1　前言

       磁约束核聚变已在常规(非超导)托卡马克装置上取得了突破性的进展，其科学可行性已得到证实。各国正在竞相建造或计划建造大型超导托卡马克聚变实验装置。非圆截面超导托卡马克将成为未来稳态、安全、高效运行的托卡马克聚变反应堆提供宝贵的物理及工程技术基础。
　　
       1994年底，等离子体物理所成功地改建成我国第一台超导托卡马克装置HT-7及其附属系统，并于1995年初进行了首次放电实验。HT-7的建成使我国成为继法国、日本、俄罗斯之后世界上第四个拥有超导托卡马克装置的国家控制工程网版权所有，为我国核聚变研究走向世界前沿打下了坚实的基础。为了进一步推进我国在核聚变领域的研究，中国科学院在九五期间预期用1.6亿元的投资，在中国科学院等离子体物理研究所内，建造一个更大型的非圆截面超导托卡马克聚变实验装置(HT-7U)，计划于2002年左右建成并投入运行。届时中国将在磁约束核聚变研究领域进入世界前沿，并可更为平等、独立地参与国际交流、合作与竞争。

2　现有的HT-7数

据采集及控制系统
　　
       在现有的HT-7总控系统中，其数据采集部分是采用基于VAX/VMX CAMAC的总线系统。如图1所示。该系统在所有通道全部开启时CONTROL ENGINEERING China版权所有，其速度较慢，以至于一些快速反馈控制根本无法进行。其主要原因包括有：
　　
       (1)现有的这套基于VAX/VMS CAMAC串行总线，其最大数据传输速率只有5Mbytes/s，典型值只有3Mbytes/s。这种传输速率已对HT-7装置的实验带来了许多不利的影响。
　　
       (2)在HT-7上负责采集和存储数据的计算机是Micro VAX3300，这种VAX机型主要是用作小型工作站。如果登录的用户过多，就会使系统的速度变得很慢。由于在实验期间，各个诊断、控制组都想了解最新的实验数据情况，以便调整各自的采集模件参数和实验参数，这样大量的用户通过VAX终端或利用PC机仿终端登录到VAX33上，用绘图软件包将实验数据显示出来。这样就大量占用了VAX的有限资源，使得系统的采集速度下降。
　　
       (3)另外www.cechina.cn，在系统的采集网上，集中了大量的各种类型的计算机，它们在网上进行各种数据交换，同时VAX33还要定时将大量的采集数据向所区网上的VAX42上传送控制工程网版权所有，这势必造成网络的拥挤，使网上的数据传送速度下降。
　　
      上述三条，都会制约HT-7数据采集系统的采集速度，所以在HT-7U上必须在这三方面进行改造。

3　HT-7U对采集系统的需求分析
　　
      需求分析是HT-7U数据采集系统选型和设计的依据，根据HT-7U的实验要求和具体特点，作出如下需求分析。

3.1　功能需求
　　
(1)能产生系统所需的各种激励信号(如触发信号、时钟信号等)，并能对其进行实时控制；
　　
(2)具有实时采集和测量各种信号的能力；
　　
(3)具有对被测系统进行快速实时控制的能力；
　　
(4)能对采集的数据及过程进行记录、处理和存档，并具有自动故障诊断和保护的能力；
　　
(5)改进现有的总线结构，以提高数据获取速度；
　　
(6)对于HT-7U，预计数据采集通道将达到500路，其中100路采用交替采集以满足HT-7U准稳态放电运行时的要求；
　　
(7)在满足高速数据获取的前提下，组建HT-7U专用高速控制网，以增加系统对各种物理状态的控制能力。

3.2　结构需求
　　
      考虑到计算机、数据采集和控制技术、网络技术等相关领域的未来发展和系统今后的扩充、升级，整个HT-7U计算机系统应是一个大型分布式的系统CONTROL ENGINEERING China版权所有，这样有利于系统的重构、扩充和升级。

3.3　软件需求
　　
        HT-7U的计算机控制和数据采集及处理系统应配有丰富的支撑软件，要求有良好的用户界面，特别需要具有实时测控能力的软件开发平台。

3.4　可靠性需求
　　
(1)系统应具有高可靠性；
　　
(2)系统有良好的电磁兼容性和很强的抗干扰能力；
　　
(3)系统具有安全巡检和故障保护能力；
　　
(4)有良好的可维护性。

4　HT-7U数据采集系统总线选型考虑
　　
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