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L4960的恒温控制系统的设计

介绍了基于单片开关式集成稳压器L4960和温度传感器AD590的一种恒温控制系统的设计和实现方法.该系统能够通过分压电位器随意地设定加热目标温度(范围从室温到100℃),完全由硬件电路实现对平台温度的实时测量与控制.实际测试表明,系统超调量小、上升时间快、控制方便、易于实现,控制精度可达到1℃.     

TMSR硝酸盐自然循环回路控制系统设计

为了对硝酸盐自然循环回路(Nitrate Natural Circulation Loop,NNCL)的各子系统及设备的运行状态进行在线监测及远程控制,设计并实现了具有分布式结构的控制系统,并根据工程实际对其软件模块进行了改进。主要包括对过程控制软件包进行结构优化,以提高多通道模式下数据传输效率;使用Postgre SQL关系型数据库取代本地数据存储方式进行数据存档管理和和查询;在操作员计算机中更新人机界面软件以获得更好的界面效果,配置MATLAB在线驱动接口用于数据在线处理。经过运行测试表明,此系统可长期有效地支持回路的调试运行,并为实验人员提供研究所需的实验数据及控制途径。     

北京正负电子对撞机控制系统

为了提高对撞亮度,继续保持北京正负电子对撞机(BeijingElectronPositronCollider,BEPC)在世界同类装置中的领先地位,北京正负电子对撞机重大改造工程BEPCⅡ于2001年夏启动,于2009年7月通过国家验收。对BEPCⅡ控制系统进行了重建,该系统采用分布式体系结构,使用系统集成工具EPICS（ExperimentalPhysicsandIndustrialControlSystem）进行开发。BEPCⅡ控制系统于2006年11月建成并投入使用,目前系统运行正常,达到了设计指标。本文将介绍新的BEPCⅡ控制系统。     

BEPCⅡ储存环真空控制系统

北京正负电子对撞机重大改造工程(BEPCⅡ)的储存环真空控制系统是基于分布式实时控制软件EPICS架构设计的。真空控制系统负责储存环真空数据的采集、监测和真空阀门的联锁控制,确保真空设备维持超高真空状态。该系统自2006年11月初投入运行至今,一直工作稳定。     

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。     

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。     

LEAF装置RFQ加速器控制系统设计

为保证RFQ加速器的长时间安全稳定运行,设计了一套基于EPICS软件结构的分布式控制系统。该系统采用新型PLC控制器和PROFINET现场总线设计,主要完成对RFQ腔体冷却水温度、流量等相关参数的实时监测,并在PLC内部实现冷却水故障与RFQ腔体功率给定的安全联锁功能。测试结果表明:水温监测精度为0.1℃,流量监测精度为0.4 L/min,腔体冷却故障联锁保护时间小于10 ms,数据上传和归档时间间隔为100 ms。该系统满足设计要求,可为RFQ加速器的安全运行提供控制保障。     

双模式射线融合成像控制系统的设计与验证

针对工业检测中越来越复杂的检测对象,单一无损检测手段难以得到全面信息,很难满足检测需求。为了解决以上问题,本文基于两种不同的射线成像无损检测装置,设计并实现了一套高精度双模式射线融合成像智能控制系统。提出了基于PLC（可编程逻辑控制器）与智能仪器的三级分布式控制系统架构,提高了系统的双向数据通信稳定性;利用WinCC平台开发了人机友好的操作界面,可对现场多设备进行远程参数调节与状态监测;设计了带反馈校正的定位精度自调节控制系统,实现了被检品高精度定位功能。经被检品重复定位实验验证,控制系统在两个射线成像装置间的重复定位精度为±0.06 mm,符合工业自动化领域±0.05～0.08 mm的定位精度要求,为双模式射线融合成像的高精度自动控制系统设计提供参考。     

HTS熔盐实验回路分布式控制系统设计

实验物理和工业控制系统(EPICS)是大型物理实验装置常用的分布式控制系统软件。本文将EPICS引入到反应堆相关过程工艺控制领域,详细分析了钍基熔盐堆专项(TMSR)——硝酸盐熔(HTS)实验回路控制系统的基本设计思想和结构特点,通过HTS实验回路实现EPICS控制系统的操作。完成S7 PLC硬件驱动程序规范格式的改造,使其满足对Autosave、devIocState等插件的支持;完成ASYN和StreamDevice软件包在DTI-1000参考数字温度指示器串口设备通讯中的应用;完成EDM界面程序修改和熔盐流动、风机和熔盐泵转动等的Dynamic Symbols动态控件的构建等。经工程实践证明,EPICS控制系统可以满足以加热控制、变频控制以及温度、流量、压力等测量为主熔盐回路的控制要求,能够准确、美观地显示过程量的变化,在整个系统的可靠性分析和测试方面还需作进一步工作。     

