基于CSS的NBI射頻離子源控制程序設(shè)計(jì)

胡純棟 陳光亞,2 謝亞紅 蔣才超 崔慶龍 駱翠萍,2 趙遠(yuǎn)哲

1（中國(guó)科學(xué)院等離子體物理研究所 合肥 230031）

2（中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 合肥 230026）

基于CSS的NBI射頻離子源控制程序設(shè)計(jì)

胡純棟1陳光亞1,2謝亞紅1蔣才超1崔慶龍1駱翠萍1,2趙遠(yuǎn)哲1

1（中國(guó)科學(xué)院等離子體物理研究所 合肥 230031）

2（中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 合肥 230026）

離子源是中性束注入器(Neutral Beam Injector, NBI)的關(guān)鍵子系統(tǒng)之一，根據(jù)射頻離子源的實(shí)驗(yàn)和運(yùn)行需求，本文設(shè)計(jì)了一套基于物理實(shí)驗(yàn)與工業(yè)控制系統(tǒng)(Experimental Physics and Industrial Control System, EPICS)架構(gòu)的控制程序，實(shí)現(xiàn)對(duì)射頻離子源實(shí)驗(yàn)和調(diào)試過(guò)程的遠(yuǎn)程監(jiān)控功能。NBI射頻離子源控制程序通過(guò)集成開(kāi)發(fā)平臺(tái)(Control System Studio, CSS)的交互界面開(kāi)發(fā)模塊(Best OPI Yet, BOY)實(shí)現(xiàn)友好的人機(jī)交互界面，使用Jython實(shí)現(xiàn)界面邏輯，支持服務(wù)器/客戶(hù)端和EPICS兩種通信架構(gòu)。程序已經(jīng)上線近半年，實(shí)驗(yàn)表明，射頻離子源控制程序具備了放電模式設(shè)置、時(shí)序幅值設(shè)置、設(shè)備狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控、采集數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)波形顯示等功能，滿(mǎn)足了射頻離子源實(shí)驗(yàn)的遠(yuǎn)程控制和數(shù)據(jù)可視化的需求。

射頻離子源，控制程序，物理實(shí)驗(yàn)與工業(yè)控制系統(tǒng)，集成開(kāi)發(fā)平臺(tái)

中性束注入加熱是托卡馬克上對(duì)等離子體進(jìn)行外部加熱和維持的主要手段之一，強(qiáng)流離子源是中性束注入器(Neutral Beam Injector, NBI)[1]系統(tǒng)的核心部件之一。射頻離子源因沒(méi)有燈絲結(jié)構(gòu)，具有無(wú)電極污染、使用壽命長(zhǎng)、穩(wěn)定性好、可重復(fù)性高等優(yōu)點(diǎn)，成為未來(lái)聚變實(shí)驗(yàn)中性束注入系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)、強(qiáng)流離子源首選。

物理實(shí)驗(yàn)與工業(yè)控制系統(tǒng)(Experimental Physics and Industrial Control System, EPICS)[2]是20世紀(jì) 90年代初，由美國(guó)洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(Los Alamos National Laboratory, LANL)和阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(Argonne National Laboratory, ANL)等聯(lián)合開(kāi)發(fā)的大型控制軟件系統(tǒng)。EPICS提供多種免費(fèi)開(kāi)發(fā)工具，程序穩(wěn)定性好、易維護(hù)，獨(dú)特的通信協(xié)議便于增刪硬件和擴(kuò)展控制功能，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于粒子加速器領(lǐng)域[3]。

本文設(shè)計(jì)和實(shí)施的射頻離子源控制程序(RF(Radio Frequency) Center Control, RCC)，便于操作人員簡(jiǎn)單有效地設(shè)置射頻離子源每個(gè)硬件模塊的時(shí)序和幅值，并實(shí)時(shí)反饋各硬件系統(tǒng)狀態(tài)。

1 射頻離子源硬件結(jié)構(gòu)

射頻離子源[4]的結(jié)構(gòu)如圖1所示。RCC控制對(duì)象包括離子源中的進(jìn)氣裝置、啟動(dòng)燈絲、弧壓、射頻功率源、水冷系統(tǒng)、多種診斷系統(tǒng)和引出加速系統(tǒng)等?？刂瞥绦蛐枰峁┓岛蜁r(shí)序的設(shè)置窗口，計(jì)算增益并發(fā)送給定時(shí)系統(tǒng)。定時(shí)系統(tǒng)通過(guò)多個(gè)PXI板卡連接離子源各組成硬件，統(tǒng)一輸出為數(shù)字信號(hào)或幅值為0?10 V模擬信號(hào)給各硬件模塊。硬件驅(qū)動(dòng)程序在 LabVIEW 中開(kāi)發(fā)完成。各子系統(tǒng)反饋的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)通過(guò)PXI-6289采集卡進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并實(shí)時(shí)顯示在控制界面。

圖1 射頻源結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Structure diagram of the RF source.

