中國科學院近代物理研究所目前承擔了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，會引起反射功率的增加和功率饋送的效率下降，從而導致束流品質(zhì)的變壞，所以RFQ運行的穩(wěn)定性和可靠性關系到整個直線注入器的性能。因此需要搭建一套穩(wěn)定并可靠的控制系統(tǒng)來確保RFQ的正常運行，提供對RFQ水路信息的準確采集和及時響應的聯(lián)鎖保護系統(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，完成了對RFQ功率源、水冷和真空、水溫聯(lián)鎖保護等系統(tǒng)的底層驅動開發(fā)。水溫聯(lián)鎖保護系統(tǒng)使用冗余PLC實現(xiàn)所有控制功能，極大加強了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，降低了系統(tǒng)故障率，對RFQ加速器的穩(wěn)定運行起到了關鍵作用。本論文實現(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)鎖保護系統(tǒng)的具體實現(xiàn)方法。其中，在基于EPICS的控制系統(tǒng)設計中，詳細介紹冗余PLC以及功率源等設備EPICS底層驅動的解決方法，冗余PL...

【文章頁數(shù)】：142 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 ADS 項目介紹
        1.1.1 ADS 項目背景介紹
        1.1.2 質(zhì)子加速器
    1.2 RFQ 加速器概述
        1.2.1 RFQ 加速器的結構
        1.2.2 注入器 II RFQ 加速器設計
    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
        1.4.1 課題主要工作
        1.4.2 課題創(chuàng)新點
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)的體系結構
        2.2.1 計算機控制
        2.2.2 加速器控制的標準模型
    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 的主要結構
            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、設備支持和設備驅動（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
            2.4.3.3 連接請求服務
            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
第三章 基于 EPICS 的分布式 RFQ 控制系統(tǒng)
    3.1 RFQ 控制系統(tǒng)的實現(xiàn)目標
    3.2 ADS 注入器 II 控制網(wǎng)絡設計
        3.2.1 計算機網(wǎng)絡
        3.2.2 層次化網(wǎng)絡設計
    3.3 RFQ 控制系統(tǒng)硬件結構
    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 底層驅動
            3.5.1.1 記錄支持
            3.5.1.2 設備支持
            3.5.1.3 設備驅動
        3.5.2 水溫聯(lián)鎖保護系統(tǒng) IOC
            3.5.2.1 通訊機制和驅動編寫思想
            3.5.2.2 斷點查表法
            3.5.2.3 IOC 啟動過程
        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 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)結構和需求
        3.6.2 具體實現(xiàn)方法
            3.6.2.1 DSC 模塊實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換
            3.6.2.2 CA Lab 實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換
    3.7 本章小結
第四章 RFQ 水溫聯(lián)鎖保護底層應用開發(fā)
    4.1 設計依據(jù)和控制需求
    4.2 PLC 概述
        4.2.1 PLC 的一般結構
        4.2.2 PLC 的基本原理
        4.2.3 PLC 選型
    4.3 控制系統(tǒng)設計結構
    4.4 基于 PLC 聯(lián)鎖保護系統(tǒng)的具體實現(xiàn)方式
        4.4.1 聯(lián)鎖保護系統(tǒng)的硬件結構和信號通信
        4.4.2 PLC 軟件實現(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 技術應用
        4.5.2 Visu+編程
    4.6 本章小結
第五章 上層界面開發(fā)與聯(lián)機調(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
第六章 數(shù)字電源觸摸屏監(jiān)控系統(tǒng)的設計
    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)應用層協(xié)議介紹
        6.2.2 觸摸屏指令介紹
        6.2.3 通訊機制分析
    6.3 控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)
        6.3.1 觸摸屏系統(tǒng)軟件設計
        6.3.2 單片機配置程序部分
        6.3.3 波形顯示部分
    6.4 系統(tǒng)測試
    6.5 本章小結
第七章 結論與展望
    7.1 結論
    7.2 下一步的工作方向
參考文獻
作者簡介及發(fā)表文章



本文編號：3845396