基于EPICS的慢速设备异步控制应用研究

针对直线感应加速器控制系统大多数前端设备为带通讯接口的慢速设备的实际情况,采用异步通讯模块Asyn和基于字节的模块StreamDevice相结合的方法实现该类设备在实验物理与工业控制系统（EPICS）架构下的分布式控制。系统中使用的国产或自行研制的设备的命令格式不是SCPI格式,而控制系统常需要在一个I/O命令中写入多个参数（PV）,而StreamDevice协议中,多个PV设置无法在一个协议函数中实现。采用EPICS实时数据库的Calcout记录作为多参数输入容器,将多个PV组成一个结构化数组,从而实现多个PV变量的同时设置。同样,针对多参数同时读取的情形,使用waveform记录在一次读入操作中能获取多个PV变量的值。     

EPICS在加速器控制系统中的应用

 介绍了当前国内外大型加速器实验室采用的主流控制系统软件开发工具EPICS的总体结构和特点,主要介绍了ASYN结构和特点,以及对使用ASYN软件包建立磁铁电源串口设备支持模块进行的研究,并将其应用于中国工程物理研究院驱动自由电子激光的30 MeV直线加速器磁铁电源控制系统中。同时还具体介绍了磁铁电源控制系统的结构以及系统软件设计,为直线加速器控制系统的建设做好准备工作。使用EPICS开发工具建立的加速器控制系统可以满足实验要求的高可靠性和高稳定性,从而为自由电子激光实验提供高品质束流。     

EPICS在加速器控制系统中的应用

介绍了当前国内外大型加速器实验室采用的主流控制系统软件开发工具EPICS的总体结构和特点,主要介绍了ASYN结构和特点,以及对使用ASYN软件包建立磁铁电源串口设备支持模块进行的研究,并将其应用于中国工程物理研究院驱动自由电子激光的30 MeV直线加速器磁铁电源控制系统中。同时还具体介绍了磁铁电源控制系统的结构以及系统软件设计,为直线加速器控制系统的建设做好准备工作。使用EPICS开发工具建立的加速器控制系统可以满足实验要求的高可靠性和高稳定性,从而为自由电子激光实验提供高品质束流。     

基于EPICS的THz-FEL装置数据采集系统设计与实现北大核心CSCD

介绍了实验物理及工业控制系统EPICS与历史数据存档工具Channel Archiver。通过对Chan-nel Archiver数据存档与检索模型的分析,建立适用于THz-FEL装置的数据采集系统,完成对实验数据的快速存取,并使用Archive Viewer等数据恢复工具,实现对历史数据的检索。为装置经过长时间运行而产生的大量数据提供方便快捷的存储与检索方式。     

基于EPICS的颗粒传热实验测控系统应用研究

颗粒传热实验测控系统是为颗粒换热平台设计的测控系统。该系统基于分布式系统EPICS架构设计,通过对NI硬件平台、红外热像仪设备以及Oracle数据库进行集成,实现了颗粒换热平台实验的在线采集、监测、控制与实时存储。由于红外热像仪具有灵敏度高、测温范围广、非接触测温等优点,因此在该测控系统中用于测量颗粒在换热器出口处的温度。本文使用SDK将其集成到EPICS系统中,利用红外图像更加直观地呈现出颗粒的实时温度分布,并提取红外图像中的数据,与热电偶的测量数据对比,进一步检测利用红外热像仪作为一种颗粒实时温度测量设备的可行性。实验结果表明,集成后的红外热像仪操作软件能够实时提取并存储红外图像中的温度数值,并且采用EPICS架构设计、开发的颗粒传热实验测控系统完全可以满足颗粒换热平台的数据采集与存储需求。     

高压多脉冲真空间隙击穿实验研究

 在真空间隙击穿机理的理论基础上,设计了高压多脉冲下真空间隙的击穿实验方案,对相同材料的多对电极间隙在高压单脉冲和三脉冲下的真空击穿特性进行了实验研究。实验结果与脉冲下真空间隙的击穿机理相符,对脉冲数量增加对真空间隙宏观击穿场强的影响进行了验证,推断出了决定真空间隙宏观击穿场强的关键因素,并对多脉冲加速间隙最大宏观场强的设计提出了建议。     