2 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

射頻離子源控制系統(tǒng)由運(yùn)行于控制室的主控制程序RCC、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)服務(wù)器，運(yùn)行于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)的定時(shí)系統(tǒng)、采集系統(tǒng)[5?6]和更底層的電源系統(tǒng)、診斷系統(tǒng)組成。目前診斷主要通過(guò)多普勒頻移光譜(Doppler Shift Spectra, DSS)和朗繆爾探針實(shí)現(xiàn)。如圖2所示，定時(shí)系統(tǒng)向各子系統(tǒng)提供統(tǒng)一的時(shí)序和幅值輸出；采集系統(tǒng)對(duì)各系統(tǒng)提供的電壓和電流信號(hào)進(jìn)行采集，并將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，同時(shí)發(fā)送給RCC進(jìn)行實(shí)時(shí)波形顯示；數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，并將處理結(jié)果自動(dòng)存儲(chǔ)到Access數(shù)據(jù)庫(kù)中。

圖2 射頻源控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖Fig.2 System structure diagram of the RF control.

RCC提供人機(jī)交互界面，供試驗(yàn)人員監(jiān)視并控制整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程。用戶(hù)在控制界面中實(shí)現(xiàn)對(duì)各子系統(tǒng)時(shí)序和幅值的設(shè)置、實(shí)驗(yàn)運(yùn)行模式的設(shè)置以及與其他程序的通信。RCC通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通信將設(shè)置信息發(fā)送給定時(shí)系統(tǒng)，定時(shí)系統(tǒng)將配置部署給底層硬件，并反饋實(shí)時(shí)故障信息。最新的實(shí)驗(yàn)炮號(hào)從數(shù)據(jù)服務(wù)器獲取，并在RCC控制界面實(shí)時(shí)顯示數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采到的波形。

根據(jù)RF源的實(shí)際運(yùn)行需求，RCC需要滿(mǎn)足如下功能：

1) 良好的人機(jī)交互界面：為操作人員提供簡(jiǎn)單、直觀的參數(shù)設(shè)置界面；可以對(duì)裝置整體運(yùn)行進(jìn)行調(diào)試，也可以對(duì)系統(tǒng)某個(gè)硬件設(shè)備進(jìn)行單獨(dú)調(diào)試。實(shí)時(shí)檢測(cè)所有硬件設(shè)備狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)故障及時(shí)報(bào)警，且能夠遠(yuǎn)程復(fù)位硬件狀態(tài)。

2) 與其他功能模塊通信：從數(shù)據(jù)服務(wù)器獲取實(shí)時(shí)炮號(hào)信息；將操作人員配置的時(shí)序和幅值信息發(fā)送到定時(shí)系統(tǒng)；顯示采集系統(tǒng)得到的波形；獲取數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)分析的結(jié)果；獲取定時(shí)系統(tǒng)反饋的故障信號(hào)。

3) 具有良好的擴(kuò)展性：對(duì)未來(lái)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和硬件設(shè)備的變動(dòng)具有良好的支持。

3 控制程序設(shè)計(jì)

3.1 總體設(shè)計(jì)

方便配置：離子源處于測(cè)試階段，對(duì)靈活性的要求很高，需要能夠?qū)δ硞€(gè)硬件模塊單獨(dú)測(cè)試，也可以整體運(yùn)行。而最終的設(shè)計(jì)目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)的長(zhǎng)脈沖，所以對(duì)脈沖時(shí)長(zhǎng)的修改是非常頻繁的，而脈沖長(zhǎng)度涉及到的設(shè)備很多，手動(dòng)修改非常容易出錯(cuò)。離子源產(chǎn)生等離子體后，需要啟動(dòng)高壓電源加速，加速時(shí)刻的調(diào)整往往是多個(gè)相關(guān)時(shí)序整體平移，如果進(jìn)行手動(dòng)修改同樣很繁瑣而且很容易出錯(cuò)，嚴(yán)重情況下會(huì)損壞設(shè)備，需要針對(duì)性地優(yōu)化交互方式。

