CSNS直线加速器前端水冷控制系统的研制

CSNS直线加速器前端水冷控制系统负责监测CSNS直线加速器低能束流传输段(LEBT)、射频四极场加速器(RFQ)和中能束流传输段(MEBT)所属各水冷设备并提供联锁保护。该系统采用操作员接口层、控制器层、现场设备层的三层结构,使用集成开发工具EPICS进行开发,并选用新型PLC作为EPICS IOC实现系统控制功能。目前,已经完成系统的离线测试,实现了预期的功能。论文对系统的总体设计和具体实现进行了介绍。     

SDUV-FEL光学系统控制改进

上海深紫外自由电子激光实验装置(SDUV-FEL)光学系统控制基于EPICS系统框架,通过其各种软硬组件实现了对光路控制,光束品质测量等功能。改进措施从Basler CCD探测器集成出发,绘制了新的OPI,设计了步进电机串口网络控制系统。这些工作将进一步地提高光学系统的简洁性和集成度,使其更加稳定,易于操作并且便于维护。     

SDUV-FEL真空联锁保护系统

上海深紫外自由电子激光装置(SDUV-FEL)真空联锁保护系统基于EPICS系统框架,通过可编程控制器实现了对不同运行模式下真空系统的有效保护.同时,通过嵌入式系统构成的IOC控制器及网络通讯模块,实现了对装置真空状态的远程实时监控.系统已在级联HGHG FEL实验中使用,运行结果证明了系统的高稳定性和可靠性.     

基于应用可编程逻辑器件的真空联锁保护控制系统

本文给出了国家同步辐射实验室光束线真空保护的控制原理,以及该光束线真空联锁保护控制的逻辑及要点.与此同时也给出了应用可编程逻辑器件(CPLD)来实现此真空联锁保护控制系统的方法,使真空联锁保护系统的响应速度与可靠性得到提高.     

基于PC的光学速调管磁间隙控制系统

描述了合肥国家同步辐射实验室(NSRL)储存环自由电子激光(SRFEL)光学速调管(TOK)磁极间隙控制系统的原理和结构，给出了系统硬件结构、软件流程图及其工程实现。该调节系统可以独立或同时调节TOK调制段、色散段、辐射段三部分磁极间隙的大小，精度达到0.01mm；多重安全保护能确保储存环真空室不被破坏。     

实验物理和工业控制系统在Linux平台上的实现

介绍了在Linux平台上实验物理和工业控制系统(EPICS)的系统结构及系统实现，这一实现为北京正负电子对撞机控制系统的改进提供了一种可供选择的操作系统平台，也为EPICS在其它领域的应用提供了一种新的思路。     

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。     

宽范围高精度电子枪控制系统的研制

本文针对"1.2 MeV/10 mA高频高压型电子加速器及束线"项目中钨丝阴极热发射电子枪的控制需求,在了解了系统组成和工作原理的基础上,采用三极式平板热阴极发射电子枪,阴极材料使用钨丝,灯丝加热电源由发电机供电,引出电压从加速管电极分压获得。通过设计一种基于可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC)的控制系统,实现了电子枪引出1μA～50 mA 4个数量级范围的直流电子束。该控制系统采用PLC作为设备控制器,LabVIEW软件作为用户界面,通过通信协议(Object Linking and Embedding for Process Control,OPC)接口实现控制软件与设备控制器的通讯。实验测试表明,系统具有可靠稳定、灵活高效等特点。     

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F3RP61的嵌入式EPIC SIOC应用研究与实现

在加速器控制系统中,PLC大量应用于慢控制和联锁控制。随着工业控制技术的发展,PLC通常采用基于以太网通信方式与上层计算机进行数据交换。采用日本横河公司的FA-M3 PLC和新型CPU模块F3RP61,搭建了一套PLC与EPICS通讯的样机即基于F3RP61的嵌入式IOC。在F3RP61上运行嵌入式EPICS IOC核,使安装了F3RP61模块的FA-M3 PLC成为一种新型的嵌入式IOC,从而将FA-M3 PLC中的I/O数据直接纳入EPICS系统中,简化了系统的结构,降低了开发成本。     