强流加速器基于空间限束的亚毫米焦斑产生技术研究

焦斑大小是评价加速器性能的关键指标之一,减小焦斑尺寸可以有效提高闪光照相中对客体成像的空间分辨能力。本文研究设计空间限束结构,减小加速器光源焦斑的有效尺寸降低成像几何模糊。采用蒙特卡罗方法对电子束打靶产生轫致辐射和光子穿过空间限束结构的成像过程进行模拟,分析采用不同空间限束结构时光源有效焦斑的分布及大小、光子角度分布和能谱分布等特征参数。理论计算结果表明,通过空间限束可以使强流加速器光源焦斑FWHM减小至亚毫米量级。

     

磁芯材料脉冲间叠加复位研究

 介绍了通过反向叠加长脉冲的方法,在双脉冲间隔小于1 μs的情况下对直线感应加速器磁芯进行的脉冲间复位实验,复位后波形幅度得到了明显改善,在最大伏秒值280 kV×100 ns的单脉冲感应腔上得到了两个伏秒值为200 kV×100 ns的感应脉冲。实验表明：当主脉冲脉宽小于100 ns,间隔大于500 ns时,采用脉冲间叠加复位的方法,将主脉冲叠加在一个反向的长脉冲上（脉宽大于10 μs,最大幅度约为主脉冲的20%）形成正负脉冲串,能有效提高感应加速腔磁芯的利用率,且对感应主脉冲没有明显影响,使单脉冲直线感应加速器的多脉冲改造成为可能。     

磁芯材料脉冲间叠加复位研究

介绍了通过反向叠加长脉冲的方法,在双脉冲间隔小于1 μs的情况下对直线感应加速器磁芯进行的脉冲间复位实验,复位后波形幅度得到了明显改善,在最大伏秒值280 kV×100 ns的单脉冲感应腔上得到了两个伏秒值为200 kV×100 ns的感应脉冲。实验表明：当主脉冲脉宽小于100 ns,间隔大于500 ns时,采用脉冲间叠加复位的方法,将主脉冲叠加在一个反向的长脉冲上（脉宽大于10 μs,最大幅度约为主脉冲的20%）形成正负脉冲串,能有效提高感应加速腔磁芯的利用率,且对感应主脉冲没有明显影响,使单脉冲直线感应加速器的多脉冲改造成为可能。     

基于Marx自激监测控制的闪光照相试验可靠性提高技术研究

强流直线感应加速器（LIA）主要应用于闪光照相试验,对其工作可靠性的要求很高。但LIA中包含了庞大的高电压脉冲功率系统,在充电及等待时期,存在发生自激的可能性,从而导致试验失败,并造成重大经济损失及严重影响。从对Marx等装置发生自激后进行立即监测控制的角度,提出了一种提高闪光照相试验可靠性的方法,并研制了可靠性高、适应各种高压放电装置的无源放电检测探头,采用大规模可编程集成电路作为系统中的逻辑处理单元,提高了系统集成度,降低了线路的复杂程度,降低了系统调试的难度,研制的监测控制器可方便地进行监测路数的扩充,适应多达几十路放电装置的检测与监控。功率系统装置自激后,自激监测控制系统响应速度快,最快可以达到100 ns级,且系统抗干扰能力强,满足在闪光试验环境工作的要求,达到了在一定程度上提高闪光照相试验可靠性的目的。     

嵌入式上海光源EPICS插入件控制系统

插入件是上海光源重要组成设备之一,其控制系统主要由高精度电机运动控制、位置反馈、校正线圈电源控制、前端轨道反馈及人机界面等部分组成。为实现以上功能并无缝接入上海光源EPICS控制系统,设计了基于EPICS的插入件控制系统。在此基础上,利用嵌入式EPICS技术将所有EPICS组件嵌入到一台嵌入式控制器中。嵌入式EPICS技术简化了系统结构,方便用户操作和后期维护。经测试和在线运行,该系统控制功能完整,反馈控制实时性高,束流的稳定性得到了提高,为试验站稳定供光提供了保证。     