可視化：硬件時(shí)序之間的相對(duì)關(guān)系，從輸入框的值中不能很明顯地看出來(lái)，針對(duì)此問(wèn)題，使用BOY (Best OPI Yet)控件繪制了動(dòng)態(tài)的設(shè)置波形，可以直觀地顯示各硬件時(shí)序的先后關(guān)系、幅值大小等，并提示不合理的輸入。長(zhǎng)脈沖放電時(shí)需要實(shí)時(shí)關(guān)注設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，需要將對(duì)采集系統(tǒng)獲取的關(guān)鍵設(shè)備狀態(tài)，實(shí)時(shí)顯示在控制界面上，這里需要將LabVIEW開(kāi)發(fā)的采集系統(tǒng)接入EPICS網(wǎng)絡(luò)。

3.2 實(shí)現(xiàn)環(huán)境

人機(jī)交互界面在Windows環(huán)境下開(kāi)發(fā)，CSS[7?9]集成了對(duì)EPICS通道訪問(wèn)協(xié)議(Channel Access, CA)的支持，支持Jython腳本擴(kuò)展控制功能。可通過(guò)在CSS中添加Pydev插件的方式方便Jython調(diào)試。

3.3 模式設(shè)置

從用戶(hù)使用的抽象層次上進(jìn)行劃分，按照設(shè)置覆蓋范圍的從大到小，分為模式設(shè)置、批量修改、高壓時(shí)刻平移和單獨(dú)修改。

離子源調(diào)試階段沒(méi)有固定的放電模式，比如進(jìn)氣測(cè)試模式只有兩個(gè)進(jìn)氣口工作，燈絲測(cè)試模式?jīng)]有進(jìn)氣只有啟動(dòng)燈絲等。針對(duì)此問(wèn)題，使用 BOY控件實(shí)現(xiàn)了二級(jí)樹(shù)形菜單來(lái)方便操作?？梢詫?duì)相關(guān)設(shè)備批量設(shè)置，也可以對(duì)任意一個(gè)硬件設(shè)備的啟動(dòng)與否進(jìn)行單獨(dú)控制。隨著實(shí)驗(yàn)的運(yùn)行，會(huì)將常用的模式記錄下來(lái)，進(jìn)一步簡(jiǎn)化操作。

界面組件間的通信通過(guò)本地?cái)?shù)據(jù)源來(lái)完成，數(shù)據(jù)源由多個(gè)過(guò)程變量(Process Variables, PV)組成，PV是用戶(hù)在任何位置都可訪問(wèn)的全局變量，也可以與某個(gè)變量綁定。通過(guò)“l(fā)oc://”前綴加上用戶(hù)自定義的PV名稱(chēng)，來(lái)創(chuàng)建或者訪問(wèn)數(shù)據(jù)源中變量，如果一個(gè)PV第一次被訪問(wèn)則會(huì)創(chuàng)建這個(gè)變量。樹(shù)型菜單通過(guò)BOY的Check Box控件實(shí)現(xiàn)，同一根下的所有子樹(shù)，關(guān)聯(lián)同一個(gè)Int類(lèi)型的PV，設(shè)置不同的Bit位。根節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)是另外一個(gè)PV。PV變量值的改變可以觸發(fā)Jython腳本，觸發(fā)的PV名會(huì)自動(dòng)存入“triggerPV”變量中。在樹(shù)形菜單的處理腳本中，通過(guò)“triggerPV”變量判斷當(dāng)前點(diǎn)擊的是根節(jié)點(diǎn)還是子節(jié)點(diǎn)。例如觸發(fā)的是根節(jié)點(diǎn)，會(huì)根據(jù)根節(jié)點(diǎn)當(dāng)前狀態(tài)決定子樹(shù)是全部選中還是非選。沒(méi)有選中的控件將不顯示在界面中，也不參與后面的批量修改和配置信息發(fā)送。

3.4 批量修改和高壓時(shí)刻平移

等離子體激勵(lì)和引出過(guò)程對(duì)控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性有很高的要求，錯(cuò)誤的啟動(dòng)次序或不合理的時(shí)長(zhǎng)會(huì)損壞實(shí)驗(yàn)裝置。

