發(fā)布時間：2021-12-10 19:07

　　上海光源線站工程（二期）對機器保護系統(tǒng)提出的高要求是現有系統(tǒng)無法滿足的,需對機器保護系統(tǒng)進行升級改造。本文使用FL-net技術實現了光源儲存環(huán)所有聯鎖可編程邏輯控制器單元間的數據共享,解決了聯鎖系統(tǒng)跨單元通信的問題。機器保護系統(tǒng)的遠程控制基于分布式EPICS設計,擴充部分通過統(tǒng)一接口形式和使用層次化設計方法,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,單元間聯鎖響應時間小于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鎖需求。 

【文章來源】：原子能科學技術. 2020,54(03)北大核心EICSCD

【文章頁數】：6 頁

【部分圖文】：

上海光源儲存環(huán)聯鎖保護系統(tǒng)結構

考慮到可編程邏輯控制器(programmable logic controller, PLC)成熟可靠的技術和在工控、加速器領域的廣泛應用,上海光源機器保護系統(tǒng)是基于PLC的硬件聯鎖系統(tǒng)[5-6]。MPS采用日本Yokogawa FA-M3系列PLC進行搭建,其系統(tǒng)結構如圖1所示,是以PLC為核心,基于網絡、實驗物理和工業(yè)控制系統(tǒng)(experimental physics and industrial control system, EPICS)設計的分布式控制系統(tǒng)。聯鎖輸入、輸出信號全部為通過電纜直接連接的硬件信號,運行參數全部保存在PLC控制器內。因此,聯鎖保護邏輯功能不依賴于后臺軟件,在MPS設備正常運行的前提下,后臺軟件和網絡故障以及界面關閉和IOC重啟等均不影響系統(tǒng)的聯鎖保護功能[7]。整個上海光源的MPS體系使用了分級管理和設計的方案,按總體級、分總體級、系統(tǒng)級、設備級4層進行部署和設計[8]�？傮w級MPS即中控MPS,處于MPS體系的最上層,主要負責裝置運行模式與運行狀態(tài)的聯鎖控制、對各分總體級MPS的監(jiān)控、總體級聯鎖功能實現、中控的聲光報警以及MPS的操作接口等功能。分總體級MPS根據加速器的直線(LA)、增強器(BS)和儲存環(huán)(SR) 3個組成部分設置了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部的聯鎖邏輯功能,3個分總體級間通過直接的硬件信號連接實現分總體級之間的聯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行連接。在實驗室搭建FA-Link測試平臺對其性能進行測試,結果表明,隨著節(jié)點數、光纖距離和共享寄存器數量的增多,FA-Link方式的節(jié)點間響應時間一般控制在200 ms內,已遠超出了上海光源對聯鎖保護系統(tǒng)響應時間的要求。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的響應時間一般可控制在50 ms以內,因此選擇FL-net方案對全環(huán)MPS進行升級改造。FL-net是一可用于連接多種可編程控制器、計算機數字控制器和自動化控制器產品的開放網絡[9]。各單元PLC使用FL-net網絡連接,通過FL-net模塊實現單元間數據共享。FL-net對網絡有特殊要求,因此在上海光源建立了獨立于控制網的FL-net專用網絡。此外,對儲存環(huán)所有MPS單元CPU進行升級,新CPU型號為CPU SP71-4S,替代原本CPU SP53-4S和網絡模塊LE11-0T的功能。為提高網絡通信的實時性和可靠性,減少網絡占用率,采用設備網與控制網隔離的方式進行網絡設計,IOC使用兩個網段分別連接IOC和OPI,其結構如圖3所示。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]上海軟X射線自由電子激光裝置聯鎖保護系統(tǒng)[J]. 于春蕾,趙歡,丁建國.  原子能科學技術. 2018(04)
[2]FELiChEM聯鎖系統(tǒng)的設計[J]. 黃子滪,宋一凡,宣科,王季剛,李川,劉功發(fā).  原子能科學技術. 2017(09)
[3]C-ADS注入器Ⅰ聯鎖保護系統(tǒng)設計（英文）[J]. 趙穎,葉強,曹建社.  強激光與粒子束. 2015(04)
[4]ADS注入器Ⅱ控制系統(tǒng)軟件平臺設計[J]. 郭玉輝,于春蕾,徐衛(wèi)彬,羅冰峰,姜子運,劉海濤.  原子能科學技術. 2014(S1)
[5]CSNS直線加速器前端水冷控制系統(tǒng)的研制[J]. 辛文曲,李剛,歐陽華甫,何泳成.  核電子學與探測技術. 2014(03)
[6]Lattice design and optimization of the SSRF storage ring with super-bends[J]. 田順強,姜伯承,周巧根,冷用斌,趙振堂.  Nuclear Science and Techniques. 2014(01)
[7]基于PLC的直線加速器聯鎖保護系統(tǒng)[J]. 仇文君,周大勇,陳建鋒,沈立人,劉亞娟.  核技術. 2008(07)
[8]上海光源數字化低電平控制系統(tǒng)的硬件設計與實現[J]. 張同宣,趙玉彬,尹成科,付澤川,趙振堂.  強激光與粒子束. 2008(06)



本文編號：3533223