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。     

CYCIAE-100回旋加速器质子照相束流线控制系统的研制

为了对质子照相束流线设备进行远程监测与控制，实现束流线各子系统的安全联锁功能，研制了一套采用标准控制模型结构的分布式EPICS控制系统。该控制系统通过PLC组态实现了开关逻辑设备的安全联锁及工艺流程控制。核心控制系统采用EPICS建立了多个IOC作为控制器。针对不同CPU构架下的服务器搭建了交叉编译环境。针对数字电源设备与真空仪表设备使用StreamDevice完成设备驱动及通信协议的开发，并通过建立IOC动态数据库，实现了IOC对流设备和PLC信号的监测与控制功能。使用CSS设计OPI，实现了上位机对EPICS IOC中数据的透明访问。该束流线控制系统已成功应用于CYCIAE-100回旋加速器的质子照相物理实验中。通过长时间的运行，控制系统的可靠性、安全性得到了验证。控制系统的稳定运行，为质子照相实验的开展奠定了基础，对类似的控制系统研制具有一定的参考价值。     

北京正负电子对撞机低温超导设备控制系统研制

北京正负电子对撞机重大改造工程（BEPCⅡ）低温超导控制系统采用EPICS-PLC系统架构控制前端低温超导设备,克服了传统PLC对大型工业设备控制在线修改控制流程困难的局限性,可随时根据用户的需求修改控制流程,改进控制逻辑,提高了控制系统的开发和运行效率。文章介绍该系统的结构、功能、联锁逻辑和流程控制等。     

加速器驱动次临界系统注入器Ⅱ低温恒温器控制系统

根据加速器驱动次临界系统（ADS）注入器Ⅱ对低温设备的要求设计了一套EPICS架构的控制系统,实现了低温恒温器系统的远程监控功能。该系统的主要控制设备为PLC和串口服务器,相应的控制程序在LabVIEW中开发完成,并使用DSC模块将被控设备的状态和参数等信息以过程变量的形式发布到控制网络中,实现了EPICS接入。使用PID算法将低温恒温器的氦槽压力控制在目标值的±100 Pa内变化,保证了超导腔的正常工作要求。设计的控制系统运行稳定,在5 MeV的束流实验中发挥了作用。     

EPICS下的EtherNet/IP协议的研究

在EPICS下建立了采用EtherNet/IP协议的ControlLogix PLC测试系统,分析了ControlLogix的EtherNet/IP在EPICS环境下驱动程序的实现原理及软件层次结构,解决了现有驱动程序的不足之处,最后进行了ControlLogix EtherNet/IP通讯性能的测试,结果表明它在数据传输的实时性、稳定性、可靠性等方面有良好的性能.     

50MW速调管脉冲调制器的PLC控制

介绍了合肥同步辐射光源(HLS)50MW大功率速调管脉冲调制器改造项目。在该项目中,采用可编程控制器(PLC)监控系统取代了原有的基于继电器逻辑电路的监控系统,使其成为HLS基于先进的控制软件EPICS的新控制系统的一部分;采用恒流逆变充电电源取代了原来的工频高压电源,使调制器技术更先进、运行更加可靠。本文给出了调制器PLC控制系统的设计方法和软硬件的实现及运行情况。     

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。     

EPICS在正负电子对撞机低温控制系统中的应用

以北京正负电子对撞机重大改造工程(BEPCⅡI)中低温控制系统为例,介绍了在实验物理和工业控制系统(EPICS)构架下, 对不同体系结构的设备级控制进行整合的方法及应用软件的开发,使EPICS应用的优势在加速器的控制系统中得到充分的体现.