【摘要】：合肥光源HLS-II作為一臺(tái)同步輻射光源裝置,高精度的時(shí)序系統(tǒng)是其控制系統(tǒng)不可或缺的重要組成部分。時(shí)序系統(tǒng)向位于HLS-Ⅱ直線加速器走廊和儲(chǔ)存環(huán)大廳不同位置的各子系統(tǒng)設(shè)備發(fā)送具有特定同步關(guān)系的觸發(fā)脈沖,協(xié)調(diào)它們按照一定的時(shí)間先后順序步調(diào)一致的工作,實(shí)現(xiàn)特定的多種運(yùn)行模式。本論文描述的HLS-Ⅱ時(shí)序系統(tǒng),是在“合肥光源重大維修改造項(xiàng)目”中研發(fā)建設(shè)完成,并在“合肥光源恒流運(yùn)行關(guān)鍵系統(tǒng)改造項(xiàng)目”進(jìn)一步完善,對(duì)于這兩個(gè)項(xiàng)目成功達(dá)成設(shè)計(jì)目標(biāo)通過驗(yàn)收起到了重要作用。論文在調(diào)研當(dāng)前國內(nèi)外主流加速器時(shí)序系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,通過分析合肥光源時(shí)序系統(tǒng)的發(fā)展歷程和HLS-Ⅱ的需求變化,設(shè)計(jì)了新的HLS-Ⅱ時(shí)序系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用分布式事件定時(shí)系統(tǒng),以事件產(chǎn)生器為中心,建立了星形連接的5個(gè)位于不同位置的本地時(shí)序站,向包括電子槍、微波功率源、注入沖擊及切割磁鐵、束流測量等不同子系統(tǒng)的被控設(shè)備共提供106路時(shí)序觸發(fā)信號(hào)。各本地時(shí)序站的事件接收器接收基于多模光纖扇出的最高2.5Gb/s比特率的事件幀廣播流,設(shè)置并輸出本站連接設(shè)備的時(shí)序觸發(fā)信號(hào)。HLS-Ⅱ時(shí)序系統(tǒng)在完成正常時(shí)序信號(hào)輸出功能的同時(shí),也具有全系統(tǒng)內(nèi)輸出信號(hào)通道的快速調(diào)整和擴(kuò)展能力。HLS-Ⅱ時(shí)序系統(tǒng)首次在Linux平臺(tái)上,針對(duì)MRF公司CPCI總線事件定時(shí)器件硬件,開發(fā)了符合EPICS標(biāo)準(zhǔn)控制模型規(guī)范的完整軟件包。論文詳細(xì)論述了軟件各層級(jí)模塊的功能及其編程實(shí)現(xiàn)方法,具體包括Linux操作系統(tǒng)下模塊硬件的識(shí)別和加載、基于映射寄存器表讀寫的應(yīng)用程序接口、輸入輸出控制器的驅(qū)動(dòng)程序、過程數(shù)據(jù)庫記錄的模板和載入、可視化界面和上層程序交互等。該軟件清晰的模塊結(jié)構(gòu)和通用的功能接口,保證了 HLS-Ⅱ時(shí)序系統(tǒng)在改造工程中快速地部署和調(diào)試成功,也可作為今后建設(shè)類似時(shí)序系統(tǒng)時(shí)的配套軟件。該系統(tǒng)以儲(chǔ)存環(huán)高頻頻率204MHz為唯一時(shí)鐘基準(zhǔn)源,通過向注入器電子槍等相關(guān)設(shè)備發(fā)送可精確延時(shí)調(diào)節(jié)的觸發(fā)信號(hào),可將直線加速器ns級(jí)長度的電子宏脈沖對(duì)準(zhǔn)儲(chǔ)存環(huán)220ns長度范圍內(nèi)的任一相位穩(wěn)定區(qū)(Bucket),首次在合肥光源上實(shí)現(xiàn)了逐束團(tuán)注入和儲(chǔ)存環(huán)45個(gè)Bucket的任意模式填充。文中具體論述了基于事件時(shí)鐘的Bucket選擇方案及其軟硬件實(shí)現(xiàn)方法,以及在恒流運(yùn)行模式時(shí),根據(jù)逐束團(tuán)流強(qiáng)實(shí)時(shí)測量值選擇Bucket最優(yōu)化注入的調(diào)試過程。新的時(shí)序系統(tǒng)的研發(fā)建設(shè),幫助HLS-Ⅱ達(dá)成了滿能量逐束團(tuán)注入和恒流運(yùn)行的工程目標(biāo),實(shí)現(xiàn)了合肥光源的高水平運(yùn)行。文中還介紹了 HLS-Ⅱ控制系統(tǒng)的框架設(shè)計(jì),通過將VMware虛擬化平臺(tái)和EPICS分布式控制模型相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)了 IOC的虛擬化和集中管理與調(diào)度,提高了全系統(tǒng)的部署速度和運(yùn)行可靠性。建立的高可用性的HLS-Ⅱ控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了零故障、不中斷維護(hù)的高水平運(yùn)行。
【圖文】：

