BEPCⅡ低温控制系统研制

北京正负电子对撞机重大改造工程(BEPCⅡ)首次应用低温超导技术建造低温系统. 低温控制系统通过控制前端低温系统的压力、液位、流量和功率等过程变量, 分别产生饱和液氦、两相氦和过冷的单相液氦, 使用这三种不同形式的氦流来冷却超导设备. 低温控制系统采用EPICS+PLC双层架构体系, 实现对前端低温超导设备的全自动控制. EPICS主要完成低温系统的过程控制、逻辑控制和PID闭环控制; PLC负责前端关键设备的联锁控制, 用于保护低温超导设备的安全.     

BEPCⅡ控制系统

北京正负电子对撞机重大改造工程BEPCⅡ于2001年启动. BEPCⅡ采用双环交叉角对撞方案,使用微包络函数(micro-β)和多束团对撞以提高亮度. 先进的低温超导技术将用于对撞机的设计中. BEPCⅡ控制系统采用分布式体系结构和系统集成工具EPICS(Experimental Physics and Industrial Control System)进行开发. 控制系统的设计采用了国际先进技术. 目前系统正在建造之中, 主要系统完成了软硬件开发和实验室调试, 于2006年3月进入现场安装.预计BEPCⅡ储存环2006年10月可以开始带束流调试. 本文将介绍BEPCⅡ控制系统及其进展.     

ADS注入器Ⅱ低温恒温器控制系统

设计了用于ADS注入器Ⅱ超导腔的低温恒温器控制系统。采用了基于EPICS 的分布式控制系统架构,以PLC 和串口服务器等为核心控制硬件,用PID 算法实现了恒温器内氦压和液氦量的自动控制,压力控制精度约为100 Pa,液氦高度误差约10 mm。利用EPICS 和LabVIEW 在局域网发布过程数据,实现了操作员界面对低温恒温器分布式系统的统一管理,控制系统设计性能满足使用需求,已经在ADS注入器Ⅱ超导高频腔水平测试中发挥了重要作用。Cryogenic module provides important low temperature environment for half wave resonance superconducting cavity in C-ADS injector Ⅱ, to ensure the effective operation of cryogenic module, a remote control system which is based on the physical and experimental industrial control systems (EPICS) is introduced in this paper. PLC and serial port server are used as field controllers. Host computer runs EPICS and LabVIEW which are capable of getting and releasing data in local area net. Operators manage all the equipments through a CSS interface which is linked to local area net. The control system which is simple structure and reliable work, has played an important role in the level test of HWR superconducting cavity.     

实验物理与工业控制系统平台在HL-2A主机测控系统中的应用

描述了利用实验物理与工业控制系统(EPICS)平台对HL-2A主机运行参数进行的集中测控系统开发。系统采用s7nodave设备驱动模块,实现了SoftIOC与各PLC的通讯,将各子系统的PLC集成到了EPICS控制系统中。通过对关系型数据库和应用层软件CSS中数据归档及报警等组件的扩展与配置,实现OPI层与各个子系统的实时通信。测控系统成功地将HL-2A主机参数集中在EPICS平台下运行,为下一代装置的主机集中测控系统设计打下了基础。     

嵌入式上海光源EPICS插入件控制系统

插入件是上海光源重要组成设备之一,其控制系统主要由高精度电机运动控制、位置反馈、校正线圈电源控制、前端轨道反馈及人机界面等部分组成。为实现以上功能并无缝接入上海光源EPICS控制系统,设计了基于EPICS的插入件控制系统。在此基础上,利用嵌入式EPICS技术将所有EPICS组件嵌入到一台嵌入式控制器中。嵌入式EPICS技术简化了系统结构,方便用户操作和后期维护。经测试和在线运行,该系统控制功能完整,反馈控制实时性高,束流的稳定性得到了提高,为试验站稳定供光提供了保证。     

中国散裂中子源直线射频低电平远程控制软件研制

中国散裂中子源一期工程的直线加速器,共有8套数字化射频低电平控制单元,射频低电平的本地控制属于EPICS的异构系统,无法直接与EPICS客户端进行通信。通过在射频低电平本地控制上位机程序中嵌入一个C#类型的EPICS服务器程序,实现了使用EPICS客户端对射频低电平系统的远程控制, 从而把射频低电平控制系统接入基于EPICS框架的控制系统中。直线射频低电平远程控制投入在线运行以来,运行稳定可靠。     