經(jīng)常需要進(jìn)行的操作是延長(zhǎng)或者縮短某個(gè)裝置的時(shí)長(zhǎng)，然后其他模塊的時(shí)間相應(yīng)調(diào)整。圖3是一個(gè)批量修改的例子，如果想將RF的第一個(gè)平頂時(shí)長(zhǎng)增加2 s，需要手動(dòng)修改的輸入框有很多。為此設(shè)計(jì)了一個(gè)可以拖動(dòng)的批量修改工具。把黑色的豎線拖動(dòng)到想要延長(zhǎng)或者縮短的位置，設(shè)置步長(zhǎng)為2 s，點(diǎn)擊“Add”按鈕，就可以將豎線右邊的所有時(shí)序右移2 s，結(jié)果如圖4所示，左邊的“Sub”按鈕是反向操作。

圖3 批量修改前的時(shí)序Fig.3 Timing sequences before batch edit.

引出加速系統(tǒng)的啟動(dòng)時(shí)刻一般作為零時(shí)刻，將輔助豎線拖動(dòng)到合適的引出時(shí)刻，通過(guò)點(diǎn)擊“Set Zero”按鈕將高壓和相關(guān)的時(shí)序整體移動(dòng)到相應(yīng)的位置。結(jié)果見(jiàn)圖5，ACC作為0時(shí)刻移動(dòng)到豎線位置，其他的硬件保留原本的相對(duì)時(shí)序關(guān)系。

圖4 批量修改后的時(shí)序Fig.4 Timing sequences after batch edit.

圖5 定位零時(shí)刻Fig.5 Positioning at zero time.

對(duì)于某些不想平移的量?？梢酝ㄟ^(guò)在樹(shù)形菜單中取消勾選。

可拖動(dòng)的豎線借助CSS的BOY官方樣例中的addAnnotations.py腳本實(shí)現(xiàn)，該腳本需要綁定一個(gè)XY Graph控件，當(dāng)拖動(dòng)豎線之后會(huì)改變綁定的PV值，PV值的改變會(huì)觸發(fā)移動(dòng)輔助線的腳本，通過(guò)相對(duì)關(guān)系計(jì)算輔助線的位置。

3.5 單獨(dú)修改和交互驗(yàn)證

批量設(shè)置都是多次的單獨(dú)修改，用戶(hù)在界面完成時(shí)序和幅值等物理參數(shù)的設(shè)置之后，后臺(tái)讀取通道和增益等配置信息并動(dòng)態(tài)更新波形，以便于直觀地顯示設(shè)備的預(yù)期運(yùn)行時(shí)序，同時(shí)驗(yàn)證設(shè)置值的合理性和安全性，通過(guò)后將設(shè)置的時(shí)序內(nèi)容格式化成通信字段，通過(guò)Socket通信發(fā)送給定時(shí)系統(tǒng)。

時(shí)序的設(shè)置信息是需要操作人員手動(dòng)輸入數(shù)字，所以會(huì)有很多誤操作的可能，常見(jiàn)的誤操作包括多了或少了一個(gè) 0、結(jié)束時(shí)間早于開(kāi)始時(shí)間、非數(shù)字內(nèi)容等。如果輸錯(cuò)的值在兩側(cè)，通過(guò)波形就可以直觀地觀察到，如果輸錯(cuò)的值在中間，會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤的時(shí)序次序，程序提示錯(cuò)誤位置。實(shí)踐證明通過(guò)動(dòng)態(tài)繪制波形和數(shù)值驗(yàn)證可以有效避免不合理的參數(shù)設(shè)置。

繪制波形使用的是BOY中的Polyline控件，計(jì)算出要繪制的點(diǎn)的坐標(biāo)按照[x1, y1, x2, y2]的順序存入Jython的數(shù)組中，通過(guò)DataUtil的toJavaIntArray函數(shù)將數(shù)組轉(zhuǎn)化為Polyline控件可以接受的類(lèi)型，并設(shè)置到控件的points屬性中。

3.6 實(shí)時(shí)波形顯示

RCC使用的是LabVIEW的數(shù)據(jù)記錄和監(jiān)控模塊(Datalogging and Supervisory Control, DSC)來(lái)實(shí)現(xiàn)接入 EPICS[10]。安裝對(duì)應(yīng)版本的 DSC之后，創(chuàng)建EPICS服務(wù)器，以全局變量為中介綁定采集值和PV。部署EPICS服務(wù)器之后，RCC端可以通過(guò)多種XY Graph控件讀取遠(yuǎn)程PV值并動(dòng)態(tài)顯示波形。圖6是實(shí)驗(yàn)的截圖，本次實(shí)驗(yàn)只有一路進(jìn)氣，進(jìn)行等離子體激發(fā)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中進(jìn)行DSS診斷并進(jìn)行實(shí)時(shí)采集。采集的入射功率、反射功率和氣體壓強(qiáng)等關(guān)鍵參數(shù)實(shí)時(shí)顯示在界面上。

圖6 實(shí)時(shí)波形顯示Fig.6 Display of real-time waveforms.

