基于MongoDB的HIAF Archive Engine设计与实现

强流重离子加速器装置（HIAF）的控制系统采用实验物理和工业控制系统（EPICS）架构，运行数据存储系统为HIAF运行中的运行数据、历史数据和静态参数提供稳定可靠的存储。针对当前EPICS架构下的数据存储工具仅支持关系型数据库的不足，开发非关系型数据库MongoDB接口，并利用MongoDB嵌套对象和多层级存储结构的特点优化存储表结构，实现波形、图像等非关系型数据的高效存储；为调束人员提供基于标志位PV（Flag PV）方式的加速器运行数据手动存储方案以提升历史数据检索效率及数据可用性；同时针对海量历史数据的存储需要，利用MongoDB Sharding搭建MongoDB分布式集群。     

基于CSS的NBI射频离子源控制程序设计

离子源是中性束注入器(Neutral Beam Injector,NBI)的关键子系统之一,根据射频离子源的实验和运行需求,本文设计了一套基于物理实验与工业控制系统(Experimental Physics and Industrial Control System,EPICS)架构的控制程序,实现对射频离子源实验和调试过程的远程监控功能。NBI射频离子源控制程序通过集成开发平台(Control System Studio,CSS)的交互界面开发模块(Best OPI Yet,BOY)实现友好的人机交互界面,使用Jython实现界面逻辑,支持服务器/客户端和EPICS两种通信架构。程序已经上线近半年,实验表明,射频离子源控制程序具备了放电模式设置、时序幅值设置、设备状态实时监控、采集数据实时波形显示等功能,满足了射频离子源实验的远程控制和数据可视化的需求。     

CRAFT磁体性能研究平台数据归档系统

聚变堆主机关键系统的综合研究设施的磁体性能研究平台（Magnet Performance Research Platform,MPRP）是为先进超导磁体实验建立的大型实验平台，其历史数据在海量存储情况下存在检索速度慢的问题。因此，对系统检索速度进行研究并开发了MPRP数据归档系统（MPRP Data Archiving System,MPDAS）。MPDAS设计了EPICS(Experimental Physics and Industrial Control System)数据归档插件并采用MongoDB分片和副本集机制搭建高扩展性数据存储架构。为提高数据检索速度，MPDAS借鉴最近最少使用（Least Recently Used,LRU）、使用频率最低（Least Frequently Used,LFU）、先进先出（First In First Out,FIFO）三种传统缓存替换算法核心思想，基于牛顿冷却定律建立数据温度模型并提出一种综合访问时间、访问频率以及存储顺序的多维度特征数据划分算法。根据数据划分算法标识冷热历史数据实现数据分层存储。MPDAS在查询历史数据时优先访问Red...     

基于MySQL的CSNS离子源实验室Channel Archiver应用研究

中国散裂中子源(China Spallation Neutron Source,CSNS)离子源控制系统是在实验物理及工业控制系统(Experimental Physics and Industrial Control System,EPICS)软件框架下开发的,为了保存、检索和分析CSNS离子源实验室各种被控设备的历史数据,搭建了基于MySQL的Channel Archiver。在简要介绍CSNS离子源控制系统和基于关系数据库(Relational Database,RDB)的Channel Achiver的基础上,详细描述了基于MySQL的CSNS离子源实验室Channel Archiver的硬件配置和软件集成的应用研究。     

注入器Ⅱ离子源控制系统设计

为实现离子源设备的远程监控、束流强度可调和当设备发生异常时的快速切束控制,采用PLC、串口服务器和自制FPGA控制板卡设计了基于EPICS架构的离子源控制系统。同时,改进了原有PLC和电机系统的EPICS IOC程序。整套系统工作可靠、稳定,完全满足注入器Ⅱ系统的调试运行需求。快速切束时间小于10 μs,完全切束动作在60 s内完成。     

