Программное обеспечение системы контроля и управления ускорителями электронов НИИЯФ МГУ

• Автор: Шведунов, Иван Васильевич
• Шифр специальности: 01.04.20
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 148 с. : ил.

Оглавление
Введение

Глава 1. Обзор современных систем контроля и управления

1.1 Системы управления исследовательских установок

1.1.1 Система управления MAMI

1.1.2 EPICS

1.2 Коммерческое программное обеспечение

1.2.1 Wonderware InTouch

1.2.2 GEFanuc iPIX

1.3 Особенности системы управления ускорителей НИИЯФ МГУ

1.4 Программное обеспечение нижних уровней

1.4.1 Структура программного обеспечения
1.4.1.1. Драйверы устройств сбора и распределения аналоговых данных
1.4.1.2. Драйверы устройств цифрового управления
1.4.1.3. Основные алгоритмы управления второго уровня
Глава 2. Программа верхнего уровня системы контроля и управления ускорителями НИИЯФ МГУ - CSLite
2.1 Информационное представление объекта управления. Параметрическая технология
2.1.1 Виды параметров, параметрические клиент и сервер
2.1.2. Особенности реализации
2.1.3 Описание свойств параметров, база данных системы управления
2.2 Интерфейс оператора
2.2.1 Представление объекта
2.2.2. Общая структура интерфейса
2.2.3 Таблицы параметров
2.2.4 Всплывающее окно дополнительных значений
2.2.5 Диалог изменения набора параметров в таблице
2.2.6 Окно управления массивами сохраненных значений
2.2.7 Окно станций
2.2.8 Журнал (лог)
2.2.9 Окно сканирования
2.2.10 Меню и панель инструментов
2.3 Редактирование представлений объектов
2.3.1 Средства редактирования базы данных
2.3.2 Работа с редактором базы CSLite
2.3.3 Таблица Objects - описания управляемых объектов
2.3.4 Таблица Stations - описания управляющих станций
2.3.5 Таблица Groups - группы параметров
2.3.6 Таблица Classes - классы параметров

2.3.7 Таблица Predefined actions - предопределенные действия
2.3.8 Таблица Subparameters - дополнительные значения параметров
2.3.9 Таблица Status values - значения статуса для параметра
2.3.10 Таблица Parameters - параметры объекта
2.3.11 Таблица Common status values - общие значения статуса
2.4 Подключение программы расчета оптики пучка к системе контроля и
управления
Глава 3. Особенности использования системы контроля и управления для обеспечения работы ускорителей электронов и испытательных стендов
3.1 Разрезной микротрон на энергию 70 МэВ
3.2 Разрезной микротрон на энергию 35 МэВ
3.3 Импульсный линейный ускоритель на энергию 10 МэВ
3.4 Стенд для испытания ускоряющих структур
3.5 Контроль флюенса электронов на ускорителе с энергией 1.2 МэВ
Глава 4. Система контроля и управления технологическим ускорителем
4.1 Структура системы контроля и управления
4.1.1 Основные системы ускорителя
4.1.2 Контроллер ускорителя
4.2 Структура программного обеспечения консоли управления
4.2.1 Серверная часть ПО консоли управления
4.2.2 Конечные автоматы
4.2.3 Протокол Modbus
4.2.4 Принцип работы сервера
4.2.5 Основные управляющие алгоритмы
4.2.6 Симулятор объекта
4.2.7 Клиентская часть ПО консоли управления
Заключение
Список литературы
Приложение 1. Общая таблица параметров

Введение
Ускорители заряженных частиц являются сложными электрофизическими установками, включающими значительное число разнообразных систем, обеспечивающих их функционирование, таких как система питания магнитных элементов, система высокочастотного питания, система высоковольтного питания, система механических перемещений, вакуумная система, система подачи изолирующего газа, система охлаждения, система датчиков пучка и т.п. Контроль работы ускорителя осуществляется системой управления, сложность которой определяется масштабами и сложностью ускорителя. Неотъемлемой частью современной системы управления является программа верхнего уровня, обеспечивающая взаимодействие оператора с объектом управления, выполнение различных сценариев, связанных с включением и выключением установки, изменением режима работы, обработкой аварийных ситуаций, проведением процедур измерений и оптимизации, а также ведение журналов, поддержание баз данных, конфигурирование системы под конкретный набор оборудования и выполнение других функций, связанных с работой установки.
В настоящее время существуют два подхода к программному обеспечению верхнего уровня систем контроля и управления - разработка собственной программы и использования стандартного программного обеспечения — коммерческой SCADA системы (SCADA - Supervisory Control And Data Acquisition - система супервизорного управления и сбора данных). В частности, при автоматизации процессов в промышленности использование коммерческих SCADA систем в сочетании с программируемыми логическими контроллерами (ПЛК) на нижнем уровне системы управления позволяет существенно ускорить и удешевить процесс автоматизации.
Разработка собственной программы верхнего уровня системы контроля и управления (собственной SCADA системы) позволяет в наиболее полной мере учесть особенности автоматизируемого объекта и возможные

ориентированного подхода. Таким образом, для программирования верхнего уровня более подходящей становится объектная парадигма.
Задачей параметрической технологии как раз и является полное, прозрачное и взаимно согласованное представление свойств и характеристик всех подсистем объекта управления. Это представление включает в себя качественное и количественное описание параметров объекта, а также правил и методов работы с ними. Таким образом, формируется информационная модель управляемого объекта, а также обеспечивается интерфейс между процедурно-функциональным подходом нижних уровней и объектно-ориентрованным представлением верхнего уровня. Использование параметрической методики дает возможность программировать каждый уровень системы управления применяя наиболее подходящий, максимально естественный инструментарий, не ограничиваясь рамками лишь одной технологии составления программ. Используя современную классификацию программных систем, параметрическую технологию можно считать ядром EPICS/SCADA (Experimental Physics and Industrial Control System / Supervisory for Control And Data Acquisition) пакета, ориентированного на работу с быстро и значительно эволюционирующими объектами.
2.1.1 Виды параметров, параметрические клиент и сервер
Параметрическая технология, основные программные компоненты которой приведены на рис. 6, оперирует двумя видами параметров: стандартным и мультиданными. Стандартный вид включает в себя традиционные типы данных длиной до восьми байт (байт, целое, форматы с плавающей точкой и т.п.). Любой параметр стандартного вида может иметь до 4G (2**32) подпараметров единого формата, значения каждого из которых задаются индивидуально. Это позволяет с помощью единственного параметра описать полный набор характеристик сложного объекта. Так, в системе управления один стандартный параметр может описывать ток магнитного элемента, его ограничения, пороги установки и т.д. Параметр вида