Помощь в учёбе, очень быстро...
Работаем вместе до победы

Программное обеспечение системы управления инжекционного комплекса ВЭПП-5

Диссертация: Программное обеспечение системы управления инжекционного комплекса ВЭПП-5
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Разработанный комплекс программ используется для управления ВЭПП-5 с 2000 г. В частности, с помощью данного комплекса был запущен линейный ускоритель, достигнут проектный темп ускорения и осуществлено получение позитронов. Создапное ядро системы управления примепимо для автоматизации других установок, в т. ч. экспериментов малого масштаба, что продемонстрировано на примере системы управления… Читать ещё >

Содержание

  • 1. Цель и актуальность работы
    • 1. 1. Ипжекциопный комплекс ВЭПП
      • 1. 1. 1. Общие сведения
      • 1. 1. 2. Подсистемы, требующие автоматизации
      • 1. 1. 3. Требуемые характеристики системы управления
    • 1. 2. Выбор аппаратной платформы и ОС для системы управления
    • 1. 3. Выбор системы управления
  • 2. Разработка
    • 2. 1. Трехуровневая клиент-серверная архитектура
    • 2. 2. Абстракция данных — каналы
      • 2. 2. 1. Каналы
      • 2. 2. 2. Принципы функционирования каналов
      • 2. 2. 3. Большие каналы
      • 2. 2. 4. Циклическая работа сервера
      • 2. 2. 5. Дополнительные атрибуты каналов — возраст значения и флаги
    • 2. 3. Принципы представления, преобразования и обработки данных
    • 2. 4. Обсуждение избранного подхода
    • 2. 5. О многопоточности
    • 2. 6. Общая архитектура системы управления
    • 2. 7. Сравнение СХ с другими системами управления физическими установками
  • 3. Реализация 35 3.1 СХ-сервер
    • 3. 1. 1. Основной цикл сервера
    • 3. 1. 2. Модель и API драйверов
    • 3. 2. Драйверы
    • 3. 2. 1. САМАС-драйверы для контроллеров СМ
    • 3. 2. 2. CAN-драйверы
    • 3. 3. Сетевой протокол СХ
    • 3. 4. Транспортная клиентская библиотека cxlib
    • 3. 5. Библиотеки работы с данными
    • 3. 5. 1. Доступ к данным с автоматическим восстановлепием соединения
    • 3. 5. 2. Формулы
    • 3. 5. 3. Структурирование данных — Cdr
    • 3. 6. Библиотеки пользовательского интерфейса
    • 3. 6. 1. Ch
    • 3. 6. 2. Knobs — компоненты управления
    • 3. 6. 3. Xh — упрощенный доступ к функциональности XII
    • 3. 7. Организация пользовательского интерфейса
    • 3. 7. 1. Цветовое кодирование
    • 3. 7. 2. Выдача информации по мере необходимости
    • 3. 7. 3. Работа полей ввода данных
    • 3. 7. 4. Файловые диалоги
    • 3. 8. Система запуска и контроля состояния
    • 3. 9. Средства отладки и диагностики
    • 3. 9. 1. Симуляция аппаратуры
    • 3. 9. 2. Консольные утилиты для доступа к данным
    • 3. 9. 3. Система протоколирования
    • 3. 9. 4. Консольный интерфейс сервера
  • 4. Применение
    • 4. 1. Магнитная система
    • 4. 2. Система управления субгармоническим группирователем
    • 4. 3. Система контроля вакуума
    • 4. 4. Система термостабилизации
    • 4. 5. Система диагностики пучка
    • 4. 6. Использование системы СХ в проекте МНТЦ JVS
      • 4. 6. 1. Описание проекта
      • 4. 6. 2. Задачи автоматизации
      • 4. 6. 3. Выбор системы управления
      • 4. 6. 4. Программы управления и контроля
      • 4. 6. 5. Драйверы
      • 4. 6. 6. Эволюция
      • 4. 6. 7. Выводы
  • 5. Дальнейшее развитие
    • 5. 1. Порт для Windows
    • 5. 2. Кросс-сборка
    • 5. 3. Межплатформнос преобразование данных
    • 5. 4. БД с конфигурацией аппаратуры
    • 5. 5. Модульный подход к построению унифицированных программ управления па основе древовидных описателей и plugin-архитектуры
    • 5. 6. Загружаемые модули сетевого доступа в сервере
    • 5. 7. Ядро-планировщик cxschcduler
    • 5. 8. Библиотека структурированного бинарного В/В
    • 5. 9. Об ограничениях
    • 5. 10. Кодирование селекторов строками, а не числами

