中國科學(xué)院近代物理研究所目前承擔(dān)了ADS直線注入器II的研制，用于該注入器的四翼型RFQ工作頻率是162.5MHz，可將質(zhì)子束從35keV加速到2.1MeV。由于高頻腔一旦失諧，會(huì)引起反射功率的增加和功率饋送的效率下降，從而導(dǎo)致束流品質(zhì)的變壞，所以RFQ運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性關(guān)系到整個(gè)直線注入器的性能。因此需要搭建一套穩(wěn)定并可靠的控制系統(tǒng)來確保RFQ的正常運(yùn)行，提供對RFQ水路信息的準(zhǔn)確采集和及時(shí)響應(yīng)的聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)，高頻以及水冷、真空控制系統(tǒng)。RFQ控制系統(tǒng)采用EPICS分布式架構(gòu)，完成了對RFQ功率源、水冷和真空、水溫聯(lián)鎖保護(hù)等系統(tǒng)的底層驅(qū)動(dòng)開發(fā)。水溫聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)使用冗余PLC實(shí)現(xiàn)所有控制功能，極大加強(qiáng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，降低了系統(tǒng)故障率，對RFQ加速器的穩(wěn)定運(yùn)行起到了關(guān)鍵作用。本論文實(shí)現(xiàn)了國內(nèi)首套基于EPICS分布式控制系統(tǒng)并且具有PLC控制器冗余功能的強(qiáng)流質(zhì)子RFQ加速器控制系統(tǒng)的研究開發(fā)。 論文主要論述了基于EPICS的RFQ加速器控制系統(tǒng)和水溫聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)方法。其中，在基于EPICS的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，詳細(xì)介紹冗余PLC以及功率源等設(shè)備EPICS底層驅(qū)動(dòng)的解決方法，冗余PL...

【文章頁數(shù)】：142 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 ADS 項(xiàng)目介紹
        1.1.1 ADS 項(xiàng)目背景介紹
        1.1.2 質(zhì)子加速器
    1.2 RFQ 加速器概述
        1.2.1 RFQ 加速器的結(jié)構(gòu)
        1.2.2 注入器 II RFQ 加速器設(shè)計(jì)
    1.3 控制系統(tǒng)的需求
        1.3.1 頻率穩(wěn)定需求
        1.3.2 RFQ 控制系統(tǒng)需求
        1.3.3 控制系統(tǒng)的其他需求
    1.4 課題研究內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)
        1.4.1 課題主要工作
        1.4.2 課題創(chuàng)新點(diǎn)
第二章 加速器控制系統(tǒng)與 EPICS 概述
    2.1 加速器控制系統(tǒng)概述
    2.2 控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)
        2.2.1 計(jì)算機(jī)控制
        2.2.2 加速器控制的標(biāo)準(zhǔn)模型
    2.3 國內(nèi)外加速器控制系統(tǒng)
    2.4 EPICS 概述
        2.4.1 EPICS 的組成
        2.4.2 IOC 的主要結(jié)構(gòu)
            2.4.2.1 IOC Database
            2.4.2.2 Database Access
            2.4.2.3 Scanner
            2.4.2.4 記錄支持、設(shè)備支持和設(shè)備驅(qū)動(dòng)（Record Support, Device Support and Device Drivers）
            2.4.2.5 Database Monitors
        2.4.3 Channel Access
            2.4.3.1 Database Monitors
            2.4.3.2 查找服務(wù)
            2.4.3.3 連接請求服務(wù)
            2.4.3.4 連接管理
        2.4.4 OPI
            2.4.4.1 EDM/MEDM
            2.4.4.2 Probe
            2.4.4.3 ALH
            2.4.4.4 Strip Tool
            2.4.4.5 VDCT
            2.4.4.6 CSS
    2.5 本章小結(jié)
第三章 基于 EPICS 的分布式 RFQ 控制系統(tǒng)
    3.1 RFQ 控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)目標(biāo)
    3.2 ADS 注入器 II 控制網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)
        3.2.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)
        3.2.2 層次化網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)
    3.3 RFQ 控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)
    3.4 Linux 簡介
        3.4.1 操作系統(tǒng)和內(nèi)核
        3.4.2 Linux 的優(yōu)勢[32]
    3.5 RFQ 控制系統(tǒng) IOC 的開發(fā)
        3.5.1 EPICS 底層驅(qū)動(dòng)
            3.5.1.1 記錄支持
            3.5.1.2 設(shè)備支持
            3.5.1.3 設(shè)備驅(qū)動(dòng)
        3.5.2 水溫聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng) IOC
            3.5.2.1 通訊機(jī)制和驅(qū)動(dòng)編寫思想
            3.5.2.2 斷點(diǎn)查表法
            3.5.2.3 IOC 啟動(dòng)過程
        3.5.3 固態(tài)功率源 IOC
        3.5.4 水冷和真空系統(tǒng) IOC
            3.5.4.1 Streamdevice 介紹
            3.5.4.2 水冷機(jī) IOC
            3.5.4.3 真空系統(tǒng) IOC
    3.6 EPICS-Labview 數(shù)據(jù)接口
        3.6.1 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和需求
        3.6.2 具體實(shí)現(xiàn)方法
            3.6.2.1 DSC 模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換
            3.6.2.2 CA Lab 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換
    3.7 本章小結(jié)
第四章 RFQ 水溫聯(lián)鎖保護(hù)底層應(yīng)用開發(fā)
    4.1 設(shè)計(jì)依據(jù)和控制需求
    4.2 PLC 概述
        4.2.1 PLC 的一般結(jié)構(gòu)
        4.2.2 PLC 的基本原理
        4.2.3 PLC 選型
    4.3 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)
    4.4 基于 PLC 聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)方式
        4.4.1 聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)和信號通信
        4.4.2 PLC 軟件實(shí)現(xiàn)
            4.4.2.1 PLC 組態(tài)和創(chuàng)建變量[51]
            4.4.2.2 PLC 編程
    4.5 本地觸摸屏系統(tǒng)
        4.5.1 OPC 技術(shù)應(yīng)用
        4.5.2 Visu+編程
    4.6 本章小結(jié)
第五章 上層界面開發(fā)與聯(lián)機(jī)調(diào)試
    5.1 RFQ 控制系統(tǒng)上層界面的開發(fā)
        5.1.1 CSS 概述
        5.1.2 BOY
        5.1.3 Data Browser
    5.2 聯(lián)機(jī)調(diào)試
        5.2.1 系統(tǒng)監(jiān)測測試
            5.2.1.1 水溫聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)測試
            5.2.1.2 固態(tài)功率源測試
            5.2.1.3 水冷系統(tǒng)監(jiān)測
        5.2.2 歷史數(shù)據(jù)查看
    5.3 本章小結(jié)
第六章 數(shù)字電源觸摸屏監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
    6.1 電源系統(tǒng)概述
    6.2 通訊協(xié)議介紹
        6.2.1 電源系統(tǒng)應(yīng)用層協(xié)議介紹
        6.2.2 觸摸屏指令介紹
        6.2.3 通訊機(jī)制分析
    6.3 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
        6.3.1 觸摸屏系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
        6.3.2 單片機(jī)配置程序部分
        6.3.3 波形顯示部分
    6.4 系統(tǒng)測試
    6.5 本章小結(jié)
第七章 結(jié)論與展望
    7.1 結(jié)論
    7.2 下一步的工作方向
參考文獻(xiàn)
作者簡介及發(fā)表文章



本文編號：3845396