基于EPICS的CSNS主剥离膜控制系统研究

现代大型实验物理和加速器装置中,EPICS这一控制系统组态软件工具集被越来越广泛的采用。主剥离膜是中国散裂中子源(CSNS)快循环同步加速器(RCS)的重要精密机械自动化设备,采用横河PLC系统搭建本地控制系统,实现主剥离膜的换膜运动及位置调整功能。文介绍了基于EPICS的CSNS主剥离膜控制系统的研究工作,EPICS系统通过网络与横河PLC系统以基于消息的方式共享数据,进而实现对主剥离膜装置的远程运动控制。     

基于嵌入式IOC的CSNS真空控制系统样机研制

在EPICS软件框架下搭建了一套中国散裂中子源(CSNS)真空控制系统样机.使用MOXA嵌入式工控机运行嵌入式Linux系统,并建立相应的EPICS系统,实现EPICS与真空设备(真空计和离子泵电源控制器)的接口.真空连锁保护系统则用横河PLC实现,并在该PLC的嵌入式Linux控制器模块上建立EPICS系统,使PLC中的数据直接纳入EPICS系统中.通过测试表明,该样机实时性较高且稳定可靠.     

基于EPICS的切束电源控制系统的研制

目前,世界上各大加速器广泛采用分布式集成开发软件EPICS来开发控制系统。CSNS低能传输线上的切束电源控制系统也同样基于它的基础之上开发。论文针对现有切束电源控制的需求,描述了切束电源控制系统的设计方案,并且详细介绍了EPICS应用在RTEMS-uC5282目标机平台上的开发过程。该控制系统的成功实现,不但解决了切束电源控制的需求,并为以后的EPICS控制系统的开发者提供了一种新的可行的IOC目标机运行平台。     

ADS注入器Ⅱ控制系统软件平台设计

加速器驱动的次临界系统(ADS)的强流质子加速器(ADS注入器Ⅱ)主要用于产生连续强流质子束,其控制系统需实现对现场加速器设备的远程参数调节和状态监测。整个控制系统基于分布式控制软件实验物理与工业控制系统(EPICS)架构设计。为实现各子系统软件开发平台之间的数据共享和信息通信,基于EPICS软件架构,采用共享内存、通道访问接口软件、CA Lab等多种方法实现各系统间的数据透明访问,提高了上层控制软件的远程诊断和集成控制能力。结果表明:整个软件平台运行可靠、稳定,完全满足目前注入器Ⅱ的调束和运行要求。     

基于千兆以太网的CSNS RCS射频分布式控制系统架构

中国散裂中子源(China Spallation Neutron Source,CSNS)快循环同步加速器的射频系统的远程控制系统采用基于千兆以太网的分布式体系结构,其软件架构使用国际加速器界广泛使用的开源软件工具EPICS(Experimental and Industrial Control System)进行开发。系统主要由CPCI低电平控制器、高功率四极管放大器和偏流源机器状态监控网络、联锁保护系统、中控中转服务器和人机交互界面组成。论文主要介绍了该系统的基本功能和拓扑结构,以及各个组成部分软硬件的设计和实现。     

强流质子加速器的束流损失读出系统的研究

介绍了强流质子加速器束流损失监测系统中束流损失读出系统的研究。束损读出系统硬件使用基于VME总线协议的ADC设备,软件设计采用EPICS控制软件框架。作者编写设备驱动、设备支持、记录支持程序,实现了对硬件的控制和数据的读取,并满足工程要求的性能指标。     

EPICS环境下的LINAC控制系统

介绍了一个100MeV直线加速器(LINAC)的控制系统,该系统采用分布式控制体系结构,采用大型分布式控制软件EPICS作为开发平台.描述了系统的构成、EPICS的软件结构、控制原理及其在LINAC控制中的应用.     

