320kV实验平台EPICS应用及调束优化研究
发布时间：2021-03-20 15:21
本文总结了加速器控制系统的设计理念,然后以兰州320kV重离子交叉学科实验平台（简称320kV实验平台）为应用对象,对各个受控设备的控制需求进行了详细分析,并根据三层式“标准结构”运用设计理念设计并实现了一套全新的控制系统,包括:控制网络、高压平台及束流输运线的控制。具体地,前端控制层采用高性能可编程逻辑控制器（PLC）实现了所有模拟和数字IO接口设备的本地控制,然后使用“数据块整体传输协议”和ModbusTCP协议通过以太网与集成层进行数据交换,针对串口类受控设备采用了串口服务器将其转换为以太网与集成层进行通信;集成层基于EPICS软件体系与有限状态机设计模型进行开发,将所有前端受控设备统一发布为CA软总线过程变量,应用层基于CA软总线使用Control System Studio开发了图形化的操作软件。目前,新控制系统运行稳定、可靠,大幅降低了320kV实验平台的故障率。在该控制系统实现的基础上对320kV实验平台的手动调束现状进行了介绍,分析了造成手动调束困难的原因,引入了贝叶斯优化方法（BO）和差分进化方法（DE）并针对320kV实验平台现有的条件具体地提出了自动调束优化实现的...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所)甘肃省
【文章页数】：124 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
20kV综合实验平台
相关的受控设备如聚焦磁铁电源、踢轨磁铁电源、高频功率源等的先后顺序协调地工作。定时服务则是加速器控制系统根据物理模型的类受控设备产生触发信号序列。同步和定时服务在具体实现上，可以单文献[20]中的末端定时系统；也可以融合在一起如白兔子同步定时系统[2兰 MRF 公司的 EVG/EVR 系统[22]。2 加速器控制系统的结构加速器控制系统的各项功能之间具有紧密的联系，如安全连锁保护既依控设备的监测，又离不开存储服务，某些情况下又与同步定时服务密不可环形同步加速器中，在监测到束流损失率超过阈值后，还需要在合适的将未引出的束流引导至束流垃圾桶，而这个时机则需要同步定时服务的支紧密的联系容易使系统内部出现高耦合，高耦合不仅增加了速器控制系难度，也会对控制系统的稳定性和可靠性不利。
ESS 低能束流输运线 LEBT(Low Energy Beam Transport)控制系统的详细结构如图 2.2 所示[36]，是一个分层的结构，Physical Equipment 层包含各种磁铁电源、泵、温度传感器及束流诊断设备，这些设备有的需要经过 SignalConditioning and Equipment Electronics 层的处理，有的则直接送入 Local SystemControl 层进行管理，Local System Control 层主要是 PLC (Programmable LogicController)、运动控制及 MicroTCA 控制器等，Local System Control 层通过现场总线与 Facility Integration 层则的 EPICS IOC (Input-Output Controller)进行通信，EPICS IOC 将所有硬件设备抽象封装成 PV (Process Variable)后供 Applications 层调用，Applications 层则包含工作人员接调试装置的图形操作接口、物理应用软件即配置软件。法国 GANIL 实验室的 SPIRAL2 装置的控制系统也采用了 EPICS 体系架构实现，如图2.3所示[37]。SPIRAL2控制系统采用三层结构，上层包含基于CSS/BOY
【参考文献】：
期刊论文
[1]CSNS磁铁电源远控系统设计[J]. 吴煊,王春红,金大鹏,齐欣,刘佳,何泳成,刘云涛,张文庆,李君,黄远. 核电子学与探测技术. 2018(02)
[2]基于IEEE 1588协议的时间触发以太网同步算法[J]. 赵琪,赵怀林,祝波. 计算机工程. 2019(03)
[3]基于EPICS的X射线小角散射实验站控制和数据采集系统[J]. 周平,杨春明,洪春霞,边风刚,王玉柱,王劼. 原子能科学技术. 2017(08)
[4]浅谈NTP协议在NUMEN3000自动化系统的应用[J]. 郭实. 科技创新与应用. 2017(08)
[5]Feasibility study of online tuning of the luminosity in a circular collider with the robust conjugate direction search method[J]. 纪红飞,焦毅,王生,季大恒,于程辉,张源,黄小彪. Chinese Physics C. 2015(12)
[6]TMSR CSS集成开发工具软件的实现与应用[J]. 郭冰,张宁,徐海霞,韩利峰,陈永忠. 核技术. 2013(11)
[7]简单差异演化算法及其在装配公差优化中的应用[J]. 兰国生,张学良,卢青波,温淑花,刘丽琴. 机械设计与制造. 2011(05)
[8]浅析分布式控制系统DCS[J]. 宫传峰. 化学工程与装备. 2011(03)
[9]兰州重离子加速器冷却储存环[J]. 夏佳文,詹文龙,魏宝文,原有进,刘勇,徐瑚珊,肖国青,高大庆,乔卫民,袁平,杨晓天,杨晓东,周忠祖,毛瑞士,杨建成,杨雅清,王猛. 强激光与粒子束. 2008(11)
[10]EPICS在加速器控制系统中的应用[J]. 张德敏,金晓,黎明,杨兴繁,胡和平,邓德荣,陈天才. 强激光与粒子束. 2008(04)
博士论文
