粒子加速器控制系统概述详解.ppt

76 1111 粒子加速器控制系统 内容提要 课程简介 粒子加速器控制系统概述 控制系统的基本概念 基于EPICS的控制系统基本结构图 课程内容 第一章 概述 第二章 前端控制器 第三章 网络与数据通信 第四章 EPICS简介 第五章 时间信息的获取与传输 第六章 上层物理应用软件 主要参考文献 刘松强，计算机控制系统的原理与方法，北京：科学出版社，2007. 赵籍九，尹兆生，粒子加速器技术，北京：高等教育出版社，2006. Proceedings of ICALEPCS, PAC, IPAC, EPAC, etc. http://accelconf.web.cern.ch/AccelConf/ EPICS home page，/epics/ 内容提要 课程简介 粒子加速器控制系统概述 控制系统的基本概念 LHC （Large Hadron Collider） ILC （International Linear Collider） SPring-8 (Super Photon ring-8 GeV) HLS (Hefei Light Source) 粒子加速器的特点（从控制角度） 分布范围广 设备数量大、种类多 离子源、磁铁、电源、真空、微波高频、束流注入引出、束流测量、辐射防护、水系统 … 环境复杂、部分区域电磁干扰严重 粒子加速器控制系统的任务 控制系统是将加速器各个子系统的联系起来、协调工作的纽带，也是加速器调试和运行的平台。 其任务为： 监控各种设备。 调节束流以实现物理目标。 粒子加速器控制系统的功能 设备的监测控制功能。在中央控制室或本地对各类设备实施开关、参数调整，在中央控制室监测设备状态及参数。 束流调节的手段，即调束软件，如束流闭轨全环校正、局部调整和慢反馈等。 以数据库为核心的信息管理系统，提供机器参数、历史数据等的查询、机器性能分析、故障报警和故障诊断等功能。 报警和联锁保护功能，确保设备和人员的安全。 时间系统，提供定时信号和时间同步信号。 粒子加速器控制系统的结构 粒子加速器控制系统的技术特点 基于网络的分布式计算机控制系统 规模庞大 控制对象数量大，种类繁多 部分区域电磁干扰强 多种技术的集成，涉及到电子学、数据采集和数字信号处理、计算机、自动控制、数据库、网络以及抗干扰和容错等技术，并与加速器物理密切相关。 粒子加速器控制系统的研究内容 以ICALEPCS2013国际会议所涉及内容为例 粒子加速器控制系统的设计要求 可用性（Availability）高 A=MTBF/（MTBF+MTTR）*100% 标准化（standardization）高 节约开发和维护成本 扩展性（flexibility）好 便于升级和扩展 开放性（openness）好 便于交流 粒子加速器控制系统的开发过程 粒子加速器控制系统开发环境的建立 选择开发工具 EPICS（Experimental Physics and Industrial Control System） TANGO（TAco Next Generation Objects ） DOOCS（The Distributed Object Oriented Control System） 购置Unix/Linux服务器 建立编译/交叉编译环境 安装远程登录软件（Exceed、Xmanager、ssh客户端等） 安装版本管理软件cvs、svn 粒子加速器控制系统的开发工具 EPICS 主页：/epics/ 用户：非常广泛 TANGO 主页：/ 主要用户： ESRF - European Synchrotron Radiation Facility, Grenoble, France SOLEIL - Soleil Synchrotron, Paris, France ELETTRA - Elettra Synchrotron, Trieste, Italy ALBA - Alba Synchrotron, Barcelona, Spain DESY - Petra III Synchrotron, Hamburg, Germany DOOCS 主页：http://tesla.desy.de/doocs/doocs.html 主要用户： DESY FLASH/European XFEL EPICS控制系统结构图 TANGO控制系统结构图 DOOCS控制系统结构图 粒子加速器控制系统结构的标准模型 内容提要 课程简介 粒子加速器控制系统概述 控制系统的基本概念 控制系统的定义及基本功能 定义： 用来管理、控制和监测其它设备或装置运行的系统 基本功能： 过程控制 状态监测 数据采集 设定值控制 闭环控制 控制系统的发展历