CAN总线在北京正负电子对撞机直线加速器控制系统中的应用

以CAN总线在北京正负电子对撞机(BEPC)直线加速器控制系统中的应用为例,介绍了CAN总线的特点,系统结构以及基于VME总线的CAN接口卡在实验物理和工业控制系统(EPICS)中的软件设计。CAN总线已成功地在北京正负电子对撞机直线加速器控制系统的磁铁电源控制EPICS样机系统中得到应用,取得了满意的结果。     

EPICS在RTEMS上的实现

EPICS是用于开发分布式实时控制系统的软件工具包,广泛应用于粒子加速器、高能物理实验、天文望远镜等大型科学实验设备的控制系统的开发。阐述了EPICS在RTEMS上实现的原理和方法,介绍了以RTEMS作为前端IOC的实时操作系统而实现的EPICS样机系统,为EPICS的研究和EPICS在实际项目中的应用提供了一种新的IOC操作系统平台。     

SSRF电子枪控制系统的设计与实现

电子枪是上海光源SSRF(Shanghai Synchrotron Radiation Facility)中的直线加速器的关键部件,上海光源的束流品质很大程度上取决于电子枪的束流指标,因此电子枪需要一个稳定的控制系统来保证其可靠运行.本文介绍了上海光源电子枪控制系统的设计与实现过程.该系统底层采用可编程控制器PLC(Programmable Logic Controller)作为设备控制器,上层监控软件使用加速器控制系统通用软件EPICS (Experimental Physical and Industrial Control System),整个控制系统基于以太网连接.PLC和以太网技术的应用,使该系统具有可靠性好、易于维护等特点.     

基于MicroTCA的EPICS控制系统研究

本文介绍了现代加速器控制系统的发展趋势,针对未来加速器控制系统的高数据传输率、低延时的要求,研究了基于MicroTCA技术的EPICS控制系统,开发了基于EPICS平台的、具有完整功能的MicroTCA样机系统。此系统包括硬件搭建、Linux系统设备驱动开发、基于EPICS的设备支持层和实时数据库。此外,本文采用CSS开发了功能完备的OPI,且对该系统的性能进行了测试,为该系统的实际应用打下了基础。     

EPICS系统中的网络技术

介绍了实验物理及工业控制系统(Experimental physics and industrial control system,EPICS)基于"标准模型"的分布式控制体系结构、动态数据库及其基于TCP/IP的通道访问协议和构建EPICS控制系统的网络技术策略,描述了一个支持TCP/IP网络设备的通用EPICS设备/驱动器支持程序及其在SSRF二期预研100MeV直线加速器控制系统中的应用.     

中国散裂中子源漂移管直线加速器研制进展

漂移管直线加速器(DTL)是中国散裂中子源(CSNS)直线加速器的主要部分,负责将脉冲流强为15mA的负氢离子从3 MeV加速到80 MeV,再注入到快循环同步加速器(RCS)中实现进一步加速。CSNS DTL由4节长度约9m的RF腔体组成,单节RF腔体由1台3MW的速调管提供功率。每节腔体又分为3段长约3m的机械腔体以便于加工和安装。DTL腔体和漂移管的研制是整个CSNS直线加速器的关键。本文介绍了CSNS DTL研制过程,包括国内首次在强流质子加速器RF腔内表面进行高导无氧铜电镀、新型磁铁线圈的研制、小孔径磁铁的高精度测量等。加工及测试结果均满足CSNS的设计要求。     

EPICS IOC与EtherCAT设备通信的一种方法

Ether CAT(Ethernet Control Automation Technology)是一种用于工业自动化的实时以太网现场总线协议。通过使用OPC(Object Linking and Embedding for Process Control)Gateway驱动程序实现了EPICS(Experimental Physics and Industrial Control System)IOC(Input/Output Controller)与Ether CAT设备的通信,从而使Ether CAT成为加速器控制系统中对实时性要求很高的高速控制系统的一种解决方案。在简要介绍EPICS、Ether CAT、OPC及OPC Gateway的基础上,对使用OPC Gateway驱动程序实现EPICS IOC与Ether CAT设备通信进行了测试。结果表明,EPICS IOC可通过OPC Gateway驱动程序与Ether CAT设备正常通信。     