4W1磁铁电源控制系统的改造

在北京正负电子对撞机(BEPC)中用于同步辐射~X~光研究的插入件4W1磁铁由主线圈绕组和补偿线圈绕组组成,由两台高精度直流电源(主电源和辅助电源)供电. 2004~年11月, BEPC开机使用的两台主电源和辅助电源是重新设计制造的,采用新的控制接口PSI和控制器PSC进行控制. 这套系统是在~BEPCⅡ磁铁电源控制样机PSC/PSI完成的基础上仅用1个月的时间完成的. 在运行初期经过多次调试和修改后, 安全无故障运行历时4个月,为同步辐射提供两条X光束线,保证了用户顺利地进行实验. 它是第一个投入运行的BEPCⅡ储存环控制系统的一个新系统. 介绍了基于EPICS平台开发的4W1磁铁电源新的控制系统和4W1磁铁 升降流的特点以及控制升降流应用程序的研制.     

BEPC Ⅱ氦低温系统的初步设计

低温超导技术将应用于第二代北京正负电子对撞机(BEPC Ⅱ).文中所设计的大型氦低温系统将为第二代北京正负电子对撞机的三个磁体:超导螺线管磁体、插入四极铁磁体和高频超导腔磁体提供4.5K下800W的冷量和60.0L/h的液氦产量.由于每个用户都有其特定的工作要求,该系统为每个用户配置一个控制杜瓦,以满足磁体的工作要求.     

The cryogenic control system of BEPCⅡ

A superconducting cryogenic system has been designed and deployed in the Beijing Electron-Positron Collider Upgrade Project (BEPCⅡ). The system consists of a Siemens PLC (S7-PLC, Programmable Logic Controller) for the compressor control, an Allen Bradley (AB) PLC for the cryogenic equipments, and the Experimental Physics and Industrial Control System (EPICS) that integrates the PLCs. The system fully automates the superconducting cryogenic control with process control, PID (Proportional-Integral-Differential) control loops, real-time data access and data storage, alarm handler and human machine interface. It is capable of automatic recovery as well. This paper describes the BEPCⅡ cryogenic control system, data communication between S7-PLC and EPICS Input/Output Controllers (IOCs), and the integration of the flow control, the low level interlock, the AB-PLC, and EPICS.     

基于EPICS的慢速设备异步控制应用研究

针对直线感应加速器控制系统大多数前端设备为带通讯接口的慢速设备的实际情况,采用异步通讯模块Asyn和基于字节的模块StreamDevice相结合的方法实现该类设备在实验物理与工业控制系统（EPICS）架构下的分布式控制。系统中使用的国产或自行研制的设备的命令格式不是SCPI格式,而控制系统常需要在一个I/O命令中写入多个参数（PV）,而StreamDevice协议中,多个PV设置无法在一个协议函数中实现。采用EPICS实时数据库的Calcout记录作为多参数输入容器,将多个PV组成一个结构化数组,从而实现多个PV变量的同时设置。同样,针对多参数同时读取的情形,使用waveform记录在一次读入操作中能获取多个PV变量的值。     

BEPC II氦低温系统的初步设计

低温超导技术将应用于第二代北京正负电子对撞机 (BEPC II)。文中所设计的大型氦低温系统将为第二代北京正负电子对撞机的三个磁体 :超导螺线管磁体、插入四极铁磁体和高频超导腔磁体提供 4 .5 K下 80 0 W的冷量和 6 0 .0 L/ h的液氦产量。由于每个用户都有其特定的工作要求 ,该系统为每个用户配置一个控制杜瓦 ,以满足磁体的工作要求。     

简单可靠的氦液面计

简单可靠的氦液面计将给低温工作带来很多方便。下面介绍的超导液面计制作简单, 精度为1mm。经多次低温实验证明,无论在向杜瓦瓶输液过程, 或在液氦实验中都能真实地指示杜瓦瓶内液氦面的位置。 超导液面计的原理如图1所示。如果超导线s处于液氦中, 其电阻为零,则指示灯L点亮;当超导线离开液面时,由于加热器     

超导直线增能器低温恒温柜的研制

文中详细介绍了超导直线增能器用低温恒温柜的研制过程.采用液氮冷屏保护,液氦作冷源,冷却四只QWR超导腔;静态热损耗小于10W,高频功率负载条件下总热损耗小于50W.该装置还具有机械调谐和功率调谐功能,设备的测量、控制和数据采集采用壹套PLC和工控机来完成,设备的自动化程度和可靠性较高.     

