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极向场电源是Tokamak装置的一个核心的子系统,它为等离子体的产生、维持、约束、加热,以及等离子体的控制,提供必要的工程基础和控制手段。在放电实验过程中托卡马克电源会产生大量的实验数据,为了给实验人员提供分析电源运行状态及性能的实验数据,需要有可靠稳定的数据管理系统的支持。因此托卡马克电源的数据管理系统的设计实现有着极其重要的意义。 本文就作者承担的托卡马克电源数据管理系统的前期分析、设计、开发和测试工作展开论述。本文主要研究内容包括:数据管理系统同步方案的设计与测试;基于EPICS的数据采集系统的设计、开发与测试;基于MDSplus的数据存储系统的设计、开发与测试;控制系统操作节点的开发及测试。具体内容有: 1)对EAST PF电源原数据管理系统进行分析发现,其缺少分布式数据采集的同步系统,导致采集的数据零时刻和采样频率不同步。因此针对托卡马克数据管理系统设计了基于硬件I/O信号同步系统,实现了分布式数据采集的零时刻和采样频率同步。 2)设计了基于EPICS的数据采集系统。采用ASYN软件包实现了数据采集的驱动开发,减小了数据管理系统软件代码量;通过EPICS数据库存储重要参数和抽样的采集数据,实现了采集系统中重要参数的实时监控和实验数据的实时发布。 3)针对托卡马克装置脉冲实验的特点,设计了基于MDSplus的数据存储系统。集中式存储采集的定点数据,当数据被访问时才将定点数据转换成模拟数据进行发布,减少了存储的数据量,降低了对存储设备容量的要求。通过多线程双缓存技术解决了数据接收和数据存储速度不匹配问题,加快了程序执行效率,保证了数据的可靠连续存储。提出了MDSplus的分片存储和缩略节点机制,实现了数据的实时访问和发布。 4)采用状态机管理数据采集和数据存储的时序,保证了数据管理系统各个节点逻辑时序控制的一致性。 目前文章的研究成果已在EAST极向场电源系统实施,并于2015年冬季成功应用于EAST物理实验,经过近一年实验运行,验证了数据管理系统长期运行的可靠性能。实验过程每一炮实验数据能实时有效存储,并可实时查看。