2K低温垂测控制系统设计

作     者：张榕峰 

作者单位：中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所) 

学位级别：硕士

导师姓名：陈又新

授予年度：2020年

学科分类：08[工学] 082701[工学-核能科学与工程] 0827[工学-核科学与技术] 

主      题：EPICS PLC 控制系统 Sequencer应用 垂直测试 数据归档 电子日志 

摘      要：近年来,随着加速器驱动次临界系统(accelerator driven sub-critical system,ADS)的进一步完善和发展,越来越多各类型的超导腔需要应用到直线加速器中。中国科学院近代物理研究所承担的ADS注入器Ⅱ中的超导加速段共含有二十多个HWR超导腔,为了能更准确方便的测试这些超导腔的加速梯度和品质因数,必须要设计一套完整的超导低温垂测控制系统。超导低温垂测系统主要是由垂测杜瓦、液氦供液系统、液氮供液系统、氮气回收系统、氦气回收净化系统、可控蝶阀、相关配套管路和阀门组成。本文所述2K超导低温垂测控制系统以西门子S1500系列PLC和串口服务器为硬件核心,控制网络采用分层式拓扑结构。控制系统的IOC设计介绍了SIEMENS PLC和无纸记录仪等设备的EPICS底层驱动解决方法,此外,还使用基于数据流设备的通讯驱动模块StreamDevice完成了液位传感器和真空计等EPICS底层通讯模块的编写,自动化垂测过程主要采用了EPICS中的Sequencer应用来编写顺序控制程序完成对现场阀门和泵组的顺控逻辑。上层应用界面方面,使用CSS完成了2K低温垂测系统的界面设计,搭建的数据归档工具Archiver Appliance采用多级存储方式显著提高了数据索引效率。结合现场应用场景,采用Apache+Mysql+Php作为工具设计并开发了一套基于动态Web应用的电子日志系统。该系统使工作人员摆脱传统的书面形式日志,提供了一个公开透明,方便交流的日志平台。本论文工作专门针对该2K低温垂测控制系统的自动化运行需求,采用EPICS分布式软件架构,完成了2K低温垂测控制系统的自动化置换,降温,运行,回温过程的Sequencer应用程序设计,同时对垂测系统现场各类参数的采集和关键设备状态实现了实时监控,研究部署了新型数据归档系统。2K低温垂测控制平台以及相关协同设计软件工具已经完成了现场安装和调试工作,目前处于在线运行状态,控制系统满足目前垂测运行工作的需要,达到设计要求,显著提高了垂测过程的自动化和信息化水平。