S7 PLC在实验物理及工业控制系统中的集成（英文）

在直线感应加速器控制系统中,可编程逻辑控制器(PLC)作为前端控制器被广泛应用于人身安全保护系统中,实现PLC于实验物理及工业控制系统(EPICS)中的输入输出控制(IOC)集成成为系统架构中必须解决的问题。为此,介绍了一种新型的基于S7nodave设备驱动和异步通讯模块Asyn的IOC与PLC通信方法。该方法可实现IOC对S7PLC过程映像区及内存变量的透明访问,而不需要制定通讯协议。分析了基于S7nodave和Asyn模块与S7PLC的通信机制,并给出了应用实例。     

EPICS ��HL-2A ����ϵͳPLC �ϵIJ���

为了提高HL-2A装置的实验数据交换效率,通过在HL-2A上部署EPICS系统,结合HL-2A的控制系统PLC,提出并建立了一种可行的HL-2A指令与数据共享方法,同时给出了程序的实例.     

S7 PLC在实验物理及工业控制系统中的集成（英）

在直线感应加速器控制系统中,可编程逻辑控制器（PLC）作为前端控制器被广泛应用于人身安全保护系统中,实现PLC于实验物理及工业控制系统（EPICS）中的输入输出控制（IOC）集成成为系统架构中必须解决的问题。为此,介绍了一种新型的基于S7 nodave设备驱动和异步通讯模块Asyn的IOC与PLC通信方法。该方法可实现IOC对S7 PLC过程映像区及内存变量的透明访问,而不需要制定通讯协议。分析了基于S7nodave和Asyn模块与S7 PLC的通信机制,并给出了应用实例。     

CAEP FEL-THz 2K氦低温系统建设及其试运行

中国工程物理研究院高平均功率太赫兹大型科研装置(CAEP FEL-THz)采用1.3GHz超导加速器,低温系统为超导加速器提供2K低温环境。低温系统于2016年上半年顺利完成试运行,具备160L/h@4.5K的液氦生产能力和优于66W@2K的冷量能力,保障了超导加速器正常稳定运行所必需的低温环境。据此,简要总结了2K氦低温系统的建设进展,并介绍了低温系统的试运行情况。     

加速器驱动次临界系统注入器Ⅱ的真空控制系统北大核心CSCD

真空系统是加速器驱动次临界系统项目注入器Ⅱ的重要组成部分之一,为了保证其工作效率设计了一种基于实验物理及工业控制系统(EPICS)架构的远程控制系统。根据被控设备硬件接口的特点及控制需求分别采用PLC和串口服务器等作为控制设备,在主控机中使用LabView编程实现了对系统内所有设备的监控,并借助于DSC模块把设备状态和参数等以过程变量的形式进行网络发布。同时根据系统特点设计了软硬件相结合的连锁保护方案,增加了系统的可靠性,为5 MeV束流实验的顺利进行提供保障。     

加速器驱动次临界系统注入器Ⅱ的真空控制系统

真空系统是加速器驱动次临界系统项目注入器Ⅱ的重要组成部分之一,为了保证其工作效率设计了一种基于实验物理及工业控制系统(EPICS)架构的远程控制系统。根据被控设备硬件接口的特点及控制需求分别采用PLC和串口服务器等作为控制设备,在主控机中使用LabView编程实现了对系统内所有设备的监控,并借助于DSC模块把设备状态和参数等以过程变量的形式进行网络发布。同时根据系统特点设计了软硬件相结合的连锁保护方案,增加了系统的可靠性,为5 MeV束流实验的顺利进行提供保障。     

2K超导低温垂测控制系统关键技术

根据加速器驱动次临界系统质子超导直线加速器样机(CAFe)对于低温垂测系统的要求,设计了2K超导低温垂测控制系统。该系统的主要难点之一是用简单可靠的方式实现2K过程控制,二是对回温过程中杜瓦内压强的控制。为了解决这两点,本工作使用实验物理与工业控制系统中的集成包Sequencer实现了对气体置换、腔体降温等顺序过程的控制,能够方便实现多种流程控制。对于回温过程,使用可编程逻辑控制器等部件作为硬件控制部分,使用模糊PID控制加热器来稳定杜瓦内压强,相较于传统的PID能够实现更小的响应时间和超调量,最终为实现2K超导低温垂测控制系统提供了可行高效的解决方法。