基于EPICS的注入凸轨脉冲电源控制样机研制

中国散裂中子源（CSNS）快循环同步加速器（RCS）是一台高束流功率质子加速器,凸轨磁铁脉冲（BUMP）电源是CSNS注入系统的重要设备。根据CSNS工程建设的要求,需在预研阶段研制一套凸轨电源控制样机,用于研究和解决控制系统建造中的一些关键技术。注入凸轨电源样机通过横河公司生产的WE7000测量系统实现对脉冲电源的控制,根据物理设计需要可完成对电源的任意波形给定输出并实现对电源输出波形的回采显示。本文主要介绍了基于EPICS系统的WE7000设备驱动的开发,以及在此基础上研制的注入凸轨脉冲电源控制样机的应用。通过联机测试的结果表明,该样机满足对注入凸轨脉冲电源的控制要求,达到了预研目的。     

基于MicroTCA的自动频率控制系统

高品质的束流是产生高品质同步辐射光或自由电子激光的关键,电子直线加速器作为同步辐射光源的注入器,其性能表现直接影响到束流品质。为降低噪声(温度变化、机械振动等)的干扰,本文研究和实现了一个通用、鲁棒、高效、可扩展性好的电子直线加速器低电平控制系统。目前已经实现了自动频率控制(Automatic Frequency Control,AFC)功能,更多控制功能将会陆续实现。该系统基于MicroTCA,选用实验物理与工业控制系统(Experimental Physics and Industrial Control System,EPICS)架构,采用C/C++开发,利用PID(ProportionIntegral-Differential)算法和最小二乘法,能够采用两种不同的方法进行自动频率控制。在巴西Sirius光源直线加速器实验装置上对该控制系统进行调试和测试,结果表明,两种AFC方法都是有效的,且存在明显差异,未来将进一步优化和完善。     

ADS注入器Ⅱ真空控制系统设计

ADS注入器Ⅱ真空控制系统是基于分布式实时控制软件EPICS架构设计的。采用基于数据流设备的通信驱动模块StreamDevice、CSS和JDBC等技术,实现对现场真空设备的远程网络监控和设备状态历史数据查询。对EPICS设备层控制接口采用IOC驱动模块StreamDevice实现,可满足真空计、离子泵、PLC等加速器装置中常用的串口,及以太网口智能设备的网络监控。整个控制系统实现了对加速器真空设备的远程采集、监测和真空阀门的联锁控制,保证束流的稳定运行。     

CSNS漂移管直线加速器隧道高精度准直方法及精度分析

中国散裂中子源(China Spallation Neutron Source, CSNS)漂移管加速器(Drift Tube Linac, DTL)是CSNS直线加速器段的末端,其准直精度直接关系到直线加速器的最终性能。由于其长度长、腔体和腔内漂移管数量多,准直精度要求高,因此准直难度极大。针对该问题,通过外符合全面测量对漂移管预准直后的精度进行检核,可知漂移管中心孔和端面的测量值在DTL腔的预准直精度达到±0.035mm;采用大跨度、全覆盖的全面测量方法及平差在CSNS中的应用,实现直线隧道±0.03 mm和环隧道±0.04 mm的相对测量精度。提出了基于加速器准直的平滑计算及调整方法,实现DTL腔间的平滑调整,获得腔体±0.08 mm的隧道相对准直精度,漂移管±0.03 mm的腔内相对准直精度。     

中国散裂中子源强流质子加速器设计、研制及调试运行

中国散裂中子源(CSNS)是基于强流质子加速器的大科学装置,通过高功率质子束流轰击重金属靶产生高通量中子用于开展中子散射研究,CSNS是世界上第四台、发展中国家第一台脉冲型散裂中子源。CSNS包括高功率强流质子加速器、中子靶站和中子谱仪以及相应的配套设施等。加速器由80 MeV负氢直线加速器、1.6 GeV快循环同步加速器及相应的束流输运线组成。CSNS加速器是我国第一台中高能强流高功率质子加速器,本文将介绍CSNS加速器的设计、关键技术、设备研制以及束流调试过程和其中关键问题。     

基于Oracle的SSRF数据存档系统及接口设计

上海光源(SSRF)采用EPICS作分布式控制系统的软件平台。Channel Archiver是EPICS自带的OPI层数据存档工具集,实现对EPICS控制系统运行过程中各种数据的快速存取及检索。本文对EPICS数据存档系统进行分析,提出现有的不足,并针对这些不足,结合Oracle数据库对存档系统重新设计,实现中央数据库统一存储和管理加速器运行数据,并采用Web Services技术提供访问数据库的统一接口。