基于EPICS架构的熔盐堆实时建模与仿真平台开发及验证

核电仿真技术被广泛地应用于反应堆设计、安全分析、独立安全评价、事故缓解措施、控制与保护系统设计与优化、先进主控室设计验证、操作员培训等方面的研究,有效地提高了核电厂的安全性和经济性。为满足液态燃料熔盐堆实时建模与仿真需求,基于实验物理与工业控制系统(Experimental Physics and Industrial Control System,EPICS)的开源、开放式架构,集成了具备实时动态交互功能的液态燃料熔盐堆系统分析程序RELAP5-TMSR和图形化人机交互界面模块,扩展了可视化控制与保护系统模块,开发了适用于液态燃料熔盐堆的开放式实时建模与仿真平台ThorTypography。以熔盐实验堆(Molten Salt Reactor Experiment,MSRE)的启泵、停泵、自然循环和反应性引入实验作为基准题,对ThorTypography平台开展了正确性验证和实时性测试。验证和测试结果表明:ThorTypography实时建模与仿真平台的计算结果和RELAP5-TMSR独立计算结果基本一致,均与MSRE实验数据符合较好;实时性测试数据显示,平台具有良好的实时性能。ThorTypography适用于液态燃料熔盐堆系统实时建模与仿真,能够为熔盐堆设计、运行和安全分析提供有效的支持。

HIRFL-CSR基于EPICS的漏水监测系统

在HIRFL-CSR加速器中运行的漏水监测系统WLA模块易受现场各种干扰,造成WLA模块回读数据信息出现乱码,现行IOC程序不能处理乱码信息,导致监测系统发生误报警的现象,降低监测系统的准确性和可靠性。为了解决这个问题,在系统中加入倍福PLC控制器处理回读数据,通过采用状态机轮询、Watchdog Timer等方法避免乱码带来的影响,同时为监测系统增加手机界面报警功能,使得运行维护人员能更快捷、更方便地获取报警位置信息。

基于EPICS的SHINE束线站定时设备控制系统

上海硬X射线自由激光装置(Shanghai High Repetition rate XFEL and Extreme light facility,SHINE)整体采用基于白兔协议(White Rabbit,WR)技术的定时系统。束线站定时系统接收外部参考信号,并通过定时主节点、WR交换机和从节点等WR设备将定时信号分发到各光束线和实验站。定时设备控制系统基于简单网络管理协议(Simple Network Management Protocol,SNMP)与实验物理与工业控制系统(Experiment Physics and Industrial Control System,EPICS)开发,可远程监测和控制分布式定时设备。该系统获取定时设备硬件相关参数,通过EPICS IOC(Input/Output Controller)保存至内存数据库。定时系统参数可以通过PyDM(Python Display Manager)编写的用户界面查看,并可在Archiver Appliance中存档与检索。通过测试证明此控制系统能够实时监测设备参数,并能远程控制信号时延及脉宽等,满足SHINE光束线与实验站的定时需求。

EPICS在加速器控制系统中的应用

介绍了当前国内外大型加速器实验室采用的主流控制系统软件开发工具EPICS的总体结构和特点,主要介绍了ASYN结构和特点,以及对使用ASYN软件包建立磁铁电源串口设备支持模块进行的研究,并将其应用于中国工程物理研究院驱动自由电子激光的30 MeV直线加速器磁铁电源控制系统中。同时还具体介绍了磁铁电源控制系统的结构以及系统软件设计,为直线加速器控制系统的建设做好准备工作。使用EPICS开发工具建立的加速器控制系统可以满足实验要求的高可靠性和高稳定性,从而为自由电子激光实验提供高品质束流。

光束线站EPICS数据采集系统研究

上海光源光束线控制系统采用标准软硬件平台开发完成。为实现XBPM测量及电离室等探测器要求的运动控制与信号采集的联动集成,本文用Hytec公司的ADC/DAC模块建立一套VME/IOC的EPICS数据采集系统。经光束线在线测试,该系统完全可应用在XBPM同步光位置诊断、单色器能量控制与探测器信号同步采集等相关用户实验中。

基于EPICS的硬X微聚焦实验站数据采集系统

上海光源(SSRF)硬X射线微聚焦实验站在EPICS(Experimental Physicsand Industrial Control System)软件环境下建立的控制和数据采集系统已成功用于微束X射线荧光分析、微束透射X射线吸收精细结构(XAFS)和微束荧光XAFS等实验。使用和测试结果表明:该系统用户界面简捷、控制及数据采集的功能完整、可靠性高、能极大提高实验效率。