4 通信設(shè)計(jì)

4.1 TCP/IP通信

現(xiàn)階段RCC的目標(biāo)是搭建一個(gè)EPICS下服務(wù)器/客戶(hù)端架構(gòu)的控制程序，下個(gè)階段將基于TCP/IP實(shí)現(xiàn)的各離子源控制模塊的通信數(shù)據(jù)相繼接入EPICS，依舊使用RCC進(jìn)行控制。所以RCC當(dāng)前需要支持兩種通信。通過(guò) BOY的PV插件，支持EPICS接入。使用 Jython的Socket庫(kù)函數(shù)，通過(guò)TCP/IP協(xié)議與定時(shí)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)服務(wù)器通信。

根據(jù)各控制對(duì)象屬性的不同，有三種時(shí)序幅值設(shè)置方式，設(shè)置值分別存放于三個(gè)數(shù)組中。數(shù)據(jù)接收端[11]使用LabVIEW開(kāi)發(fā)，LabVIEW使用從平化字符串還原控件接收。平化字符串是一個(gè)大端存儲(chǔ)的一連串二進(jìn)制位。通過(guò)使用Jython中的struct.pack函數(shù)，使用合適的配置參數(shù)，可以將三個(gè)數(shù)組中的數(shù)值，轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的大端二進(jìn)制位，并拼接在一起形成通信字段。需要注意的是在每個(gè)通信字段開(kāi)頭，LabVIEW需要一個(gè)32位無(wú)符號(hào)的整數(shù)，用于存儲(chǔ)通信字段的長(zhǎng)度。EPICS控制內(nèi)部使用通道訪問(wèn)協(xié)議進(jìn)行通信，使用過(guò)程變量PV替代Socket承載需要通信的信息[7]。EPICS架構(gòu)下的客戶(hù)端和服務(wù)器可以通過(guò)PV名稱(chēng)獲取遠(yuǎn)程或本機(jī)的PV值，RCC界面上各組件間的通信也是通過(guò)PV完成。

如圖7所示，為了同時(shí)支持兩套通信架構(gòu)，并減少原本基于 TCP/IP通信的子控制系統(tǒng)接入EPICS后對(duì)RCC的修改，設(shè)計(jì)了一套靈活、分層的通信方式。需要通信的字段先發(fā)到本地PV服務(wù)器，再取出PV值，放入Socket中，與遠(yuǎn)程TCP Server通信。數(shù)據(jù)的返回也是先用Socket接收，再發(fā)送給本地PV服務(wù)器，再傳遞到客戶(hù)端。通過(guò)這樣的設(shè)計(jì)，當(dāng)某個(gè)模塊接入EPICS后，與遠(yuǎn)程的PV服務(wù)器通信，只需要?jiǎng)h除本地服務(wù)器和Socket互傳數(shù)據(jù)的部分即可，RCC的其他部分需要的修改很少。

圖7 通信時(shí)序Fig.7 Communication timing.

5 結(jié)語(yǔ)

