt lt x gt lt f1 gt lt r1 gt lt f2 gt lt r2 gt Donde cada uno representa o lt h1h2 gt tabla 11 n lt h1 gt Modo dB Off ES a Tabla 11 Comandos de respuesta lt hjhz gt al recibir RO o lt glg2 gt tabla 12 AAA he LT JE 4 Lectura Hold Off On 2 lod al o mm forjo Tabla 12 Comandos de respuesta lt g g2 gt al recibir RO 21 o lt v gt Puede tomar los valores del O al 3 y se usa para representar la intensidad del display de menos a mas intensidad o lt x gt Indica el estado del radio de lectura del amper metro Pueden tomar los siguiente2. TJ lo m s cerca posible de los girotrones De esta forma se eliminan de la sala de control de ECRH las fuentes de alta tensi n aislando las se ales mediante fibra ptica Adem s se libera espacio en los racks de la sala de control necesario a medida que se implementan mejoras en el sistema Tambi n permitir en un futuro tener una adquisici n automatizada de todos los par metros del sistema de ECRH en el momento del pulso Todos los programas se han probado y verificado en la sala de control durante un periodo de 3 meses depurando y solventando los errores que se han ido identificando Se ha creado adem s una p gina web donde se puede visualizar el panel frontal de los programas de control 26 7 AGRADECIMIENTOS Agradecemos la colaboraci n del Dr Ing G nter Miller por su inestimable ayuda a la hora de realizar sugerencias en este trabajo al Dr J M Fontdecaba por sus revisiones al documento y al Dr A Cappa por sus comentarios Tambi n estamos agradecidos al grupo de electr nica del Laboratorio Nacional de Fusi n y especialmente a Antonio L pez S nchez Quisiera destacar la magn fica ayuda prestada por Javier Encabo Fern ndez al que personalmente le debo el haberme abierto los ojos en los momentos m s tediosos y delicados de la programaci n 21 8 REFERENCIAS 1 V Erckmann and U Gasparino Electron cyclotron resonance heating and current drive in toroidal fusion plasmas Plasma Phys Control Fusion
3. by a current source This document describes the current source control as well as the high precision ammeters control These ammeters measure the current in the superconducting coils The user interface and the programming of the control system are described The comunication beetwen devices is also explained KEYWORDS CONTROL SYSTEMS GYROTRONS PLASMA HEATING INDICE pad COM DN A tame etre atnees ntti cee erent Re et erent ee er eR l COMUNICACI N ENTRE LOS DISPOSITIVOS cocccccocicocononininononinininoninonononininaninos 4 Dink A NAS 4 22 COMSUCCION Cel cable ar adds 5 2 2 1 Caracter sticas particulares de las fuentes de corriente ccccoooonocnccnnnnnnnnnnnno 6 2 2 2 Caracter sticas particulares de los amper metros digitales oocccccncccnnn mo 7 MANUAL DE USUARIO OPERACI N csccsssssssessessesseesessecsecsecsecucsueenesnesneseessenes 8 3 1 Control fuente de corriente girotr n 1 y girotr n 2 ooooonnnnncncncnnnnnnonnnnnnnnnnnnnonon 9 32 2 Control fuente de CORMENtS SITO TONO ic 11 O O 12 MANUAL DE PROGRAMADOR ata ini devetweeteatt hacdecaberttoatevences 14 4 1 Fuente de corriente girotr n 1 y glrotr n Z ccccccooononnnncnnnnnnnnnnnnonnnnnnnnnnnonananononss 14 Atl Comandos de CONTO a isc 14 AZ Desarrolo de la aplicacion illa 16 4 2 Ruente de corone CIRO ON ta ais 17 AD ol Comandos de COMMON escrit 17 4 2 2 Desarrollo de la ApH Ca Ci OM usada ti 18 AD 4Amper metro de precisi
4. control fuente de corriente girotr n I Descripci n de cada uno de los tems 1 Selecci n del modo de control Hay cuatro modos e Local y Bloqueado Es la opci n por defecto al arrancar solo se puede Sel Se Be 8 8 ee a ll ESL oS E ASA EAS Ne Local y Bloqueado Remoto y Bloqueado esta bloqueado Local y Desbloqueado F lt Remoto y Desbloqueado operar desde el panel frontal y el modo remoto e Remoto y Bloqueado Se opera desde el control a remoto y no se puede operar en el panel frontal e Local y Desbloqueado Se opera desde el panel frontal y se puede adquirir datos desde el modo remoto e Remoto y Desbloqueado Se opera desde el panel remoto aunque tambi n se pueden variar par metros desde el panel frontal 2 Actividad e Hold Mantiene fijo el valor de la corriente Hold to Cera to set Point ppd e To set point Manda el valor de corriente fijado en el punto 7 e To cero Pone a cero el valor de la corriente 3 Indicador de actividad El piloto encendido indica en QU map cag ara a o actividad se encuentra la fuente 4 Indicadores de estado e Clamped Si se ilumina de color rojo indica que se ha clamped producido un error y la fuente bloquea la corriente a su valor MY Quenched actual Q Estado Fuente e Quenched Si se ilumina de color rojo indica que la fuente ha detectado una bajada repentina de corriente Es un evento muy poco frecuente Si se produce la fu