Программное обеспечение системы управления инжекционного комплекса ВЭПП-5 (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Необходимой частью современных установок для проведения экспериментов по физике высоких энергий является компьютеризированная система управления установкой. Данная работа посвящена созданию системы управления строящимся в ИЯФ СО РАН Иижекционным комплексом ВЭПП-5 [1].

В настоящее время в мире существует и используется на ускорительных установках немалое количество программных систем управления. Однако, в середине 1990;х годов, когда начал создаваться комплекс ВЭПП-5, большинства из этих систем (например, TANGO[2, 3] и TINE[4, 5]) не было, а существовавшие были недоступны либо вследствие закрытости для России (EPICS[6, 7]), либо вследствие дороговизны (Vsystcm[8]). Системы же управления, применяемые на существовавших к тому времени в ИЯФ установках, были слишком привязаны к используемой аппаратуре (как к управляющей электронике, так и к компьютерам), и потому пе подходили для ВЭПП-5, поскольку па нем предполагалось использование иной аппаратуры.

Цель проведения работы.

Целью работы являлось создание централизованной компьютерной системы управления для Иижекциопного комплекса ВЭПП-5. Это включало в себя:

1. Разработку архитектуры системы управления на основе трехуровневой модели.

2. Создание ядра системы управления как самостоятельного программного продукта, работающего под POSIX-совмсстимыми ОС (в частности, Linux).

3. Реализацию набора управляющих программ для Инжекционного комплекса ВЭПП-5.

Структура диссертации.

Работа состоит из введения, пяти глав, заключения и трех приложений.

Во введении дается общая характеристика работы, обосновывается ее актуальность, сформулированы цели работы, научная новизна и практическая значимость, перечислены положения, выносимые на защиту, и приводится краткий обзор содержания диссертации.

Основные результаты, вошедшие в диссертацию, докладывались па следующих рабочих совещаниях и конференциях:

6th International Conference on Accelerator and Experimental Physics Control Systems (ICALEPCS'97, Пекин, Китай), 8th International Conference on Accelerator and Large Experimental Physics Control Systems (ICALEPCS 2001, Сан-Хосе, США), 4th International Workshop on Personal Computers and Particle Accelerator Controls (PCaPAC-2002, Фраска-ти, Италия), The 5th International Workshop on Personal Computers and Particle Accelerator Controls (PCaPAC-2005, Хаяма, Япония), The 10th International Conference on Accelerator and Large Experimental Physics Control Systems (ICALEPCS 2005, Женева, Швейцария), XXth Russian Conference on Charged Particle Accelerators (RuPAC'2006, Новосибирск, Россия), The 6th International Workshop on Personal Computers and Particle Accelerator Controls (PCaPAC-2006, Ньюпорт Ньюс, США) и опубликованы в работах [11], [14], [15], [34], [40], [1], [35], [49], [50], [9] и [16]. Благодарности.

В заключение выражаю глубокую благодарность научному руководителю работы П. В. Логачеву за руководство и помощь в процессе написания работы.

Выражаю искреннюю благодарность Р. Г. Громову, Е. А. Гусеву, И. Л. Пивоварову, О. Ю. Токареву, Ю. И. Эйдельмапу за совместные обсуждения проблем, возникавших при разработке системыФ.А.Емапову, Д. А. Малютину и А. А. Старостенко за критические замечания и отзывы по системе управленияВ.Р.Козаку, В. Р. Мамкину и С. В. Тарарышкину за разработку управляющего оборудования и за помощь в его освоениивсем сотрудникам Лаб.5 и другим сотрудникам ИЯФ за помощь и поддержку, оказанную в процессе выполнения данной работы.

Заключение

.

При проведении работы были получепьг следующие основные результаты и выводы:

1. Разработана архитектура системы управления на основе трехуровневой модели.

2. Создано ядро системы управления как самостоятельный продукт, включающий:

• Сервер системы управлепия.