EPICS控制系统软件开发环境

为了有效地管理大型科学装置控制系统的软件系统EPICS(Expefimental Physics and Industrial Control System)的开发过程,保证系统的可靠性及可维护性,本文对EPICS的开发环境进行了分析,并通过对软件管理方法、账号权限管理及开发过程的研究,提出并建立了一个统一、便捷和可靠的EPICS软件开发平台。

EPICS环境下的LINAC控制系统

介绍了一个100M eV直线加速器(L INAC)的控制系统,该系统采用分布式控制体系结构,采用大型分布式控制软件EP ICS作为开发平台。描述了系统的构成、EP ICS的软件结构、控制原理及其在L INAC控制中的应用。

EPICS IOC与EtherCAT设备通信的一种方法

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

嵌入式上海光源EPICS插入件控制系统

插入件是上海光源重要组成设备之一,其控制系统主要由高精度电机运动控制、位置反馈、校正线圈电源控制、前端轨道反馈及人机界面等部分组成。为实现以上功能并无缝接入上海光源EPICS控制系统,设计了基于EPICS的插入件控制系统。在此基础上,利用嵌入式EPICS技术将所有EPICS组件嵌入到一台嵌入式控制器中。嵌入式EPICS技术简化了系统结构,方便用户操作和后期维护。经测试和在线运行,该系统控制功能完整,反馈控制实时性高,束流的稳定性得到了提高,为试验站稳定供光提供了保证。

基于EPICS的运动控制系统

介绍了光束线运动控制系统总体设计、MAXv运动控制器在步进和伺服系统中的应用以及基于EPICS的运动控制系统软件,实现了对四刀口狭缝的运动控制,并进行了精度测试和分析。

EPICS在线数据分析软件包研制及应用

介绍了一个基于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。

基于EPICS的上海光源注入引出远控系统

基于EPICS的应用开发,实现了上海光源注入引出系统的远程控制。介绍了控制系统的硬件结构及其工作原理,阐述了远程控制系统的组成及其设计方法。运行结果表明,控制精度高、占用资源少、灵敏度高、工作稳定可靠,满足了控制功能的需求。

实验物理和工业控制系统(EPICS)与LabVIEW接口的应用研究

EPICS(Experimental Physics and Industrial Control System)是一个大型实验物理和加速器控制系统组态软件工具,北京正负电子对撞机重大改造工程(BEPCII)的控制系统,是基于EPICS开发的。在Windows PC机上使用LabVIEW编程,开发采用多种总线形式的前端I/O设备驱动,完成数据采集和数据分析十分方便,已广泛用于测控领域。使用美国散裂中子源开发的共享内存接口,可以将前端的Windows/LabVIEW系统视为EPICS IOC(Input Output Controller)纳入到EPICS控制系统,实现数据共享。

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。

基于ATCA平台的EPICS/IOC冗余技术研究

加速器控制软件EPICS已经在世界各国120多个加速器和实验物理装置上得到了应用,新一代加速器控制系统的EPICS运行平台将从VME转移到ATCA。介绍了在ATCA硬件平台上分别通过Xen和Linux-HA软件中间件进行EPICS/IOC冗余技术研究。

EPICS控制系统的Callback机制

EPICS分布式控制系统提供一种Callback机制,实现网络协议和设备驱动中的异步处理,在设备数据或状态变化时设备驱动才读取数据,并传输到网络,减轻网络通讯负荷和控制器CPU负载。本文分析了EPICS的Callback机制,并建立一个用Callback处理中断方式I/O的ADC数据采集的软件开发系统。

EPICS实现ECR离子源高压电源控制

本文在EPICS架构下设计了ECR离子源高压电源的控制逻辑结构,开发了支持其控制器的Record类型,完成了其IOC端的代码实现,实现了ECR离子源高压电源的控制并在现场运行。

用EPICS实现液氮冷却双晶单色器的运动控制

介绍了液氮冷却单色器的工作原理,描述了其运动控制系统的软硬件结构,阐述了在EPICS环境下如何实现单色器步进电机控制、能量扫描和探测器信号实时获取、晶体切换和高度补偿、单色器姿态参数保存等功能。该控制系统已经成功应用在上海光源四条插入件光束线的单色器上。

EPICS在VxWorks操作系统下访问VME设备的应用研究

EPICS是由美国阿贡国家实验室(ANL)和洛斯阿拉莫斯国家实验室(LANL)联合开发的控制系统软件包。PCI是一种局部总线,用于连接计算机中的硬件设备。VME是一种异步总线,稳定可靠,在EPICS控制系统中应用广泛。开发EPICS的VME总线驱动程序,需要对计算机的地址映射等机制有充分的了解,因此需要对这些内容进行研究。论文描述了在实时操作系统VxWorks下访问VME设备的原理和方法,以及EPICS对VME设备的支持。