本系統(tǒng)是EAST-NBI實(shí)驗(yàn)室第一次使用EPICS技術(shù)，從射頻離子源的實(shí)驗(yàn)需求出發(fā)，設(shè)計(jì)了離子源試實(shí)驗(yàn)的主控制程序 RCC，搭建了相對(duì)完整的EPICS架構(gòu)，并成功應(yīng)用在射頻離子源實(shí)驗(yàn)當(dāng)中。創(chuàng)新點(diǎn)是設(shè)計(jì)了靈活的多層次的放電模式和時(shí)序設(shè)置方式，實(shí)現(xiàn)了對(duì)硬件時(shí)序圖的動(dòng)態(tài)繪制等功能，實(shí)現(xiàn)了友好的人機(jī)交互界面，并結(jié)合控制系統(tǒng)現(xiàn)狀給出了同時(shí)兼容 TCP/IP服務(wù)器/客戶(hù)端架構(gòu)和EPICS架構(gòu)的通信實(shí)現(xiàn)方案。在搭建EPICS分布式控制環(huán)境后，使用CSS開(kāi)發(fā)的客戶(hù)端程序相比于在服務(wù)器/客戶(hù)端通信架構(gòu)下的一般控制程序，有了很大的改進(jìn)。首先通過(guò)獨(dú)立的PV通信模塊大大降低了程序功能的耦合性，不管是添加新的采集端口還是底層控制裝置，RCC為了控制新增模塊需要進(jìn)行的改動(dòng)很小，便于軟件維護(hù)，并提高了穩(wěn)定性。其次是有助于界面的美觀和提高控制系統(tǒng)的整體性，可以將基于不同底層技術(shù)實(shí)現(xiàn)的子控制系統(tǒng)，在接入EPICS后統(tǒng)一使用美觀的BOY進(jìn)行控制界面開(kāi)發(fā)。RCC的缺點(diǎn)是占用的存儲(chǔ)空間和運(yùn)行內(nèi)存都相對(duì)較大，換來(lái)的是更好的擴(kuò)展性和穩(wěn)定性。實(shí)驗(yàn)證明該控制程序?qū)崿F(xiàn)了射頻離子源實(shí)驗(yàn)的放電模式設(shè)置、時(shí)序和幅值設(shè)置等功能，并可以實(shí)時(shí)顯示波形。相關(guān)功能將會(huì)在實(shí)際運(yùn)行的過(guò)程中持續(xù)優(yōu)化，最終實(shí)現(xiàn)高可靠性和易用性。

1 Hu C D, Team NBI. Conceptual design of neutral beam injection system for EAST[J]. Plasma Science and Technology, 2012, 14(6): 567?572. DOI: 10.1088/1009-0630/14/6/30.

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Design of NBI RF ion source control system based on CSS

HU Chundong1CHEN Guangya1,2XIE Yahong1JIANG Caichao1CUI Qinglong1LUO Cuiping1,2ZHAO Yuanzhe1
1(Institute of Plasma Physics, Chinese Academy of Sciences, Hefei 230031, China)2(University of Science and Technology of China, Hefei 230026, China)

Background: The ion source is a key subsystem of the neutral beam injector (NBI). An experimental platform of radio frequency (RF) ion source was established via Experimental Advanced Superconducting Tokamak(EAST). Its complex structure and high demand for discharge-process to time-sequence requires of a long-distance control system. Purpose: This study aims to design a flexible control system for RF ion source platform (named as RF Center Control (RCC)), which is compatible with Experimental Physics and Industrial Control System (EPICS)architecture and Transmission Control Protocol / Internet Protocol (TCP/IP) communications. Methods: The RCC system was established under the client/server (C/S) framework and developed by using the best OPI yet (BOY)technology of control system studio (CSS). The communication contents were stored in the local rocess variables (PV)data source and sent to other programs through TCP/IP to support two kinds of communication protocols. Results:The RCC system has been operated for six months, and performed well in discharge mode settings, timing amplitude settings, real-time monitoring of equipment status and real-time waveform display, etc. Conclusion: The RCCsatisfies the requirements of data visualization and remote control of the experimental platform.

HU Chundong, male, born in 1963, graduated from Institute of Plasma Physics, Chinese Academy of Sciences with a doctoral degree in 1999,focusing on neutron beam physics and engineering research

ZHAO Yuanzhe, E-mail: zyz@ipp.ac.cn

date: 2017-06-28, accepted date: 2017-08-27

RF ion source, Control system, EPICS, CSS

TL99

10.11889/j.0253-3219.2017.hjs.40.110403

國(guó)家自然科學(xué)基金(No.11405207、No.11507215、No.11675215)、中國(guó)科學(xué)院合肥大科學(xué)中心重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目(No.2016HSC-KPRD002)資助

胡純棟，男，1963年出生，1999年于中國(guó)科學(xué)院等離子體物理研究所獲博士學(xué)位，從事中性束物理與工程研究

趙遠(yuǎn)哲，E-mail: zyz@ipp.ac.cn

2017-06-28，

2017-08-27

Supported by National Natural Science Foundation of China (No.11405207, No.11507215, No.11675215), Key Program of Research and Development

of Hefei Science Center, Chinese Academy of Sciences (No.2016HSC-KPRD002)