2K低温垂测控制系统设计
发布时间：2021-08-31 19:51
近年来,随着加速器驱动次临界系统（accelerator driven sub-critical system,ADS）的进一步完善和发展,越来越多各类型的超导腔需要应用到直线加速器中。中国科学院近代物理研究所承担的ADS注入器Ⅱ中的超导加速段共含有二十多个HWR超导腔,为了能更准确方便的测试这些超导腔的加速梯度和品质因数,必须要设计一套完整的超导低温垂测控制系统。超导低温垂测系统主要是由垂测杜瓦、液氦供液系统、液氮供液系统、氮气回收系统、氦气回收净化系统、可控蝶阀、相关配套管路和阀门组成。本文所述2K超导低温垂测控制系统以西门子S1500系列PLC和串口服务器为硬件核心,控制网络采用分层式拓扑结构。控制系统的IOC设计介绍了SIEMENS PLC和无纸记录仪等设备的EPICS底层驱动解决方法,此外,还使用基于数据流设备的通讯驱动模块StreamDevice完成了液位传感器和真空计等EPICS底层通讯模块的编写,自动化垂测过程主要采用了EPICS中的Sequencer应用来编写顺序控制程序完成对现场阀门和泵组的顺控逻辑。上层应用界面方面,使用CSS完成了2K低温垂测系统的界面设计,搭建...
【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】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
K低温垂测系统管路图
ˋMTF）中安装两个测试台。每个测试台的主要元件是测试低温恒温器（XATC），每个低温恒温器允许同时测试安装在专用插件上的4个空腔。低温恒温器配备有外部管线，可为其提供液态氦，并将氦进一步转化为超流体HeII。空腔将安装在悬挂于上部插件的运输框架上。由于射频测试过程中的辐射水平很高，因此低温恒温器将被放置在AMTF地板上钻出的孔中，并用混凝土屏蔽层覆盖。液氦将通过4通道传输线供应，而氦蒸气将通过预热线路泵送。此外，每个低温恒温器都可通过泄压管路防止超压。图1.2显示了AMTF大厅中测试台的3D模型视图。图1.2XATC1测试台的3D模型视图（左）及其在AMTF（DESY站点）的视图（右）Figure1.2The3DmodelviewoftheXATC1teststands(left)anditsviewattheAMTF
2K低温垂测控制系统设计6过内网相互连接后最终集成到控制室集中管理，这样形成了一个不同通讯协议协同使用、不同设备统一接口的柔性控制系统。一般分布式控制系统总的分为三级，即现场级、控制级以及操作级组成[13]。位于控制系统最顶层的是操作级也可以叫做上位机，上位机通过相应的组态软件提供人机交互画面，使操作人员实时查看控制设备并分权限对系统的操作级别进行限制等等；被控设备附近的处理器组成分布式系统的核心—控制级，通过局域网将底层设备传送的信息进行解析，并通过系统内部的相应程序给出相应的控制方式，同时将中央处理器下的指令输出给现场级的执行机构，控制级类似于人类的大脑，需要对所看到的信息做处理然后发出指令指挥我们的手脚；而现场级包括各种设备控制单元，主要负责对温度、压力、液位等传感器以及泵组阀门等生产参数进行实时监控[14,15]，进而反馈给控制级，现场级相当于我们的手脚。加速器领域的分布式控制系统模型如图1.3所示。图1.3加速器分布式控制系统结构图Figure1.3Structurediagramofacceleratordistributedcontrolsystem1.4.2EPICS概述实验物理与工业控制系统软件包EPICS是一组协作开发的开放源代码的软件工具，库和应用程序集，是由美国Argonne和LosAlamos等实验室在90年代联合开发，在全球范围内用于为科学仪器（如粒子加速器，望远镜和其他大型科学实验）创建分布式软实时控制系统[16]。如上节所述，分布式集成控制系统
【参考文献】：
期刊论文
[1]西门子S7-1500 PLC与WinCC的以太网通信[J]. 张学辉. 电子测试. 2019(08)
[2]ADS注入器Ⅱ低温垂测液氦杜瓦漏热分析[J]. 苏海林,郭晓虹,金弢,金树峰. 低温与超导. 2018(11)
[3]ADS 2K低温系统超流氦换热特性研究[J]. 张建琴,李少鹏,孙良瑞,葛锐,龚领会,张梅梅. 低温工程. 2017(04)
[4]S7 PLC在实验物理及工业控制系统中的集成（英文）[J]. 郭帆,蒋薇,杨兴林,章林文. 强激光与粒子束. 2017(08)
[5]基于EPICS的慢速设备异步控制应用研究[J]. 郭帆,蒋薇,杨兴林,章林文. 强激光与粒子束. 2017(07)
[6]超导低温垂测2K系统设计[J]. 白峰,胡传飞,王先进,张军辉,郭晓虹,罗成. 低温与超导. 2017(02)
[7]超导HWR腔垂直测试低温系统试验研究[J]. 金树峰,陈叔平,苏海林,白峰. 低温工程. 2016(03)
[8]ADS注入器Ⅱ10MeV加速器液氦分配系统设计[J]. 牛小飞,韩彦宁,姜子运,王先进,白峰,郭晓虹,张军辉. 强激光与粒子束. 2015(11)
[9]EPICS data archiver at SSRF beamlines[J]. 胡正,米清茹,郑丽芳,黎忠. Nuclear Science and Techniques. 2014(02)