ECR离子源束流发射度测量系统设计

为了实现ECR离子源束流发射度的精确、可靠测量,同时实现将系统中不同设备的控制测量数据统一显示到操作界面,基于EPICS软件系统,开发完成了双狭缝电机运动控制和PXI板卡的数据采集的发射度测量系统。采用LabVIEW软件的DSC模块实现对束流流强的PV变量发布;基于StreamDevice开发了电机运动控制IOC程序。整套系统运行稳定可靠、使用方便,满足离子源束流发射度的测量要求。     

基于MySQL的上海光源光束线运行数据管理系统

上海光源(SSRF)的控制系统采用的是基于Linux的EPICS系统,并使用自带的数据获取工具Channel Archiver实现运行数据的存储与管理。论文介绍了使用功能性较强的RDBMS(本文使用的是MySQL)和通用性较强的web方式来实现上海光源光束线的运行数据管理。在分析了Channel Ar-chiver以及它在EPICS的通信方式后,开发了数据获取引擎,并由此将数据导入MySQL数据库。之后开发了相关的查询系统,并提出一种改进型的提示查询方式。最后实现了基于MySQL的web方式的运行数据管理系统。该系统实现方便快捷,界面友好,并且可以实现跨平台的数据访问。     

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。     

EPICS数据包捕获分析工具开发及其应用

加速器控制网内EPICS数据包的捕获分析,可对控制网内出现的与EPICS CA通信相关的问题进行快速定位,还可用于监测EPICS IOC活动状态以及记录对EPICS PV的写操作日志。使用PCAP应用接口可开发出捕获特定数据包的应用程序。本文介绍了基于PCAP接口开发的EPICS数据包捕获分析工具—cacap以及cacap在CSNS加速器控制系统中的应用。     

IR-FEL装置数据存档和查询系统

IR-FEL装置控制系统是基于EPICS的分布式控制系统,装置运行过程中产生的历史数据可用于装置的性能分析和故障诊断,对装置的性能提升和运行维护具有重要意义。本文以Archiver Appliance作为历史数据存档工具,采用前、后端分离的软件架构,设计和开发了IR-FEL装置数据存档和查询系统。系统后端包含历史数据查询和实时数据推送两种服务端程序,使用Nginx反向代理服务器提供了统一的数据查询接口;前端是基于Vue.js的单页应用,提供了历史数据定制查询、自由查询和运行状态显示页面。系统自投入运行以来,性能稳定、功能完善,满足了IR-FEL调试和运行的需求。     

IR-FEL装置数据存档和查询系统

IR-FEL装置控制系统是基于EPICS的分布式控制系统，装置运行过程中产生的历史数据可用于装置的性能分析和故障诊断，对装置的性能提升和运行维护具有重要意义。本文以Archiver Appliance作为历史数据存档工具，采用前、后端分离的软件架构，设计和开发了IR-FEL装置数据存档和查询系统。系统后端包含历史数据查询和实时数据推送两种服务端程序，使用Nginx反向代理服务器提供了统一的数据查询接口；前端是基于Vue.js的单页应用，提供了历史数据定制查询、自由查询和运行状态显示页面。系统自投入运行以来，性能稳定、功能完善，满足了IR-FEL调试和运行的需求。     

实验物理和工业控制系统（EPICS）与LabVIEW接口的应用研究

EPICS(Experimental Physics and Industrial Control System)是一个大型实验物理和加速器控制系统组态软件工具,北京正负电子对撞机重大改造工程(BEPCⅡ)的控制系统,是基于EPICS开发的.在Windows PC机上使用LabVIEW编程,开发采用多种总线形式的前端I/O设备驱动,完成数据采集和数据分析十分方便,已广泛用于测控领域.使用美国散裂中子源开发的共享内存接口,可以将前端的Windows/LabVIEW系统视为既EPICS IOC(Input Output Controller)纳入到职EPICS控制系统,实现数据共享.     