5. el ctrico ptico RS232 fibra ptica El esquema del mismo se puede ver en la figura 8 F2 T3 BRIDGE U17 LM7805C TO220 FUSE TRAN_HM31 220 V N Figura 8 Esquema fuente de alimentaci n 5 Vcc 2 2 2 Caracter sticas particulares de los amper metros digitales Los tres amper metros digitales BK PRECISION 5491 5492 vienen provistos de un conector serie de 9 pines en su panel trasero La unidad est configurada como DCE Data comumunication equipment y est conectada directamente a un ordenador configurado como DTE Data termination equipment Si en alg n caso el ordenador se configura como DCE la unidad como DTE hay que intercambiar los pines 2 y 3 Podemos observar en la figura 9 la conexi n entre ambos dispositivos Meter Null Modem Cable PC O 0 0 O DCD RXD 2 2 Q 2 RXD TXD 3 O 6 0 TXD DTR 4 4 Q o DTR GND G a10 Q Q GND DSR 6 6 6 6 DSR y td 0 tu RTS 8 8 8 8 CTS O ts O RI Figura 9 Esquema de interconexi n de pines entre el PC y el amper metro digital Los amper metros digitales en la comunicaci n RS232 no utilizan las l neas de control de flujo de datos modem control solamente necesitan los pines 2 3 y 5 del conector DB9 3 MANUAL DE USUARIO OPERACION Para iniciar los programas de control en primer lugar hay que poner en funcionamiento las fuentes de corrientes y los amperimetros digitales de precision En segundo lugar hay que
6. est n implementados todos los comandos del panel frontal que hay en el amper metro 4 4 Fuentes de corrientes y amper metros digitales Se crea una estructura do while donde se realizan una serie de acciones dentro de la estructura y sale de la misma cuando cumple una serie de condiciones Las acciones que se ejecutan dentro de esa estructura son e Configuraci n de la fuente de corriente Se env a una serie de datos a la fuente de corriente y la fuente devuelve unos datos que son procesados y mostrados por el panel frontal e Configuraci n del amper metro digital Se env a un conjunto de datos de configuraci n y el amper metro nos devuelve los datos correspondientes a la medida que necesitamos En el programa de control del amper metro se han implementado todos los comandos necesarios para el control de todas las funciones que se pueden realizar en modo local e Control de comunicaci n Nada m s iniciar la aplicaci n tanto del amper metro como de la fuente de corriente se comprueba si hay comunicaci n entre el dispositivo y el ordenador Una forma de comprobarlo es enviarle a cada dispositivo un comando pidi ndole que env e el n mero de versi n El ordenador cuando recibe el n mero de versi n lo compara con una constante versi n real del aparato si no cambia es que la comunicaci n es correcta pero si no recibe nada salta una alarma de comunicaci n err nea e Control de errores Si hay alg n error interno de
7. la fuente o si se pierde superconductividad en la bobina la fuente de corriente lo detecta y env a una alarma de c mo solucionar el problema Cada vez que el programa realiza la estructura do while hay un indicador de color amarillo que muestra el refresco del programa 23 Una vez terminado el programa de control de cada uno de los dispositivos se genera un ejecutable junto con su instalador para cada dispositivo de esta manera la ejecuci n no depende de la disponibilidad de Labview de la red 24 5 VISUALIZACION REMOTA Se ha creado una pagina web donde se puede visualizar el panel frontal de los programas de control como puede verse en la figura 16 Para acceder a la pagina es necesaria una contrase a que deber ser solicitada al departamento de ECRH La URL Uniform Resource Locator donde podremos visualizar todos estos controles es e http cmt1500 ciemat es ccmg htm F del campo magn tico de los girotrones G1 G2 63 Microsolt Internet Explorer proporcionado por CERT 200i Figura 16 Sistema de visualizaci n v a web 25 6 CONCLUSIONES Se ha desarrollado un sistema de controlen Labview 7 0 para las fuentes de corriente que controlan el campo magn tico y los amper metros digitales de alta precisi n que miden la corriente real en la bobina superconductora de cada uno de los girotrones del TJ IL El desarrollo de este control va a permitir instalar las fuentes de corriente dentro de la nave del
8. n GIS ILA ii Mua A 18 ole Comandos de CODE Ol aitor 19 43 2 Desarrolo de la aplicacion a ea 22 4 4 Fuentes de corrientes y amper metros digitales cocccccnnnononnnnnonnnnnonononinnnnnss 23 VISUALIZACI N REMOTA ias 25 CONCLUSIONES reier HS 26 AGRADECIMIENTOS namina pia 21 REFERENCIAS ocior a E E 28 1 INTRODUCCION Mediante el sistema de calentamiento ECRH Electron Cyclotron Resonance Heating 1 se inyectan ondas electromagn ticas a la frecuencia de resonancia de los electrones en la camara de vac o del stellarator TJ If 2 para generar y calentar los plasmas La potencia de microondas se genera en dos girotrones 3 y posteriormente es transmitida por dos l neas de transmisi n cuasr pticas hasta la c mara de vac o 4 Los girotrones del sistema de ECRH Gl y G2 tienen las siguientes caracter sticas e Frecuencia de la radiaci n de salida 53 2 GHz correspondiente al segundo arm nico de la frecuencia de giro de los electrones en el plasma e M xima duraci n de pulso de 1 s e Potencia m xima de 300 kW e Tipo triodo controlados por un modulador de nodo e Voltaje de operaci n 70 kV y corriente de haz 15 A e Campo magn tico en la bobina superconductora 2 T Actualmente se est poniendo en marcha un sistema de calentamiento mediante modos de Bernstein 5 El girotr n G3 de este sistema tiene las siguientes caracter sticas e Frecuencia de radiaci n de 28 GHz correspondiente al primer arm n