[10]325MHz低β半波长谐振腔设计[J]. 徐波,张新颖,李中泉,赵光远,王光伟,潘卫民. 强激光与粒子束. 2013(09)
博士论文
[1]钍基熔盐堆EPICS控制系统可靠性技术应用研究[D]. 尹聪聪.中国科学院研究生院（上海应用物理研究所） 2015
[2]ADS注入器II强流质子RFQ加速器控制系统的研究[D]. 于春蕾.中国科学院研究生院（近代物理研究所） 2014
本文编号：3375512
【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】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
K低温垂测系统管路图
ˋMTF）中安装两个测试台。每个测试台的主要元件是测试低温恒温器（XATC），每个低温恒温器允许同时测试安装在专用插件上的4个空腔。低温恒温器配备有外部管线，可为其提供液态氦，并将氦进一步转化为超流体HeII。空腔将安装在悬挂于上部插件的运输框架上。由于射频测试过程中的辐射水平很高，因此低温恒温器将被放置在AMTF地板上钻出的孔中，并用混凝土屏蔽层覆盖。液氦将通过4通道传输线供应，而氦蒸气将通过预热线路泵送。此外，每个低温恒温器都可通过泄压管路防止超压。图1.2显示了AMTF大厅中测试台的3D模型视图。图1.2XATC1测试台的3D模型视图（左）及其在AMTF（DESY站点）的视图（右）Figure1.2The3DmodelviewoftheXATC1teststands(left)anditsviewattheAMTF
2K低温垂测控制系统设计6过内网相互连接后最终集成到控制室集中管理，这样形成了一个不同通讯协议协同使用、不同设备统一接口的柔性控制系统。一般分布式控制系统总的分为三级，即现场级、控制级以及操作级组成[13]。位于控制系统最顶层的是操作级也可以叫做上位机，上位机通过相应的组态软件提供人机交互画面，使操作人员实时查看控制设备并分权限对系统的操作级别进行限制等等；被控设备附近的处理器组成分布式系统的核心—控制级，通过局域网将底层设备传送的信息进行解析，并通过系统内部的相应程序给出相应的控制方式，同时将中央处理器下的指令输出给现场级的执行机构，控制级类似于人类的大脑，需要对所看到的信息做处理然后发出指令指挥我们的手脚；而现场级包括各种设备控制单元，主要负责对温度、压力、液位等传感器以及泵组阀门等生产参数进行实时监控[14,15]，进而反馈给控制级，现场级相当于我们的手脚。加速器领域的分布式控制系统模型如图1.3所示。图1.3加速器分布式控制系统结构图Figure1.3Structurediagramofacceleratordistributedcontrolsystem1.4.2EPICS概述实验物理与工业控制系统软件包EPICS是一组协作开发的开放源代码的软件工具，库和应用程序集，是由美国Argonne和LosAlamos等实验室在90年代联合开发，在全球范围内用于为科学仪器（如粒子加速器，望远镜和其他大型科学实验）创建分布式软实时控制系统[16]。如上节所述，分布式集成控制系统
【参考文献】：
期刊论文
[1]西门子S7-1500 PLC与WinCC的以太网通信[J]. 张学辉. 电子测试. 2019(08)
[2]ADS注入器Ⅱ低温垂测液氦杜瓦漏热分析[J]. 苏海林,郭晓虹,金弢,金树峰. 低温与超导. 2018(11)
[3]ADS 2K低温系统超流氦换热特性研究[J]. 张建琴,李少鹏,孙良瑞,葛锐,龚领会,张梅梅. 低温工程. 2017(04)
[4]S7 PLC在实验物理及工业控制系统中的集成（英文）[J]. 郭帆,蒋薇,杨兴林,章林文. 强激光与粒子束. 2017(08)
[5]基于EPICS的慢速设备异步控制应用研究[J]. 郭帆,蒋薇,杨兴林,章林文. 强激光与粒子束. 2017(07)
[6]超导低温垂测2K系统设计[J]. 白峰,胡传飞,王先进,张军辉,郭晓虹,罗成. 低温与超导. 2017(02)
[7]超导HWR腔垂直测试低温系统试验研究[J]. 金树峰,陈叔平,苏海林,白峰. 低温工程. 2016(03)
[8]ADS注入器Ⅱ10MeV加速器液氦分配系统设计[J]. 牛小飞,韩彦宁,姜子运,王先进,白峰,郭晓虹,张军辉. 强激光与粒子束. 2015(11)
[9]EPICS data archiver at SSRF beamlines[J]. 胡正,米清茹,郑丽芳,黎忠. Nuclear Science and Techniques. 2014(02)
[10]325MHz低β半波长谐振腔设计[J]. 徐波,张新颖,李中泉,赵光远,王光伟,潘卫民. 强激光与粒子束. 2013(09)
博士论文
[1]钍基熔盐堆EPICS控制系统可靠性技术应用研究[D]. 尹聪聪.中国科学院研究生院（上海应用物理研究所） 2015
[2]ADS注入器II强流质子RFQ加速器控制系统的研究[D]. 于春蕾.中国科学院研究生院（近代物理研究所） 2014
本文编号：3375512
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