Oracle数据库在园区辐射监测系统中的应用

简述了钍基熔盐堆(TMSR)专项的园区在线辐射监测系统(MRP)中存档和报警两个子系统的软件架构,着重介绍了Oracle数据库在其中的应用。该系统采用EPICS软件架构完成显示、存档和报警等功能,实现辐射监测信息的分布式控制和集中管理。同时采用Oracle数据库完成存档和报警模块中的数据采集与存储,实现了该系统后台数据的统一管理。并在此基础上实现了快速查询历史数据、及时定位报警、报警历史数据浏览等功能,能够很好地满足辐射监测系统中对数据查询速度、报警定位速度的要求。     

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.     

合肥光源储存环控制系统

合肥光源储存环控制系统是一个基于EPICS(Experiment Physics and Industrial Control System)的分布式控制系统,本文首先描述其硬件结构、软件设计,然后重点介绍束流慢加速、束流闭轨校正、机器状态在线查询、数据存档及历史数据查询等应用软件的开发。运行结果表明,合肥光源储存环控制系统很好地满足了机器运行和机器研究的需要。     

使用ORACLE管理EPICS数据库的研究

北京正负电子对撞机重大改造工程(BEPCII)控制系统使用EPICS组态软件包构建。EPICS的核心是驻留在前端机IOC上的分布式数据库。该分布式数据库通常是在主机上用工具软件VDCT或文本文件生成,然后通过网络装载到前端机IOC上。目前,BEPCII控制系统的信号量有两万多个,分布在20多个IOC上。这么多的数据库分别由设备控制人员使用VDCT或文本自行开发,没有一个统一的管理工具对其进行透明化管理。介绍了当前国内外使用ORACLE管理EPICS数据库的现状,分析了EPICS数据库并研究了ORACLE数据库管理系统存储和管理EPICS数据库的机制,介绍了OR-ACLE与EPICS数据库接口的软件开发过程及其应用。     

EPICS环境下数字超声流量计网络接口设计与应用

针对钍基熔盐堆分布控制系统(Distributed Control System,DCS)中数字超声流量计的实验物理和工业控制系统(Experimental Physics and Industrial Control System,EPICS)网络接入需求,本文提出了一种数字以太网接口设计方案,实现上位机操作员接口(Operator Interface,OPI)层面的流量数据实时监测。硬件使用DM9000以太网芯片,扩展连接到TMS320F28335为控制器的数字化超声流量计平台上。DCS软件设计以超声流量计作为客户端,与运行EPICS服务器程序的上位机构成客户端/服务器结构,自检结果表明,二者之间可进行可靠的传输控制协议(Transmission Control Protocol,TCP)通信。在流量标定平台上的实际测试进一步验证了超声流量计与上位机实时数据通信的可靠性,实现了EPICS环境下超声流量计的网络化功能。     

EPICS实现ECR离子源高压电源控制

本文在EPICS架构下设计了ECR离子源高压电源的控制逻辑结构,开发了支持其控制器的Record类型,完成了其IOC端的代码实现,实现了ECR离子源高压电源的控制并在现场运行。     

EPICS的中断处理应用研究

EPICS是由美国阿贡国家实验室(ANL)和洛斯阿拉莫斯国家实验室(LANL)联合开发的控制系统软件包.中断是CPU与外设之间进行数据传送的一种方式,可以提高CPU的效率.在开发EP-ICS的PCI和VME总线驱动程序时,经常要使用中断的方式,因此需要对EPICS的中断机制进行研究.论文描述了在PowerPC体系结构、...     

合肥光源冷却水温度测量系统改造

合肥光源冷却水温度测量系统采用EPICS作为开发环境，以智能温度巡检仪表作为前端控制设备。IOC通过串口通信获取温度数据，运行ChannelArchiver对数据进行存档和检索。该系统将实现实时监测多路冷却水温度，能够实现历史数据存储和数据网络检索功能。