9. se hareamado corredtomente 5ivuetha a perecer dale obra ez a DE yal sigue apareciendo repita los pasos dell al Figura 14 Mensaje de error interno fuente de corriente girotr n l e Error interno fuente de corriente G3 Indica que ha recibido datos err neos como indica la figura 15 iii ATENCI N ERROR INTERNO FUENTE DE CORRIENTE Gall La fuente ha recibido un comando no v lido si el error persiste cierra el programa y bralo de nuevo Figura 15 Mensaje de error interno fuente de corriente girotr n 3 13 4 MANUAL DE PROGRAMADOR Se han creado diversas subrutinas de las cuales hay cuatro principales fuente de corriente G1 fuente de corriente G2 fuente de corriente G3 y amperimetro digital que se encargan del control de cada uno de los dispositivos 4 1 Fuente de corriente girotr n 1 y girotr n 2 Hay que configurar tanto en la fuente como en el ordenador una serie de par metros para que la comunicaci n se haga de la forma correcta El puerto de comunicaciones serie RS232 seg n el manual de usuario 7 debe tener los siguientes par metros 9600 8 N 2 n 9600 baudios 8 bits no paridad 2 bits stop no control de flujo 4 1 1 Comandos de control Se dividen en dos categor as 1 Comandos de monitor Siempre son reconocidos por la fuente en modo remoto y local Los clasificamos en e Set Control Cn Cambia el modo de controlar la fuente local o remoto El estado por defecto al en
10. 1994 1869 1962 2 E Ascasibar et al Overview of TJ II heliac results 2001 Fusion Engineering and Design Vol 56 3 V Flyagin V Gaponov M Petelin The gyrotron Microwave theory and techniques 1977 Vol 25 514 521 4 A Fernandez et al Design of the upgraded TJ II quastoptical transmission line Int J of Infrared and Millimeter Waves 2001 Vol 22 649 660 5 A Fern ndez et al The design of an electron Bernstein Waves heating system for the TJ II stellarator Fusion Science and Technology 2004 Vol 46 335 341 6 PALACIOS Enrique REMIRO Fernando LOPEZ Lucas J Microcontrolador PICI6F S84 Desarrollo de proyectos Editorial RA MA Cap tulo 20 pag 305 312 ISBN 84 7897 600 0 7 Research Instruments OXFORD Superconducting magnet power supply PS120 3 File reference CBG03 DOC England September 1995 8 F uG Elektronik GmbH Technical Manual Low Voltage Power Supplies NTS 150M 3 Serial number 12787 01 01 Germany September 2003 9 BK Precision Instruction Manual Digit Dual Display Bench Multimeter P N 481 408 9 001 Taiwan March 1998 28
11. CONTROL DE LAS FUENTES DE CORRIENTE DE LAS BOBINAS SUPERCONDUCTORAS DE LOS GIROTRONES DEL TJ Il A Ros A Fern ndez A Tolkachev G Catal n 30 PP 16 FIGS 13 TABLES 9 REFERENCES Resumen El sistema de calentamiento ECRH del stellarator TJ II consta de dos girotrones que suministran una potencia m xima de 300 kW a la frecuencia de 53 2 GHz Otro girotron de 28 GHz se va a utilizar en el sistema de calentamiento mediante modos de Bernstein Para conseguir la frecuencia adecuada los girotrones necesitan un campo magn tico del orden de varios teslas ste se consigue con una bobina superconductora alimentada por una fuente de corriente En este documento se describe el desarrollo del control de dichas fuentes y de los amper metros de alta precisi n que miden la corriente en las bobinas de los tres girotrones Se describe tanto la interfaz de usuario como la programaci n del sistema de control y la comunicaci n entre los dispositivos CONTROL OF THE SUPERCONDUCTING MAGNETS CURRENT POWER SUPPLIES OF THE TJ II GYROTRONS A Ros A Fernandez A Tolkachev G Catalan Abstract The TJ If ECRH heating system consists of two gyrotrons which can deliver a maximum power of 300 kW at a frequency of 53 2 GHz Another 28 GHz gyrotron 1s going to be used in the Bernstein waves heating system In order to get the requiered frequency the gyrotrons need and homegeneous magnetic field of several teslas which is generated by a superconducting coil field