• Набор драйверов для устройств САМАС и CAN-bus.

• Реализацию сетевого протокола клиент-сервер для связи между сервером и прикладными управляющими программами.

• Набор библиотек для прикладных программ, обеспечивающих обработку дап-ных и стандартизованный интерфейс с пользователем.

• Средства отладки и диагностики.

• Систему запуска ПО и контроля состояния подсистем.

3. Создан набор управляющих программ для Инжекционного комплекса ВЭПП-5, а именно:

• Программа управления магнитной системой форинжектора ВЭПП-5.

• Программа управления субгармоническим группирователем.

• ПО системы контроля вакуума в линейном ускорителе и в накопителе-охладителе.

• Программа управлепия системой термостабилизации.

• Набор программ для системы диагностики пучка в линейном ускорителе.

Разработанный комплекс программ используется для управления ВЭПП-5 с 2000 г. В частности, с помощью данного комплекса был запущен линейный ускоритель, достигнут проектный темп ускорения и осуществлено получение позитронов.

4. Создапное ядро системы управления примепимо для автоматизации других установок, в т. ч. экспериментов малого масштаба, что продемонстрировано на примере системы управления эксперимента МНТЦ N2257. '.

5. Разработан модульный подход к построению унифицированных программ управления, позволяющий значительно упростить создание этих программ и повысить гибкость системы управления.

Апробация работы и публикации.

