基于Win32 EPICS输入输出控制器的设计

本文介绍了基于Win32实验物理和工业控制系统（Expefimental Physics and Industrial Control System,EPICS）输入输出控制器（Input/Output Controller,ioc）的设计和实现,提出了EPICS IOC和微软技术的衔接方案,结合高性能数字示波器,将基于Win32的IOC很好地融入整个EPICS控制系统。     

EPICS控制系统中的Oracle数据库采集

介绍EPICS（Experimental physics and industrial control system）控制系统中针对Oracle的数据库采集。深入剖析了EPICS通讯协议、Oracle联网协议,详细介绍了采集软件的体系结构和实现方法,最后对EPICS 稳定性做了测试。本文给出了采集程序对控制系统影响的测试结果和采集程序运行情况。     

EPICS环境下的软件规范管理

EPICS (Experimental Physics and Industrial Control System)控制系统与商用的SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition)软件相比,还没有统一的方式进行软件规范管理。各个科学装置EPICS软件的布局及调用方式千差万别,完全随开发人员的喜好决定。对于诸如钍基熔盐堆(Thorium Molten Salt Reactor, TMSR)、热核聚变堆、质子治疗等项目,软件模块的科学规范管理尤为重要,它能够从结构上保障系统的可靠性、可维护性和易用性。本文结合Linux目录配置标准(Filesystem Hierarchy Standard, FHS)、软件包管理器(Red Hat Package Manager, RPM)以及系统编程等技术,针对TMSR EPICS仪控系统核心软件模块进行目录管理、软件包管理和服务管理,实现核心软件的自动化部署、开机自启动及规范调用。经测试,该套方案运行良好,大量减少了人工操作,有助于实现TMSR仪控系统软件平台的统一和完全自动化。     

FAST主动反射面控制系统中节点控制器记录的设计

主动反射面是FAST (Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope)望远镜的一个重大创新之一,其性能将直接关系到整个望远镜的性能,因此主动反射面的控制需要一个实时高效的控制系统。基于EPICS (Experimental Physics and Industrial Control System)的输入输出控制器(Input/Output Controller, IOC)框架,充分利用EPICS的实时性,根据FAST反射面的控制节点达2000多个的特点设计了新的记录类型——节点控制器记录,以便于控制器节点IOC的管理以及提高代码的复用,并针对FAST主动反射面密云模型对实际装置进行了仿真、设计和部分测试。     

上海光源IXS实验控制与数据采集系统设计

实验控制和数据采集系统是实现非弹性X射线散射(IXS)实验的重要组成部分。根据实验原理和要求,完成了一种基于SPEC和EPICS的控制和数据采集系统。通过设计和编写SPEC宏定义,采用由SPEC读取EPICS过程变量的方法,将EPICS平台下的硬件控制整合到SPEC软件中,实现了电机控制、光子探测、单色器能量扫描和样品扫描等功能,并在上海光源BL15U1首次成功完成IXS实验。     

一种生物X射线小角散射光束线站自动换样溶液蠕动装置

利用同步辐射X射线小角散射技术可以研究溶液中蛋白质的结构信息。但是在实验过程中,高通量的X射线易造成蛋白质的辐射损伤,发生结构变化。本文介绍了一种自动换样溶液样品蠕动装置,在实验过程中利用Hamilton的PSD/4注射泵控制样品上下运动,减小单位体积照射时间以降低X射线对蛋白质的辐射损伤。此外,通过对注射泵、准直调节台和样品/缓冲液支撑台的协调控制实现了自动换样、回样和清洗功能,提高了实验效率。在上海光源生物X射线小角散射实验站进行了实验,通过对静止模式和蠕动模式下溶菌酶的散射曲线及回旋半径的测量,表明该装置可达到很好的防辐射损伤效果,实现了预期的样品蠕动装置功能。     

以太网技术在SSRF设备控制中的应用

随着工控技术和以太网技术的发展,可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller, PLC)基本都具备了以太网连接功能。上海光源(Shanghai Synchrotron Radiation Facility, SSRF)大量采用了PLC作为设备控制器。应用以太网技术在上海光源设备控制中,通过以太网技术可以使设备控制器直接连接至控制网络。采用以太网技术简化了控制系统结构,同时也便于系统维护和升级。     

反应堆仪控HA设备冗余状态监测

为了解冗余配置的高可用性(High Availability, HA)设备内部冗余单元的运行状态,以避免由于切换或冗余失效导致的严重后果或潜在风险,对基于EPICS (Experimental Physics and Industrial Control System)仪控系统样机中冗余配置的可编程序控制器(Programmable Logic Controller, PLC)和组件进行了冗余状态监测方法研究。通过修改输入/输出控制器(Input/Output Controller, IOC)冗余组件代码及开发PLC状态变量读取程序的方法,分别获取到二者的冗余单元状态并发布在监控层终端。实验证明此方法在几乎不增加系统资源的情况下可长期监测冗余单元状态,为进一步提高仪控系统的可用性提供技术支持。     

基于PRP协议的EPICS冗余技术

冗余技术是提高EPICS (Experimental Physics and Industrial Control System)在核电领域应用可靠性的有效解决方案。不同于当前采用的“热备用”冗余模式,本文借鉴IEC 62439-3标准所发布的并行冗余协议(Parallel Redundancy Protocol, PRP)阐述的“并行”冗余模式,分析了该协议的应用层实现方案用于EPICS系统的可行性,并参照EPICS的通道访问协议(Channel Access, CA),在Linux系统下开发了基于PRP的EPICS CA协议软件。测试表明,基于PRP应用层协议方案的EPICS CA协议,在网络单点故障时可以实现无缝切换的高可靠性要求,为提高核电领域EPICS系统的通信网络可靠性,提供了实现方式。     

EPICS IOC与EtherCAT设备通信的一种方法

EtherCAT (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EtherCAT设备的通信,从而使EtherCAT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、EtherCAT、OPC及OPC Gateway的基础上,对使用OPC Gateway驱动程序实现EPICS IOC与EtherCAT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EtherCAT设备正常通信。     

基于EPICS的X射线小角散射实验站控制和数据采集系统

上海光源（Shanghai Synchrotron Radiation Facility, SSRF）X射线小角散射（small angle X-ray scattering, SAXS）光束线站的常规样品台、掠入射样品台、变温热台的控制程序及数据采集程序均是在LabVIEW环境下开发的,而基于步进电机的狭缝控制系统等则是在分布式控制的EPICS (Experimental Physics and Industrial Control System)环境下开发的。由于开发和运行环境不同,这些设备在联动控制时不可避免地存在网络延时的缺陷。本工作在EPICS环境下对运动控制、探测器数据采集和光强检测等控制进行集成,形成了统一的用户操作界面,操作简单,能极大提高实验效率,并在SAXS实验站得到了稳定应用。     

上海光源面探测器图像数据获取与处理系统设计

介绍了上海光源实验站面探测器图像数据的获取与处理系统设计。该系统应用Python语言及相关功能模块,实现了图像矩阵的获取、图像数据的处理和图像界面的显示。小角散射(SAXS)实验表明,该系统具有散射图像噪声去除、散射中心定位等核心功能。测试结果表明,该系统不仅完善了现有光束线站的控制和数据获取系统,而且为开展多种实验方法的图像在线处理打下了基础。