12. Esta corriente es la que circula por la bobina y la mide un amper metro o A 9 Di logo control de comunicaci n Muestra tanto los errores como el estado del amper metro gt Lectura realizada lt 10 10 Salir 2 0 11 Info 3 3 Alarmas Se han implementado varios tipos de alarma tanto sonoras como visuales Cada alarma va asociada a un tipo de error Siempre que se active una alarma sonar una sirena junto con el tipo de error saldr una ventana guiada para que el operador pueda solucionar el error Las alarmas que se han implementado son e Error de comunicaci n fuente de corriente Indica que no hay comunicaci n entre el ordenador y la fuente de corriente del girotr n Muestra la ventana que hay en la figura 13 para que el operador pueda solucionar el tipo de error 12 al 111 ATENCI N ERROR DE COMUNICACI N FUENTE DE CORRIENTE GLI a Ta perdido conan caci n en is dl Ordenador Y la fuentes de Cer ig it Gl debera maba ls gud eri bes pasos Je Puls meras wees el boton CIEELR siegha a sobr la meara ventana es que no har comunicaci n entre a PC la kartea de coments 31 Sle rertans hs descarado etn error ce ha producido poros aquien ha bocado algun boton de a fusta de comanda Ze erige las cone stones sedis y les Fibres pticas entre smbos d posos e puerto de comurma cones de ls heie de comerte Gl es d CAI CROAT J 3 Enel caso de que ge ap ar edendo el miso error cser la aplicac
13. RESULT gt lt CR gt lt LF gt lt Comando Respuesta gt lt CR gt lt LF gt Donde CR es un Retorno de Carro y LF es Final de Linea 4 3 1 Comandos de control Los comandos de control los agrupamos en tres tipos comandos llave set command y comandos de respuesta e Comandos llave Se han implementado 18 comandos para controlar el panel frontal del amper metro los cuales los encontramos en la tabla 9 Equivalencia en el panel frontal AS T is ao ML IS A vis ve al A render Tabla 9 Comandos llave 19 Set Commands Con este comando se configura el rango las funciones de medida y el rango de lectura del amperimetro En la tabla 10 hay un resumen general de todos los comandos set commands Function e raat ts or lt 2 gt 1 2 3 4 5 6 7 TIRES 6 Nae 9 O A mameet n E I OPN AAR a ia T DI YE A MPT A gt MES A T N FANIE TU LGA RE ORAM BOSA RE MANE LIA AAA at VE 1200Hz 1200Hz 42kHz 4 2kHz 120kHz 120kHz tamiz IMH OE GT 7 SRT Sete AAA LE LE IATA GTA G 120mV CEAT 2 ay t2v any E He I OT DET SAI POY Tool 420V 4000Y 750V 750Y 12mA 40m 420 420m Heyl 1 24 Y 12A l 12A P a ADA ARA MS E CAS A RR a ARICA AECA A AA menace aaa aaan PLEIN ul 4200 4000 4 cp Tao L aka ES 4250 300 _ 12002 400KO 3 42M MQ oa TMO soma 3 pa 120M0 300M0 E O ot Applicable For Modol A only a ee eee A MA Pe AM ee A AA a AAN E E A p ME RA LISA A E
14. antalla que aparece en el monitor es la mostrada en la figura 12 Control campe magn tica GS Fis Edt Operate Took roms Windom Helo Figura 12 Panel de control fuente de corriente girotr n 3 Descripci n de cada uno de los items 1 Encendido y apagado o 2 Reset Resetea la fuente y pone los valores por defecto 3 Set point voltaje Se introduce el valor de tensi n Puede hacerse con la barra o introduciendo el valor en la ventana Al pulsar los botones aumenta o disminuye el valor en 1 mil sima 4 Set point corriente de entrada Se introduce el valor de corriente deseada en amperios Puede hacerse con la barra o introduciendo el valor num rico en la ventana Al pulsar los botones aumenta o disminuye el valor en 1 mil sima 5 Indicadores de estado e Switch on Indica si la fuente est encendida verde o apagada rojo con un testigo luminoso e Control por voltaje Indica que no hay suficiente 11 voltaje para la corriente puesta en el setpoint Se debe variar el voltaje para poder llegar a la corriente deseada e Control por corriente Indica que hay suficiente voltaje para obtener la corriente puesta en el setpoint e Error Indica en el display el tipo de error 6 Voltaje de salida Muestra el valor de voltaje a la salida de la fuente 7 Corriente salida Muestra el valor de corriente a la salida de la Fuente A fuente 8 Medida de la corriente en la bobina
15. ar que el control de cada dispositivo va asignado a un puerto de comunicaciones serie y a su vez a cada uno de los girotrones se le ha asociado un color fundamental RGB Red Green Blue para poder identificar con un simple golpe de vista el sistema que se controla y facilitar la labor del operador Para que se realice una comunicaci n entre dos dispositivos sin control de flujo es suficiente con tres l neas e Linea de transmisi n TxD Transmitted Data e L nea de recepci n RxD Received Data e Pin de masa SG Signal Ground 2 2 Construcci n del cable En este apartado se describe el tipo de conexi n disponible en los dispositivos que se van a controlar as como su cableado y la asignaci n de pines Entre el ordenador y cada dispositivo hay un conversor el ctrico ptico y ptico el ctrico Los conversores el ctrico ptico est n en la sala de control mientras que los conversores ptico el ctrico estar n en la nave experimental Las conexiones se efect an entre el ordenador de control desde su tarjeta de expansi n RS232 hasta cada dispositivo Los conversores son totalmente transparentes a las se ales enviadas o recibidas El ordenador que se encarga del control de todos estos dispositivos tiene las siguientes caracter sticas e Procesador Pentium IV a 2 4 GHz con 512 Mb de memoria RAM Random Acces Memory DDR Doble Data Rate e Plataforma de trabajo CENTT 2000 Computaci n en un ENtorno Integrado d