Показать весь текст

Список литературы

  1. М. С. Авилов,. Д. Ю. Болховитянов и др., «Состояние работ на инжекционном комплексе ВЭПП-5″, Атомная энергия, т. 94, вып. 1, январь 2003, сс.84−87.
  2. P.Duval, 'TINE: An Integrated Control System for HERA», Proc. ICALEPCS'99 (Trieste) http://www.elettra.trieste.it/ICALEPCS99/proceedings/papers/mclp48.pdf
  3. TINE (Three-fold Integrated Networking Environment) http://adweb.desy.de/mst/tine/
  4. L.R.Dalesio et al, «EPICS architecture"http://www.aps.anl.gov/asd/controls/epics/*-^ EpicsDocumentation/EpicsGeneral/EPICSArchitecture.ps
  5. Experimental Physics and Industrial Control System http://www.aps.anl.gov/epics/
  6. Vista Control Systems, Inc., «Vsystcm®"http://www.vista-control.com/vsystem.htm
  7. D.Yu.Bolkhovityanov, E.A.Gusev, V.V.Oreshonok, O.V.Pirogov, D.P.Sukhanov, 'The RF phase and amplitude monitoring system of the VEPP-5 preinjector», Proc. RuPAC 2006 (Novosibirsk, Russia, September 2006) http://rupac2006.inp.nsk.su/ready/modpl9.pdf
  8. С.В.Карнаев, «Разработка и реализация системы управления ускорительно-накопительным комплексом ВЭПП-4», дисс.к.т.н., 1996
  9. D.Yu.Bolkhovityanov, Yu.I.Eidelman, «Control System for VEPP-5 electron-positron complex», Proc. ICALEPCS'97 (Beijing, China, November 1997) http://www.aps.anl.gov/icalepcs97/paper97/p066.pdf
  10. Д.Ю.Болховитяпов, Р. Г. Громов, И. Л. Пивоваров, Ю. И. Эйдельмап, «Проект программного обеспечения системы управления комплексом ВЭПП-5», препринт ИЯФ 98−53http: //www. inp.nsk. su/~bolkhov/publs/binpp9853.ps
  11. V.Shilo, «Intelligent CAMAC-controller Family Based on the 32-bits Inmos Transputers», Proc. 7th International School-Seminar on Automation and Computing in Scicnce, Engineering and Industry, Yalta, Crimea, 1996.
  12. D.Yu.Bolkhovityanov, R.G.Gromov, E.A.Gousev, K.V.Gubin, I.L.Pivovarov, O.Yu.Tokarev, «Present Status of VEPP-5 Control System», Proc. ICALEPCS2001, San Jose, California, USA, November 2001http://www.slac.Stanford.edu/econf/СО11 127/TUAP003.pdf
  13. D.Bolkhovityanov, I. Pivovarov, O. Tokarev, «Evolution and Present Status of VEPP-5 Control System», Proc. PCaPAC'2002 (Frascati (RM), Italy, October 2002) http://www.lnf.infn.it/conference/pcapac2002/TALK/M0-P15/M0-P15.pdf
  14. A.Gotz et al. «Experience with a standard model'91 based control system at the ESRF». Proc. ICALEPCS'93 (Berlin). NIM 352A (1994) p. 22−27.
  15. I.Abe et al, «COACK-II Project on Accelerator Control Kernel Development», Proc. ICALEPCS'99 (Trieste)http://www.elettra.trieste.it/ICALEPCS99/proceedings/papera/wclp32.pdf
  16. А.Волков, «Техническое описание контроллера шагового двигателя КШД-485» http://vega.inp.nsk.su/hardware/ksm485.html
  17. IMPAC Infrared GmbH, «Pyrometer IS10, IGA10: Technical Documentation and Operating Instruction"http://www.ir-impac.com/uploads/Bedanloffen/IslObed.pdf
  18. Б.Карымов, «ADC333: описание структуры и работы» http://www.inp.nsk.su/activity/automation/*-3 device/devicenew/camac/adc333.html
  19. Jeffrey 0. Hill, «A Server Level API for EPICS», Proc. ICALEPCS'95 (Chicago) http://www-bd.fnal.gov/icalepcs/abstracts/PDF/wlab.pdf
  20. M.Clausen, «EPICS Office», Proc. ICALEPCS'2005 (Geneva) http://elise.epf1.ch/pdf/05.010.pdfhttp://icalepcs2005.web.cern.ch/icalepcs2005/^ Presentations/14octFriday/FR2/FR26−60.ppt
  21. Microsoft Corporation, «I/O Completion Ports"http://msdn.microsoft.com/library/default.asp?url=←a /library/en-us/fileio/fs/iocompletionports.asp
  22. P.Duval, Z. Kakucs, M. Kadunc, I. Kriznar, M. Plesko, A. Pucelj, G. Tkacik, «The Babylonization of Control Systems», Proc. PCaPAC'2002 (Frascati)http: //www. lnf. infn. it/conference/pcapac2002/TALK/TH-02/TH-02.pdf
  23. ИЯФ CO РАН, «Устройства с интерфейсом CANbus «http://www.inp.nsk.su/activity/automation/*-* device/devicenew/canbus/devcan.html
  24. Г. Пискунов, С. Тарарышкин, «Двадцатичетырехразрядная ЭВМ в стандарте САМАС», Автометрия, № 4/1986http: //www. inp. nsk. su/~tararysh/docsandsoft/camac/odrenok/index.htm30. «ICL 1900 Series Computers» http://www.f cs.eu.com/
  25. В.Р.Мамкин, «Контроллер KAMAK CM5307. Часть 1. Техническое описание.», 2001 г http: //www. inp. nsk. su/~mamkin/camacto 1. pdf32. «Embedded Linux/Microcontroller Project» http://www.ucl inux.org/
  26. OAR Corp., RTEMS http://www.rtems.com/
