上海光源線站工程（二期）對機器保護(hù)系統(tǒng)提出的高要求是現(xiàn)有系統(tǒng)無法滿足的,需對機器保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行升級改造。本文使用FL-net技術(shù)實現(xiàn)了光源儲存環(huán)所有聯(lián)鎖可編程邏輯控制器單元間的數(shù)據(jù)共享,解決了聯(lián)鎖系統(tǒng)跨單元通信的問題。機器保護(hù)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制基于分布式EPICS設(shè)計,擴充部分通過統(tǒng)一接口形式和使用層次化設(shè)計方法,避免了對原系統(tǒng)的改動。新系統(tǒng)通過測試,在線運行可靠穩(wěn)定,單元間聯(lián)鎖響應(yīng)時間小于21 ms,滿足加速器運行的需求,且改造后的系統(tǒng)更靈活、易擴充,可滿足日后不同的聯(lián)鎖需求。 

【文章來源】：原子能科學(xué)技術(shù). 2020,54(03)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

上海光源儲存環(huán)聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

考慮到可編程邏輯控制器(programmable logic controller, PLC)成熟可靠的技術(shù)和在工控、加速器領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,上海光源機器保護(hù)系統(tǒng)是基于PLC的硬件聯(lián)鎖系統(tǒng)[5-6]。MPS采用日本Yokogawa FA-M3系列PLC進(jìn)行搭建,其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示,是以PLC為核心,基于網(wǎng)絡(luò)、實驗物理和工業(yè)控制系統(tǒng)(experimental physics and industrial control system, EPICS)設(shè)計的分布式控制系統(tǒng)。聯(lián)鎖輸入、輸出信號全部為通過電纜直接連接的硬件信號,運行參數(shù)全部保存在PLC控制器內(nèi)。因此,聯(lián)鎖保護(hù)邏輯功能不依賴于后臺軟件,在MPS設(shè)備正常運行的前提下,后臺軟件和網(wǎng)絡(luò)故障以及界面關(guān)閉和IOC重啟等均不影響系統(tǒng)的聯(lián)鎖保護(hù)功能[7]。整個上海光源的MPS體系使用了分級管理和設(shè)計的方案,按總體級、分總體級、系統(tǒng)級、設(shè)備級4層進(jìn)行部署和設(shè)計[8]�？傮w級MPS即中控MPS,處于MPS體系的最上層,主要負(fù)責(zé)裝置運行模式與運行狀態(tài)的聯(lián)鎖控制、對各分總體級MPS的監(jiān)控、總體級聯(lián)鎖功能實現(xiàn)、中控的聲光報警以及MPS的操作接口等功能。分總體級MPS根據(jù)加速器的直線(LA)、增強器(BS)和儲存環(huán)(SR) 3個組成部分設(shè)置了LA-MPS、BS-MPS、SR-MPS 3個分總體級。分總體級分別連接各系統(tǒng)級MPS,并獨立完成各分總體級內(nèi)部的聯(lián)鎖邏輯功能,3個分總體級間通過直接的硬件信號連接實現(xiàn)分總體級之間的聯(lián)鎖信號交互和邏輯功能。

FA-M3系列PLC支持FA-Link和FL-net兩種單元間通信接口。FA-Link通過光纖通信,各單元間可按菊花鏈的方式進(jìn)行連接。在實驗室搭建FA-Link測試平臺對其性能進(jìn)行測試,結(jié)果表明,隨著節(jié)點數(shù)、光纖距離和共享寄存器數(shù)量的增多,FA-Link方式的節(jié)點間響應(yīng)時間一般控制在200 ms內(nèi),已遠(yuǎn)超出了上海光源對聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)響應(yīng)時間的要求。另外,使用菊花鏈的連接方式,一旦運行過程中某節(jié)點出現(xiàn)故障,會影響整個系統(tǒng)的正常運行,可靠性降低。而FL-net的響應(yīng)時間一般可控制在50 ms以內(nèi),因此選擇FL-net方案對全環(huán)MPS進(jìn)行升級改造。FL-net是一可用于連接多種可編程控制器、計算機數(shù)字控制器和自動化控制器產(chǎn)品的開放網(wǎng)絡(luò)[9]。各單元PLC使用FL-net網(wǎng)絡(luò)連接,通過FL-net模塊實現(xiàn)單元間數(shù)據(jù)共享。FL-net對網(wǎng)絡(luò)有特殊要求,因此在上海光源建立了獨立于控制網(wǎng)的FL-net專用網(wǎng)絡(luò)。此外,對儲存環(huán)所有MPS單元CPU進(jìn)行升級,新CPU型號為CPU SP71-4S,替代原本CPU SP53-4S和網(wǎng)絡(luò)模塊LE11-0T的功能。為提高網(wǎng)絡(luò)通信的實時性和可靠性,減少網(wǎng)絡(luò)占用率,采用設(shè)備網(wǎng)與控制網(wǎng)隔離的方式進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)設(shè)計,IOC使用兩個網(wǎng)段分別連接IOC和OPI,其結(jié)構(gòu)如圖3所示。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3533223