嵌入式上海光源EPICS插入件控制系统

插入件是上海光源重要组成设备之一,其控制系统主要由高精度电机运动控制、位置反馈、校正线圈电源控制、前端轨道反馈及人机界面等部分组成。为实现以上功能并无缝接入上海光源EPICS控制系统,设计了基于EPICS的插入件控制系统。在此基础上,利用嵌入式EPICS技术将所有EPICS组件嵌入到一台嵌入式控制器中。嵌入式EPICS技术简化了系统结构,方便用户操作和后期维护。经测试和在线运行,该系统控制功能完整,反馈控制实时性高,束流的稳定性得到了提高,为试验站稳定供光提供了保证。     

基于EPICS的CSRe束流诊断控制系统升级

兰州重离子加速器(HIRFL)冷却存储环的实验环（CSRe）提供高品质的束流用于高精度的质量测量、原子物理等实验研究,实现束流参数的准确测量是进行物理实验的前提保障。目前,CSRe加速器控制系统已升级为EPICS架构。介绍了基于EPICS的束流诊断控制系统现状,并利用升级后的控制系统测量了束流相关参数。其中,束流位置系统能够测量注入束流的逐圈位置信息,测量结果发现束流在注入过程中存在一定程度的震荡,影响注入效率。流强测量系统通过高分辨的数据采集卡实现对DCCT信号的精确测量,同时增加了D事例触发功能。升级后的控制系统,可以实现束流参数的测量,并集成于加速器控制系统的EPICS CSS界面。     

EPICS ��HL-2A ����ϵͳPLC �ϵIJ���

为了提高HL-2A装置的实验数据交换效率,通过在HL-2A上部署EPICS系统,结合HL-2A的控制系统PLC,提出并建立了一种可行的HL-2A指令与数据共享方法,同时给出了程序的实例.     

基于EPICS 的HL-2A 装置实时监测和报警系统

分析了HL-2A 实验中可能存在的各种故障问题,设计并开发了一种基于EPICS 网络的实时监测和报警系统。通过SNMP 协议,以EPICS 网络为基础,进行全域的消息监控及实时报警。实现了有效监控实验运行过程中整个IT 系统、控制系统、采集主机等异常情况,并实时进行电话报警、短信报警、邮件报警,有效解决了实验中遇到的各种故障监测及可能引发的问题。     

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分析了HL-2A实验中可能存在的各种故障问题,设计并开发了一种基于EPICS网络的实时监测和报警系统。通过 SNMP 协议,以 EPICS 网络为基础,进行全域的消息监控及实时报警。实现了有效监控实验运行过程中整个 IT 系统、控制系统、采集主机等异常情况,并实时进行电话报警、短信报警、邮件报警,有效解决了实验中遇到的各种故障监测及可能引发的问题。     

基于嵌入式EPICS的中子监测仪研制

针对合肥光源（HLS-Ⅱ）辐射防护与安全需求,且合肥光源的控制系统是基于EPICS架构,为减少辐射监测系统中间的环节,提高合肥光源人身安全联锁可靠性,研制了基于嵌入式EPICS控制系统的中子监测仪。中子监测仪的关键部件-探测器选用BF₃针对合肥光源（HLS-Ⅱ）辐射防护与安全需求,研制了基于嵌入式EPICS的中子监测仪,用于场所与环境辐射场中子的监测。合肥光源的控制系统是基于EPICS架构,为减少辐射监测系统中间的环节,提高合肥光源人身安全联锁可靠性,研制了基于嵌入式EPICS控制系统的中子监测仪。中子监测仪的关键部件-探测器选用BF₃正比计数管,通过对正比计数管产生的微弱电信号加2 kV的正高压偏置,交流耦合介入前置放大器放大,后输出固定宽度的脉冲信号。信号由CORTEX-M3电路计数,后经CORTEX-A8电路处理后将数据发布到局域网。利用镅铍中子源和合肥光源现场辐射环境对所研制的监测仪性能进行了初步测试,结果表明,该监测仪达到设计要求,可用于中子监测。