  27. D.Dolkhovityanov et al, «Experience of Using uClinux-based CAMAC Controllers in VEPP-5 Control System», Proc. PCaPAC'2002 (Frascati (RM), Italy, October 2002) http://www.lnf.infn.it/conference/pcapac2002/TALK/TU-P14/TU-P14.pdf
  28. D.Bolkhovityanov et al, «PowerPC-based CAMAC and CAN-bus controllers in VEPP-5 Control System», Proc. PCaPAC'2005 (Hayama, Japan, March 2005) http://conferencc.kek.jp/pcapac2005/papcr/WEB4.pdf
  29. С.А.Третьяков, «Controller Area Network (CAN) — локальная сеть контроллеров», журнал «Электроника» N#9,10/1998http://www.inp.nsk.su/~kozak/canbus/98 0926doc-01. pdf
  30. В.Р.Козак, «Микропроцессорные устройства, встраиваемые в оконечную аппаратуру (CANbus в ИЯФе)», институтский семинар (ускорительная секция), 14 апреля 2005 г. http://www.inp.nsk.su/~kozak/canbus/sem00/sem00.htm
  31. В.Р.Козак, «Особенности использования интерфейса CANbus в ИЯФе», 2005 г. http://www.inp.nsk.su/~kozak/appnotes/anclO.pdf
  32. ООО &bdquo-Марафон», «CAN-bus-PCI интерфейс"http://can.marathon.ru/devices/can-bus-pci.html
  33. D.Bolkhovityanov, O. Tokarev, «Usage of PC CANBUS Controllers in VEPP-5 Control System», Proc. PCaPAC'2002 (Frascati (RM), Italy, October 2002) http: //www .lnf. infn. it/conference/pcapac2002/TALK/TU-P15/TU-P15. pdf
  34. В.Р.Мамкип, «CANGW. Шлюз Ethernets (CAN, RS485)», 2004r. http://www.inp.nsk.su/~mamkin/cangw.pdf
  35. В.Р.Козак, «CGVI8 многоканальный генератор задержанных импульсов» http://www.inp.nsk.su/~kozak/designs/cgv.htm43. «Reverse Polish notation» http://en.wikipedia.org/wiki/ReversePolishnotation
  36. National Instruments Corp., «LabVIEW» http://www.ni.com/labview/45. «NEdit — the multi-purpose X Window System editor» http://www.nedit.org/
  37. D.Yu.Bolkhovityanov, R.G.Gromov, I.L.Pivovarov, A.A.Starostenko, «Experience of Using Multimonitor Workstations Under XFrce86 4. x in VEPP-5 Control Room», Proc. ICALEPCS'2001 (San Jose) http://www.slac.stanford.edu/econf/C011127/WEAP030.pdf
  38. Г. В.Карпов, А. С. Медведко, «Система измерения положения пучка в форинжекторе ВЭПП-5», препринт ИЯФ 2006−035http://www.inp.nsk.su/act ivity/preprints/f iles/2 006 035.pdf
  39. С.С.Ссредняков, «Система управления электронным пучком и излучением лазера на свободных электронах», диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук, 2005 г.
  40. Presentations/Posters/P01091.pdf
  41. O.Alyakrinskiy, M. Avilov, D. Bolkhovityanov et al, «High Power Neutron Converter for Low Energy Proton/Deuteron Beams», Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A, Vol. 557 Issue 2,15 February 2006, pp. 403−413.
  42. Р.Е.Кусков, «Универсальная GUI-библиотека для создания программ управления и визуализации экспериментальных данных», квалификационная работа на соискание степени бакалавра, 2003 г.
  43. Р.Е.Кусков, «Методы удаленного управления ускорительным комплексом с помощью переносимых средств», магистерская диссертация, 2005 г.53. «PostgreSQL: The world’s most advanced open source database» http://www.postgresql.org/
  44. Д.Н.Салмин, «Прототип базы данных аппаратуры системы управления комплекса ВЭПП-5», квалификационная работа на соискание степени бакалавра, 2004 г.
  45. А.Ю.Антопов, «Прототип базы данных аппаратуры системы управления комплекса ВЭПП-5», магистерская диссертация, 2005 г.56. «EPICS MEDM: Motif Editor and Display Manager» http://www.aps.anl.gov/epics/extensions/medm/
  46. Thomas Birkc, «dm2k» http://www-csr.bessy.de/control/SoftDist/dm2k/
  47. Kay Rechlich, «ddd: The DOOCS Data Display» http://tesla.desy.de/doocs/doocsgen/ddd.html59. «Finite state machine"http://en.wikipedia.org/wiki/Statemachine60. Ed Falk, Gridboxhttp://www.ef alk.org/Widgets/#gridbox
  48. А.Ю.Аптонов, «Реализация Motif-части универсальной GUI-библиотеки для программ управления», квалификационная работа на соискапие степени бакалавра, 2003 г.
  49. Computer Generation, Inc., «The LiteClue Widget» http://halibut.compgen.com/widgets/LiteClue.html
  50. Quest Software, Inc., «XRT PDS» http://www.quest.com/xrtpds/
  51. Robert W. McMullen, «SciPlot Widget"http://www.questconsult.com/"jrm/SciPlot.html
  52. Ge Lei, «Jpt Jefferson Lab Plotting Toolkit"http://www.aps.anl.gov/epics/download/extensions/index.phphttp://www.aps.anl.gov/epics/download/extensions/jpt200l.tar .gz
Заполнить форму текущей работой

Пора сдавать?