16. cender la fuente es el CO seg n la tabla 2 MS Local y bloqueado Cl Remoto y bloqueado Local y desbloqueado C3 Remoto y desbloqueado Tabla 2 Comandos Set Control e Protocolo de comunicaci n Qn Define el protocolo de comunicacion El protocolo por defecto al encender la fuente es el QO seg n la tabla 3 Comando Descripci n Env a final de l nea lt LF gt despu s de un retorno de carro lt CR gt Q16 Protocolo reducido PS126 QIS Protocolo reducido y lt LF gt despu s de lt CR gt Tabla 3 Comandos de control 14 Lectura de parametros Rnn Lee los parametros de la fuente segun el comando enviado como muestra en la tabla 4 7 Medida de corriente Medida de voltaje Medida campo magn tico Lectura Corriente SetPoint indicado A p RO Lectura corriente de subida A Min Tabla 4 Comandos de control Lectura de la versi n V Este comando no requiere ning n par metro Devuelve un mensaje indicando el tipo de instrumento y n mero de versi n del software Estado del sistema X Examina los comandos permitidos del ordenador para leer el estado de la fuente de corriente No requiere ning n par metro y devuelve una cadena de 153 caracteres de la siguiente forma XmnAnCnHnMmnPmn Los d gitos m y n tienen el siguiente significado o Xmn Estado del Sistema m 0 Normal m Quenched m 2 Sobre calentamiento m 4 Calentando n 0 Normal n Voltaje l m
17. do el valor de corriente de set point El programa saldr del bucle cuando la comunicaci n no sea correcta exista alg n error interno en la fuente de corriente o en el amper metro o se pulse el bot n de salir del programa 16 4 2 Fuente de corriente girotr n 3 Seg n el manual de usuario de la fuente de corriente FuG 8 h configuraci n cl puerto serie es la siguiente 9600 8 N 1 n 9600 baudios 8 bits no paridad 1 bit stop no control de flujo 4 2 1 Comandos de control En las tablas siguientes se muestran todos los comandos que han sido usados para el control en Labview de la fuente de corriente FuG NTS 150M Se ha dividido en dos tablas comandos tabla de control y comandos tabla de estado tabla 6 y tabla 7 respectivamente Comandos tabla de control En esta tabla se muestran todos los comandos de control Una vez que la fuente recibe los comandos no devuelve ning n par metro de confirmaci n al ordenador Comandos de ES Descripci n control anteriores si anteriormente se ha mandado el comando G1 Corriente de set point donde n es la corriente en el formato coma flotante Voltaje de Set point donde n es el voltaje en el formato de coma flotante Tabla 6 Comandos de control Comando que indica a la fuente la ejecuci n de todas los comandos Comandos tabla de estado En esta tabla se muestran los comandos que se le env a a la fuente para saber en qu estado se encuentra y los valores que e
18. e Trabajo del CIEMAT e Programa de control desarrollado en Labview 7 0 instalado desde CENTT Computer Male DE25 Female DEE Fuente de Corriente O Interface polimetro digital Cable Pa e ece j Data Data Terminal Orcutt eminating Equiprin ernt Equiprn ent Figura 6 Conexion entre el ordenador y dispositivos a controlar 2 2 1 Caracteristicas particulares de las fuentes de corriente Las fuentes de corriente Oxford PS120 3 y FuG NTS 150M 3 vienen provistas de un conector hembra serie de 25 pines en su panel trasero Las unidades estan configuradas como DCE Pata Comunication Equipment y est n conectadas directamente a un ordenador configurado como DTE Data Termination Equipment como puede observarse en la figura 6 Si en alg n caso el ordenador se configura como DCE o la unidad como DTE hay que intercambiar los pines 2 y 3 Podemos observar en la figura 7 la conexi n entre ambos dispositivos Las fuentes de Corriente en la comunicaci n RS232 no utilizan las l neas de control de flujo de datos modem control solamente necesita los pines 2 3 y 7 del conector DB25 seg n muestra la figura 7 Fuente de Corriente PC COM Figura 7 Esquema de conexi n de pines entre el ordenador y las fuentes de corriente En la fuente de corriente FuG NTS 150M 3 se ha instalado internamente una fuente de alimentaci n de 5 Vcc para alimentar el puerto de comunicaciones RS232 Esta fuente de tensi n alimentar un conversor