基于NIcRIO的合肥光源冷却水监测系统

合肥光源是以真空紫外和软X射线为主的专用同步辐射光源。为了提升其供光性能,2009年底启动了合肥光源重大维修改造项目,冷却水监测系统是此次重大维修改造项目的一部分。改造后的冷却水监测系统采用美国国家仪器公司(NI)的可重配置嵌入式工业控制器cRIO作为硬件平台,监测冷却水温度、压力和流量,以及磁铁温度和隧道环境温度等信号。cRIO上运行VxWorks操作系统,采用LabVIEW编写采集程序,并采用NI公司开发的接口程序"EPICS Server IO Server"将系统集成到EPICS中。cRIO-9073中的所有软件可通过镜像方式安装,并且采集程序通过一个包含机箱及模块信息的配置文件来自动检测硬件的匹配情况,因此,软件的安装和调试十分方便。系统的试运行情况表明其性能稳定,操作简单,扩展性好。     

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。     

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。     

基于EPICS的磁铁电源控制系统

本文介绍了在EPICS软件环境下实现的磁铁电源控制系统,详细分析了基于DeviceNet现场总线的磁铁电源控制器原理、硬件结构及软硬件系统的集成。测试结果表明该系统的精度、分辨率和稳定度均已达到设计指标,目前已成功地应用在100MeV电子直线加速器的磁铁电源控制中。     

分布式控制系统动态重构技术研究与实现

动态重构是一种在控制系统运行时进行控制组态无扰更新的技术,它与控制系统的体系结构、控制组态方法以及管理机制等技术问题密切相关。本工作研究动态重构技术的基本特征,探讨控制组态技术标准与动态重构之间的内在联系。基于图形化的控制组态方法,提出一种独立于控制站计算平台的数据引擎模型和相应的工程实现技术,将动态重构过程转化为控制站实时数据库的数据更新过程。采用多代理软件工程的方法实现数据引擎机制。提出在可编程控制器（PLC）中实现动态重构技术的方法,并将该技术应用到发电机组的分布式控制系统中。对动态重构技术在核电站I&C系统中应用的有关问题也进行了探讨。     

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。     

TMSR核功率控制系统的PID设计与仿真

功率控制系统(Power Control System,PCS)是反应堆控制系统(Reactor Control System,RCS)的重要组成部分,它完成功率提升、功率保持与功率调节的作用。在钍基熔盐堆(Thorium Molten Salt Reactor,TMSR)核能系统固态堆设计方案中,功率控制器根据实测功率与设定功率值之间的偏差和偏差的变化趋势,按照经典的比例-积分-微分(Proportional Integral Derivative,PID)控制算法,给出调节控制棒的运动距离和运动方向等信号。PCS的PID算法设计与基于反应堆中子物理、热工及控制棒的传动性能构成的闭环控制系统的特性有关,其不同参数的确定与系统的静态和动态性能指标的要求相对应。本文从控制的角度出发,在已有的控制棒样机中设计的棒控棒位系统及相关中子物理的基础上对PCS的PID算法进行多层次仿真与参数分析,并对系统的可控性与可测性进行分析验证。分析及仿真结果表明两种控制模型下的系统均是完全可控及完全可测的,在合适的PID参数集下均能体现响应的快速性及系统的良好鲁棒性和抗干扰能力,具有实际的应用意义。     

CSNS中子粉末谱仪实验控制系统设计

介绍了GPPD谱仪实验控制系统的功能需求以及整体架构设计,着重介绍了控制系统如何完成GPPD谱仪实验的组织和运行,并考虑了在实验运行过程中故障报警功能和关键变量数据实时存储功能的实现。实验测试结果表明:该实验控制系统可靠、稳定、高效。     

EPICS下基于ARM处理器的电机控制系统

提出一种在EPICS下开发的电机控制系统,由运行Linux操作系统的S3C2440计算机和MAXnet电机控制器组合而成,详细分析系统设计、软件编写等工作,证明了基于ARM处理器的电机控制系统的可行性。该系统成本低体积小,测试表明其可满足位置控制使用要求,但时间响应性能与现有系统还有差距。     

HTR-10数字化运行仪表与控制系统更新设计

10MW高温气冷堆（HTR-10）全数字化运行仪表与控制（I&C）系统经长期运行后面临设备老化、性能降低、备件短缺、可扩展性差等一系列的问题和不足。通过分析系统的技术特点和存在的问题及不足,提出了系统在网络结构、硬件配置及功能优化等方面的更新原则、目标和具体方案,系统更新后将有效提高系统运行的安全性和稳定性。