項(xiàng)目的總體目標(biāo)是對(duì)原合肥光源進(jìn)行重大升級(jí)改造，大幅度地提高光源的品質(zhì)，，逡逑為同步輻射用戶提供亮度更高、穩(wěn)定性更好的高品質(zhì)同步輻射光。為了與原光源逡逑裝置區(qū)分開，改造后的合肥光源簡稱為ＨＬＳ－ＩＩ，圖１－１為ＨＬＳ－ＩＩ布局示意圖。逡逑相應(yīng)的，本論文中對(duì)于改造前的合肥光源時(shí)序系統(tǒng)簡稱為ＨＬＳ時(shí)序系統(tǒng)，而對(duì)逡逑于改造中需要設(shè)計(jì)和研發(fā)的新時(shí)序系統(tǒng)簡稱為ＨＬＳ－ＩＩ時(shí)序系統(tǒng)。逡逑Ｂ［ＴＴ邋ＴＪＴ￡￡Ｔ，逡逑＾—N邐－邋士，邋－邋．＾邋．．．士＊．．．．．—ＢＬ１２Ｂ－ａ邋＼ＢＬ１３Ｕ逡逑ＢＬ１１Ｕ邋Ｗ逡逑ＢＬ１０Ｂ邋Ａ邐、逡逑ＢＬ０Ｗ邐Ｋ０１Ｂ逡逑ＢＬ０８Ｂ邋Ｘ邐４逡逑ＢＬ伣邐ＢＬ０４Ｂ邋ＢＬ0３Ｕ逡逑圖１－１邋ＨＬＳ－ＩＩ布局示意圖逡逑２逡逑

１．３邋ＥＰＩＣＳ控制系統(tǒng)逡逑粒子加速器作為迄今為止人類建造的最大、最精巧的系統(tǒng)裝置，通常都是在逡逑一個(gè)較大的區(qū)域里分布著大量的不同用途的設(shè)備。而將這些設(shè)備有機(jī)地結(jié)合在一逡逑起協(xié)調(diào)工作，就是其控制系統(tǒng)的主要目的和最大挑戰(zhàn)Ｍ。最初的加速器控制系統(tǒng)逡逑通常懫用帶有分支結(jié)構(gòu)的集中式系統(tǒng)，即將所有需要控制的設(shè)備連接到中央控制逡逑用的一臺(tái)或幾臺(tái)計(jì)算機(jī)上。２０世紀(jì)８０年代以后，隨著個(gè)人計(jì)算機(jī)（ＰＣ）和工作逡逑站的出現(xiàn)，以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展，為建立一種開放性的分布式控制系統(tǒng)創(chuàng)造逡逑了條件，即使用網(wǎng)絡(luò)將許多完成不同控制任務(wù)的計(jì)算機(jī)連接起來，使用數(shù)據(jù)通信逡逑協(xié)議讓它們互相配合工作。隨著網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，這種控制專用網(wǎng)逡逑絡(luò)的結(jié)構(gòu)和協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)在９０年代初逐漸形成一種“標(biāo)準(zhǔn)模型”，并為世界上大多數(shù)逡逑加速器裝置的控制系統(tǒng)所采用�！皹�(biāo)準(zhǔn)模型”將控制系統(tǒng)分為操作員接口（Ｏｐｅｒａｔｏｒ逡逑Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ，ＯＰＩ）、控制局域網(wǎng)（ＬＡＮ）和輸入輸出控制器（Ｉｎｐｕｔ邋Ｏｕｔｐｕｔ邋Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，逡逑ＩＯＣ）三級(jí)結(jié)構(gòu)（如圖１－２），其中０ＰＩ負(fù)責(zé)處理人機(jī)界面和上層應(yīng)用，ＩＯＣ負(fù)責(zé)逡逑直接控制各子系統(tǒng)設(shè)備，ＯＰＩ和ＩＯＣ之間通過控制局域網(wǎng)采用互聯(lián)網(wǎng)通用的逡逑ＴＣＰ（ＵＤＰ）／ＩＰ通信協(xié)議通訊。逡逑
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TL594

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1 譚羽豐;陳e

本文編號(hào)：2696221