强流质子加速器的束流损失读出系统的研究

介绍了强流质子加速器束流损失监测系统中束流损失读出系统的研究。束损读出系统硬件使用基于VME总线协议的ADC设备,软件设计采用EPICS控制软件框架。作者编写设备驱动、设备支持、记录支持程序,实现了对硬件的控制和数据的读取,并满足工程要求的性能指标。     

基于EPICS的CSNS束流位置读出系统

从973-RFQ束流传输线上束流位置(BPM)测试需求出发,开发了一套完整的束流位置读出系统,其将移植到CSNS工程的束流位置测量系统中。该系统由信号采集、处理和显示模块组成。BPM读出系统采用EPICS作为软件开发平台,并选用Motorola公司的MVME5100作为IOC;硬件采用Hytec公司的ADC8411U卡实现对束流位置信号100 kHz的同步触发采样。信号处理模块对采集到的信号进行数值平均滤波,并实现到束流位置的转换。信号显示模块选用EPICS客户端软件EDM实现对束流位置信息2种不同方式的显示。经测试,整个系统最终读出的束流位置分辨率远好于0.2 mm,符合设计要求。     

示波器嵌入式IOC研制及应用

宽带束流信号的量化和处理是加速器柬流诊断中的常见问题,上海光源束测组针对此应用开发出了示波器嵌入式IOC作为专用的束流信号处理器.该解决方案在EPICS构架的控制系统中具有即插即用的特点,目前已在上海光源注入器束团流强测量系统以及储存环填充模式测量系统中投入实用.本文介绍了部分宽带束流的测试结果.     

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。     

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。     

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。     

基于Qt的BEPCII注入器电源控制接口实现

针对系统的运行效率、扩展性等要求,对原基于EPICS EDM的BEPCII注入器磁铁电源控制接口进行升级改造,由基于C++的Qt可视化开发框架实现。升级后的电源控制接口,通过与EPICS系统的无缝连接,实现对磁铁电源参数的显示与调整,更完成了一键E+/E-切换、电源阈值保护、操作回滚等多重便捷、有效的调束手段,提高了调束人员的工作效率和束流的注入效率。自2013年9月上线运行以来,系统表现出良好的的稳定性、可扩展性及功能性,为BEPCII束流注入速率的提升作出重要贡献。     

一个基于EPICS框架的EPU前端反馈系统

插入件是现代光源重要组成设备之一,其质量直接影响上海光源整体性能。由于建造和安装工艺的限制,插入件的磁场会对束流轨道稳定性产生影响。为降低对束流的扰动,在插入件电子束流入口和出口位置增加校正线圈实现自动补偿功能。因此我们设计了基于EPICS的插入件前端反馈系统,经测试,该前馈系统用户界面简洁,反馈控制功能完整可靠,实时性高,提高了束流的稳定性,为试验站稳定供光提供了保证。     

EPICS在线数据分析软件包研制及应用

介绍了-个基于EPICS Soft IOC和运行数据库模版技术开发的在线数据时频域分析软件包.在上海光源工程直线加速器调束运行中的初步测试结果表明该软件包具有良好的实时性、通用性和可扩展性,现已成为束流测量系统中用于系统调试、性能评估和故障诊断的主要工具之一.     

上海光源储存环束流轨道联锁系统升级

针对上海光源机器故障分析的需求,对原有储存环束流轨道联锁系统进行升级,实现对储存环束流位置测量系统中140台束流位置监测器(Beam Position Monitor,BPM)电子学输出的联锁信号进行标记,同时锁存丟束过程中所有BPM电子学中的逐圈轨道数据。联锁信号的处理与锁存触发信号的输出在FPGA(Field Programmable Gate Array)内完成。该系统集成至储存环的物理实验与工业控制系统(Experimental Physics and Industrial Control System,EPICS)控制系统之中。束流检测实验表明,该系统能够准确区分不同BPM电子学输出的联锁信号,同时锁存丟束时逐圈轨道数据,并通过该系统观测到了储存环束流丢失过程中的逐圈轨道变化。     

EPICS interface to Libera electron beam position monitor

SSRF diagnostics system will adopt a new generation digital electron beam position processor,Libera,as the signal condition,signal processing and data acquisition device for beam position monitor.In order to provide a uniform data and control interface for users,we developed an EPICS interface based on Control System Programming Interface(CSPI)layer,allowing the performance of the electron beam to be monitored through EPICS channels.In this interface a new record type for BPM was defined and its associated support routines were implemented.     

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。     

上海光源数字化束流位置信号处理器测试平台研制

数字化束流位置信号处理器(Digital Beam Position Monitor Processor,DBPM)是上海光源自主研发作为束流位置监测(Beam Position Monitor,BPM)的主要设备。针对DBPM电子学处理器产品化测试需求开发了一套基于MATLAB和程控技术的自动化测试平台,用于处理器批量测试验收和性能评估。平台使用Agilent MXG信号源和一分四功分器模拟4路真实探头信号,经过处理器采集处理后被上位机接收。测试仪器的设置和实验数据的获取,整个系统是基于客户端和服务器架构实现的。采用物理实验与工业控制系统(Experimental Physics and Industrial Control System,EPICS)的通道访问Lab CA接口实现数据的实时采集。目前该测试平台已经成功应用于大连自由电子激光装置和上海软X射线自由电子激光装置的DBPM处理器验收测试,处理器幅频响应曲线,不同衰减下模数变换器(Analog to Digital Converter,ADC)噪声水平测试、衰减步长一致性、通道间串扰及信噪比测试结果均达到设计指标。     

An on-line data acquisition system of oscilloscope-embedded input/output controller for cavity BPM measurement

Cavity beam position monitor(BPM) is widely used in a precise electron beam position measurement. Based on high performance oscilloscope-embedded EPICS input/output controller,we developed an on-line cavity BPM signal processing system for fast data acquisition solution when designing a cavity BPM.Also,methods for extracting the position information from cavity pickup signals and calibration algorithm are included in this solution.     

Libera Photon在合肥光源同步光位置测量系统中的应用

合肥光源新引进了IT公司的新一代光位置信号处理器Libera Photon,其采用嵌入式EPICS IOC,极大地提高了数据的传输效率,经测试,该处理器的分辨率好于0.07 μm。同时,自主研制开发了相配套的时钟分配器以及远程软件控制程序,并将新同步光位置信号处理系统用于原有的双丝型光位置探测器进行了初步的应用研究,测试得到的同步光位置信息与相近的BPM Q8E所测得的束流位置信息变化趋势一致,说明Libera Photon能够很好地进行同步光位置信息的测量。     

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。     

Development of the bunch-by-bunch beam current acquisition system at SSRF

In this paper, we report the development of a bunch-by-bunch beam current acquisition system. Through a waveform-reconstruction algorithm, the system realizes high equivalent sampling rate with a relatively low inherent rate. Based on the EPICS environment, information communication with other systems can be achieved. Preliminary test results in commissioning the SSRF storage ring show that the system can reconstruct the beam waveform of single bunch, providing a convenient and reliable method for the top-up operation in the future.