EPICS（Experimental and Physics Industrial Control System）是一個采用全數(shù)字化分布式控制體系架構(gòu)的基于工具集的軟件平臺，目前已被世界上許多大型的物理實驗裝置和工業(yè)應(yīng)用所采用，在控制系統(tǒng)領(lǐng)域占據(jù)著越來越重要的地位。釷基熔鹽堆（Thorium Molten Salt Reactor，TMSR）作為第四代核反應(yīng)堆，同樣采用EPICS平臺開發(fā)其控制系統(tǒng)。 EPICS，用作核反應(yīng)堆的控制系統(tǒng)基礎(chǔ)平臺，其可靠性是備受關(guān)注的重點，也是本論文的重點。本論文以EPICS核心層IOC（Input and Output Controller）為中心，主要研究提高IOC可靠性的技術(shù)。 論文介紹了研發(fā)釷基熔鹽堆的必要性和儀控系統(tǒng)的發(fā)展歷程，并對全數(shù)字化反應(yīng)堆儀控系統(tǒng)的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及功能設(shè)計原則進(jìn)行了分析，確認(rèn)構(gòu)建冗余系統(tǒng)是提高系統(tǒng)可靠性的有效方案之一；對EPICS的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及基本特性進(jìn)行了全面介紹，詳細(xì)分析了IOC的軟件結(jié)構(gòu)及各部分功能，并對IOC的記錄支持、設(shè)備支持及驅(qū)動支持模塊的設(shè)計方法進(jìn)行了深入研究；學(xué)習(xí)和應(yīng)用EPICS現(xiàn)有的錯誤日志管理和過程變量網(wǎng)關(guān)技術(shù)用于提高控制系統(tǒng)可靠性。 論文工作的第一部分是基于Heartbeat和Autosave軟件技術(shù)的IOC冗余設(shè)計及實現(xiàn)。把IOC啟動腳本設(shè)計為Heartbeat的一個資源服務(wù)，Heartbeat通過控制IOC的啟動腳本實現(xiàn)IOC的冗余切換。Autosave通過對IOC數(shù)據(jù)的周期性保存，完成冗余IOC的數(shù)據(jù)同步。通過實驗測試發(fā)現(xiàn)冗余IOC之間的切換時間小于3秒，表明基于Heartbeat和Autosave軟件技術(shù)實現(xiàn)IOC冗余方案是可行的，為實現(xiàn)基于EPICS的TMSR控制系統(tǒng)的高可靠性提供了一種新的技術(shù)手段。 論文工作的第二部分是設(shè)計了基于iocRedundancy軟件的IOC冗余技術(shù)方案。通過修改iocRedundancy軟件包和編寫符合工程實際需要的IOC冗余控制驅(qū)動程序，實現(xiàn)IOC冗余。采用該方案實現(xiàn)的冗余IOC配置在TMSR的棒控棒位實驗平臺中進(jìn)行了應(yīng)用測試，結(jié)果表明該技術(shù)可實現(xiàn)IOC冗余快速切換，而且冗余IOC可長時間穩(wěn)定運行。 論文最后一部分工作是自主開發(fā)基于HPI（Hardware Platform Interface）的通用IOC設(shè)備支持模塊。IOC通過HPIAPI（ApplicationProgrammingInterface）函數(shù)調(diào)用實現(xiàn)對TMSR控制系統(tǒng)ATCA （Advanced Telecom ComputingArchitecture）機架的管理功能，EPICS用戶不再需要學(xué)習(xí)不同ATCA廠家的管理命令，可直接通過OPI（Operator Interface）開發(fā)界面實時監(jiān)測和控制ATCA機架內(nèi)的溫度、電源和風(fēng)扇轉(zhuǎn)速等各種硬件信息。 本論文的創(chuàng)新點有： 1.在EPICS環(huán)境下，首次在Heartbeat和Autosave軟件包下實現(xiàn)了IOC冗余切換和數(shù)據(jù)信息同步； 2.利用iocRedundancy軟件包，開發(fā)實現(xiàn)了適合西門子PLC的冗余IOC驅(qū)動程序； 3.首次開發(fā)了EPICS環(huán)境下基于HPI通用接口的設(shè)備支持模塊。
【學(xué)位單位】：中國科學(xué)院研究生院（上海應(yīng)用物理研究所）
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：TL426;TL362
【部分圖文】：

圖 1-7 ATCA 機架和板卡示意圖ATCA 核心技術(shù)之一是數(shù)據(jù)接口技術(shù)。ATCA 提供了四種數(shù)據(jù)接口本接口（BaseInterface）、光纖接口（FabricInterface）、更新通道接口

圖 3-4 Heartbeat 一般拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)tbeat 軟件僅能實現(xiàn)集群的基本功能，IOC 可作為一個資源被 He于實現(xiàn) IOC 的冗余切換，但 IOC 之間的數(shù)據(jù)同步功能需要額外的

在CSS客戶端進(jìn)行冗余切換時間監(jiān)測，由圖 4-6可以看出，前兩種方式的換時間較長，最長有三四十秒。冗余系統(tǒng)的可靠性是系統(tǒng)設(shè)計的重點，但冗余統(tǒng)的切換時間也是系統(tǒng)設(shè)計的重要因素之一。若系統(tǒng)冗余切換時間太長，則監(jiān)的設(shè)備在此段時間內(nèi)對客戶是不可見的，切換時間越長，系統(tǒng)出現(xiàn)危險的概率
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2860569