19. encender el ordenador de control e iniciar la sesi n en la cuenta CENIT Se introduce en nombre de usuario y la contrase a y autom ticamente se inician los programas de control del campo magn tico de los girotrones que previamente han sido instalados en el PC y generados sus ejecutables obteniendo por pantalla una imagen similar a la figura 10 ART A bed Lt Figura 10 Paneles de control de las fuentes de corriente y los amper metros digitales Los programas del control del campo magn tico de los girotrones 1 y 2 son id nticos mientras que el tercero es diferente esto es debido a que las fuentes de corriente son distintas La comunicaci n entre dispositivos es serie se utiliza el Standard RS232 y no se emplea el control de flujo de datos Los programas tienen un peque o retardo aproximadamente de 1 segundo debido a la velocidad del puerto serie y al n mero de comandos enviados y recibidos Uno de los pilotos de la pantalla indica el refresco del programa 3 1 Control fuente de corriente girotr n 1 y girotr n 2 La primera pantalla que aparece en el monitor es la mostrada en la figura 11 Como se ha comentado antes las fuentes de corriente del G1 y del G2 son id nticas por lo que el control es el mismo s lo cambia el n mero del puerto de comunicaci n las letras y el color para distinguirla de la otra fuente 1 542 Costra campa mapeo GI Edt perte Took Grosse Hep Fees tenta tw MT Figura 11 Panel de
20. ente de corriente toma el control e ir r pidamente a cero e Estado Fuente Si se ilumina de color rojo la fuente detecta que hay un calentamiento en la bobina Corriente de Subida 5 Corriente de subida Devuelve el valor en amperios minuto de la E pm velocidad de subida de corriente 6 Testigos del modo de control Los pilotos de color verde indican en que e modo de control se encuentra seg n el punto 1 Refresco indica que est comunic ndose con la fuente de corriente para actualizar los datos bA Diet 7 Set point corriente de entrada Se introduce el valor de corriente deseada D en amperios Puede hacerse con la barra o introduciendo el valor en la ventana Al pulsar los botones aumenta o disminuye el valor en 1 mil sima o 8 Medidas de la fuente de corriente Se ala el valor de la corriente y Medida Resistencia Ohm voltaje de salida de la fuente Calcula a partir de estos dos valores la 1o 024659 A g i Medida Tensi n Fuente resistencia equivalente de la bobina ey Medida Corriente Fuente 32 39 a 9 Medida de la corriente en la bobina Esta medida la realiza el amper metro y es la corriente que circula por la bobina Medida Corriente Bobina A 10 Di logo control de comunicaci n Muestra tanto los errores como el estado del amper metro 11 Salir we gt Lectura realizada lt 10 12 Info INFO 10 3 2 Control fuente de corriente girotr n 3 La primera p
21. i n pulsando e bot n ACEPTAR que her em pAb ventana canman Figura 13 Mensaje de error de comunicaci n del girotr n 1 En los otros dos controles del campo magn tico aparece la misma ventana pero con referencia a sus propios cables y conexiones tal como est n definidas en la tabla 3 e Error interno fuente de corriente Gl o G2 Indica que ha ocurrido un error interno en la fuente de corriente La bobina pierde la superconductividad y hay que rearmar la fuente para ello se siguen los pasos que muestra la figura 14 iH ATENCI N ERROR INTERNO PUENTE DE CORRIENTE Gi Sa pierde b superconducthidad y hay que resama la Fuente pera alo sa debe de seguir los guientes pesos 1 No cere el programs de control Ay es por el intercomunceador s estamos en operaci n que hay un problems cor la Fuente de cordance del GL y bardaremos 20 minutos enresobeeric 2 Debes resetear la Fuente de cormente sl Para resetearda hay que desconectada de la toma de red 220 Hac pare elo hay que pulser fisicamente sobre el intemuptor ONOFF apagar y woluer a encender que hay a la derecha de ls propis fuente Da mual que ls fuente banga uns comente mercedes en el dspler har que apagada Y voberla encender 3 Uns vez resetesds gules sobre el boton OF que hey sobre ests ventas pa a resteblecer ls comunicaci n 51 todo haida bien el bestigo luninoso Estado Fuente debe de cambiar de color rojo a verde d Jm uva 9 Salk esta ventana la fuente
22. ico e M xima duraci n de pulso de 100 ms e Potencia m xima de 300 kW e Tipo diodo e Voltaje de operaci n 70 kV y corriente de haz 18 A e Campo magn tico en la bobina superconductora 1 T En la figura 1 se observan las partes de un girotr n gen rico y una fotograf a de uno de los girotrones de 53 2 GHz del sistema de ECRH Las microondas se generan en la cavidad resonante con la presencia de un campo magn tico homog neo que establece la frecuencia de la radiaci n Dicho campo est generado por una bobina superconductora que se encuentra en un criostato Este criostato est formado por varias cavidades una cavidad de helio l quido otra de nitr geno l quido y una c mara de vac o entre ambas Esto se utiliza para minimizar la cantidad de helio l quido necesaria para mantener la temperatura umbral de superconductividad y minimizar as los costes En la figura 2 podemos observar un corte transversal de la bobina junto con el criostato y una fotograf a del criostato utilizado en el G3 1 Canon de electrones 2 Cavidad resonante 3 Bobina superconductora 4 Ventana 5 Sistema de espejos 6 Colector Figura 1 Izqda Estructura interna de un girotr n Drcha Fotografia de uno de los girotrones actualmente en operaci n 1 Bobina 2 Conexi n bobina 3 Helio 4 Vac o 5 Nitr geno 6 Girotron Figura 2 Izqda Estructura interna de un criostato Drcha Fotografia de uno de l