[1]EPICS在CSRe控制系统中的应用[D]. 顾可伟.中国科学院研究生院(近代物理研究所) 2016
[2]ADS注入器Ⅱ离子源及LEBT、真空和低温控制系统的研制[D]. 姜子运.中国科学院研究生院(近代物理研究所) 2015
[3]基于差分进化的优化算法及应用研究[D]. 董明刚.浙江大学 2012
硕士论文
[1]基于IEEE1588协议的时间服务器授时精度研究[D]. 谭敏禛.南京大学 2012
[2]EPICS在加速器控制系统中的应用[D]. 张德敏.中国工程物理研究院 2008
本文编号：3091224
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所)甘肃省
【文章页数】：124 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
20kV综合实验平台
相关的受控设备如聚焦磁铁电源、踢轨磁铁电源、高频功率源等的先后顺序协调地工作。定时服务则是加速器控制系统根据物理模型的类受控设备产生触发信号序列。同步和定时服务在具体实现上，可以单文献[20]中的末端定时系统；也可以融合在一起如白兔子同步定时系统[2兰 MRF 公司的 EVG/EVR 系统[22]。2 加速器控制系统的结构加速器控制系统的各项功能之间具有紧密的联系，如安全连锁保护既依控设备的监测，又离不开存储服务，某些情况下又与同步定时服务密不可环形同步加速器中，在监测到束流损失率超过阈值后，还需要在合适的将未引出的束流引导至束流垃圾桶，而这个时机则需要同步定时服务的支紧密的联系容易使系统内部出现高耦合，高耦合不仅增加了速器控制系难度，也会对控制系统的稳定性和可靠性不利。
ESS 低能束流输运线 LEBT(Low Energy Beam Transport)控制系统的详细结构如图 2.2 所示[36]，是一个分层的结构，Physical Equipment 层包含各种磁铁电源、泵、温度传感器及束流诊断设备，这些设备有的需要经过 SignalConditioning and Equipment Electronics 层的处理，有的则直接送入 Local SystemControl 层进行管理，Local System Control 层主要是 PLC (Programmable LogicController)、运动控制及 MicroTCA 控制器等，Local System Control 层通过现场总线与 Facility Integration 层则的 EPICS IOC (Input-Output Controller)进行通信，EPICS IOC 将所有硬件设备抽象封装成 PV (Process Variable)后供 Applications 层调用，Applications 层则包含工作人员接调试装置的图形操作接口、物理应用软件即配置软件。法国 GANIL 实验室的 SPIRAL2 装置的控制系统也采用了 EPICS 体系架构实现，如图2.3所示[37]。SPIRAL2控制系统采用三层结构，上层包含基于CSS/BOY
【参考文献】：
期刊论文
[1]CSNS磁铁电源远控系统设计[J]. 吴煊,王春红,金大鹏,齐欣,刘佳,何泳成,刘云涛,张文庆,李君,黄远. 核电子学与探测技术. 2018(02)
[2]基于IEEE 1588协议的时间触发以太网同步算法[J]. 赵琪,赵怀林,祝波. 计算机工程. 2019(03)
[3]基于EPICS的X射线小角散射实验站控制和数据采集系统[J]. 周平,杨春明,洪春霞,边风刚,王玉柱,王劼. 原子能科学技术. 2017(08)
[4]浅谈NTP协议在NUMEN3000自动化系统的应用[J]. 郭实. 科技创新与应用. 2017(08)
[5]Feasibility study of online tuning of the luminosity in a circular collider with the robust conjugate direction search method[J]. 纪红飞,焦毅,王生,季大恒,于程辉,张源,黄小彪. Chinese Physics C. 2015(12)
[6]TMSR CSS集成开发工具软件的实现与应用[J]. 郭冰,张宁,徐海霞,韩利峰,陈永忠. 核技术. 2013(11)
[7]简单差异演化算法及其在装配公差优化中的应用[J]. 兰国生,张学良,卢青波,温淑花,刘丽琴. 机械设计与制造. 2011(05)
[8]浅析分布式控制系统DCS[J]. 宫传峰. 化学工程与装备. 2011(03)
[9]兰州重离子加速器冷却储存环[J]. 夏佳文,詹文龙,魏宝文,原有进,刘勇,徐瑚珊,肖国青,高大庆,乔卫民,袁平,杨晓天,杨晓东,周忠祖,毛瑞士,杨建成,杨雅清,王猛. 强激光与粒子束. 2008(11)
[10]EPICS在加速器控制系统中的应用[J]. 张德敏,金晓,黎明,杨兴繁,胡和平,邓德荣,陈天才. 强激光与粒子束. 2008(04)
博士论文
[1]EPICS在CSRe控制系统中的应用[D]. 顾可伟.中国科学院研究生院(近代物理研究所) 2016
[2]ADS注入器Ⅱ离子源及LEBT、真空和低温控制系统的研制[D]. 姜子运.中国科学院研究生院(近代物理研究所) 2015
[3]基于差分进化的优化算法及应用研究[D]. 董明刚.浙江大学 2012
硕士论文
[1]基于IEEE1588协议的时间服务器授时精度研究[D]. 谭敏禛.南京大学 2012
[2]EPICS在加速器控制系统中的应用[D]. 张德敏.中国工程物理研究院 2008
本文编号：3091224
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hkxlw/3091224.html