23. ite positivo n 2 Voltaje l mite negativo n 4 Limite de corriente negativa n 8 L mite de corriente negativa o An Actividad n 0 Hold n To set point n 2 To cero n 4 Clamped 15 o Cn Estado local o remoto n 0 Local y bloqueado n Remoto y bloqueado n 2 Local y desbloqueado n 4 Remoto y desbloqueado n 5 Modo autom tico 2 Comandos de control S lo son reconocidos en modo remoto Los clasificamos en e Control de actividad An Activa los comandos correspondientes a hold Set point y cero del panel frontal Los posibles valores de n son tabla 5 Comando Descripci n Tabla 5 Comandos de control e Control de corriente Innnnn Este comando indica a la fuente el setpoint de corriente deseado El par metro nnnnn es la corriente requerida e Control de modo Mn Este comando muestra el tipo de dato que muestra por el display campo magn tico o corriente Por defecto en el programa se env a el comando M6 amperios e Control corriente de subida Snnnnn Este comando controla la corriente de subida en amperios por minuto 4 1 2 Desarrollo de la aplicaci n Nada m s iniciar el programa este se introduce en un bucle Do while el cual comprueba que haya comunicaci n luego env a una secuencia de comandos a la fuente para que devuelva el estado en el que se encuentra y posteriormente detecta si se ha pulsado alg n bot n o se ha cambia
24. os criostatos actualmente en operacion Como se puede observar en la figura 3 cada girotr n cuenta con una fuente de corriente para inducir el campo magn tico a trav s de la bobina superconductora Tambi n cuenta con un amperimetro para medir la corriente exacta que circula por la bobina Cada amper metro est conectado a un shunt donde se mide la tensi n en mV en bornes de una resistencia de 1m Cada mV medido corresponde a 1 A en la bobina Estos amper metros digitales de alta precisi n son de cinco d gitos y medio con posibilidad de controlarlos v a remota a trav s del puerto RS232 La marca es BK PRECISION y el modelo 5491 5492 al gp AN SN R 10 ei 9 52 ly A A me e N A AO CRIOSTATO 4 _ FUENTE DE m CORRIENTE Figura 3 Esquema de la conexi n entre los dispositivos Las caracter sticas m s relevantes de las fuentes de corriente que controlan el campo magn tico de los girotrones son gt Fuente de corriente marca OXFORD modelo PS120 3 versi n del firmware interno PS2 88 gt Maxima corriente de 120 A para un voltaje de 3V gt Todas las funciones de control pueden ser controladas v a RS232 en modo remoto gt Posibilidad de operar tanto en modo local como en modo remoto La fuente de corriente del girotr n de 28GHz G3 es otro modelo distinto de fuente que tiene las siguientes caracter sticas gt Fuente de corriente marca FuG tipo NTS 150M 3 gt Ma
25. rdenador con un m dem por lo que los conectores DB 23 tienen muchas patillas que en otro tipo de aplicaciones no se utilizan como es en el caso del control de las fuentes de corrientes objeto de este trabajo y en las que es m s com n utilizar el conector tipo DB 9 Cada una de las patillas del conector RS232 tiene una funci n especificada por la norma Hay unos terminales por los que se transmiten y reciben datos y otros que controlan el flujo y cierre de comunicaci n 6 Se han empleado los puertos serie del ordenador para comunicar los distintos dispositivos fuentes de corrientes y amper metros digitales con la CPU Central Processing Unit Una de las principales caracter sticas de estos puertos es que son as ncronos y la transmisi n de datos es lenta Se ha elegido este tipo de puerto por su f cil manejo y bajo coste Como se ha comentado antes la velocidad es lenta pero ste no es un problema ya que las aplicaciones desarrolladas no necesitan una transferencia de datos muy grande Para cada dispositivo a controlar se utiliza un puerto de comunicaci n serie Se tienen que controlar tres fuentes de corriente y tres amper metros por lo que har n falta seis puertos de comunicaci n serie Un ordenador viene provisto de uno o dos puertos serie seg n el modelo en concreto el ordenador que gobernar todos los dispositivos tiene solo uno Para un control de todos los elementos se adquiere e instala una tarjeta de expansi n PCI Pe
26. ripheral Component Interconnect con ocho puertos serie como puede verse en la figura 4 Se debe instalar el driver correspondiente de la tarjeta en el ordenador Una vez instalado con su correspondiente numeraci n de puertos se procede a la identificaci n de cada uno de ellos en referencia a su control 44 Puertos COM amp LPT me 121420 IC190C PCI S Port R5 232 Pork 1 COMS A 121420 IC190C PCI amp Port RS 232 Pork 2 COM4 jf 101420 IC190C PCI 8 Port RS 232 Port 3 COMS A 1214200 IC190C PCI A Port RS 232 Port 4 COM6 jf 101420 IC190C PCI 8 Port R5 232 Port 5 COM E 121420 IC190C PEI S Port R5 232 Pork 6 COME A 121420 12190 PCI A Port R5 232 Pork 7 COMO jf 101420 IC190C PCI 8 Port RS 232 Port 8 COM10 A Puerto de comunicaciones CoM A Puerto de impresora ECP LPT1 Figura 4 Tarjeta de expansi n de 8 puertos RS232 Figura 5 Esquema de asignaci n de puertos RS232 nicamente se utilizan los puertos de la tarjeta del uno al seis es decir del COM3 al COMS seg n se muestra en la figura 5 En la tabla 1 se identifica el dispositivo que se va a controlar con su puerto de comunicaciones Instrumento Girotr n Color Port 1 Com 3 Fuente Oxford PS120 3 l gt Gl Rojo Port 2 Com 4 Amper metro BK PRECISION Fuente Oxford PS120 3 G2 Verde Amper metro BK PRECISION Fuente FuG NTS 150M 3 Amper metro BK PRECISION Tabla 1 Esquema de asignaci n de puertos RS232 Cabe destac
27. s valores S M y F cada uno de ellos representa lento slow medio medium y r pido fast respectivamente o lt f1 gt lt f2 gt Indica la funci n de medida del primer y segundo display o lt rl gt 6 lt r2 gt Indica el rango de medida del display Puede tomar los valores del 1 al 7 seg n la tabla 13 Range Function lt f gt lt fg gt lt ry gt or lt r2 gt Med Rate Fast Rate 400mV 4V 40V 400V 1000V 400mV 4V 40V 400V 750V 400Q 4kQ 40kQ 400kQ 4MQ 40MQ 300MQ 40mA 120mA 1 24 P 12A o 2 5V B 1200Hz 1200Hz 12kHz 12kHz 120kHz 120kHz 1MHz 2 1MHz 2 400mV 4V 40V 400V 750V V ac dc 40mA 120mA 1 2A 12A A ac dc 4000 4kQ 40kQ 400kQ 4MQ 40MQ 300MQ Continuity Q 2 wire NOU WN Not Applicable 2 For Model A only Tabla 13 Rango de medida del display 8 4 3 2 Desarrollo de la aplicaci n Nada m s iniciar el programa se comprueba que hay comunicaci n luego se env an unos comandos para indicarle al amper metro que va a medir voltaje en mV se espera 5 22 segundos y se envia otro comando para marcarle el cero asi se evita errores de offset en la medida Todos los comandos que se envian al amperimetro tienen una respuesta seg n la tabla 8 acorde al tipo de dato recibido Seg n esta tabla realizamos una subrutina para el control de errores Si todo ha ido bien el programa sigue una funci n secuencia donde
28. st devolviendo Cada uno de estos comandos deber ser enviado junto con el car cter monitor trigger para obtener una respuesta de la fuente de corriente 17 Comandos de Descripci n estado NO BS Voltaje actual Tabla 7 Comandos de estado 4 2 2 Desarrollo de la aplicaci n El desarrollo de la aplicaci n de control de la fuente FuG se ha realizado de la misma manera que el de las fuentes Oxford Se ha utilizado la misma filosof a y estructura de programaci n salvo que los comandos son diferentes 4 3 Amper metro de precisi n digital Seg n el manual de usuario del ampe metro digital 9 la configuraci n del puerto serie es la siguiente 9600 8 N 1 n 9600 baudios 8 bits no paridad bit stop sin control de flujo El amper metro identifica cada comando recibido del ordenador con un car cter terminador Estos caracteres terminadores van acorde seg n la tabla 8 Todos los comandos que env a van seguidos de dos bytes de datos lt CR gt lt gt LF Comando ee Descripcion respuesta Inicializando estado del amperimetro El comando es ejecutado y no hay errores A gt AA Error en un par metro Se ha presionado el bot n del modo local S gt La funci n se est configurando Lectura del display no disponible Tabla 8 Comandos de respuesta amper metro 18 Despu s de realizar una medida el amperimetro devuelve un comando de respuesta que tendra el siguiente formato lt
29. xima corriente de 50 A para un voltaje de 3V gt Todas las funciones de control en modo local pueden ser controladas v a RS232 en modo remoto gt Posibilidad de operar tanto en modo local como en modo remoto En este informe se explica tanto el control como el m todo de programaci n de todos estos dispositivos El lenguaje de programaci n que se ha utilizado es el Labview 7 0 El objetivo de implementar el control remoto en estas fuentes es situar todos los dispositivos de alta tensi n y corriente dentro de la nave experimental para desacoplar galv nicamente mediante fibra ptica todas las se ales entre la sala de control y la nave experimental De esta manera la sala de control queda aislada de estos aparatos potencialmente peligrosos Se pueden adem s adquirir lo par metros referentes a las bobinas y se puede generar un registro de todos los par metros de ECRH 2 COMUNICACION ENTRE LOS DISPOSITIVOS 2 1 Puertos serie RS 232 La forma m s com n y sencilla de comunicar cualquier dispositivo con un ordenador es a trav s de su puerto serie el cual es compatible con el est ndar RS232 o EIA232 Est ndar En un ordenador puede haber varios puertos series normalmente denominados puertos de comunicaciones COM 1 y COM 2 Los puertos serie son accesibles mediante conectores La norma RS232 establece dos tipos de conectores llamados DB 25 de 25 pines y DB 9 de 9 pines machos y hembras Dicha norma se estableci para conectar un o
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