基于EPICS的加速器分布式信息管理系统开发

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一般现代加速器是一个由很多分系统和数以千计的元件如磁铁、电源、高频、真空设备等组成的、复杂的加速器装置。在设计、建造、安装调试和运行这些设备和系统的过程中,会产生数以万计的数据。因此,研究如此多的数据和信息的收集、存储、处理机制,从而建立一套基于EPICS的加速器分布式信息管理系统是非常必要的,有重要的应用价值。这些数据既包含静态的线缆、设备信息,也包含动态的控制信号PV信息,以及物理Lattice及物理调束等分属不同系统的信息。采用一个合理的架构来有效地存储、管理、方便地访问这些数据,以及保证系统可靠稳定地运行显得尤为重要。  本文提出了一种基于EPICS的加速器分布式信息管理系统架构,以MySQL数据库为信息的存储中心,对加速器的设备信息、控制线缆信息及动态PV信息,物理Lattice及物理调束信息进行存储和管理,便于信息共享,并提供友好的访问界面及应用接口,为加速器的安装、调试和运行提供保障。本论文的内容围绕着加速器信息的存储和管理而展开的关键技术研究。  在加速器控制系统中,控制设备种类各异,控制信号数目繁多,现场的线缆连接更是错综复杂,这给设备的安装和维护带来了很大的困难。本文作者在调研了IRMIS体系结构和CSNS控制线缆实际需求之后,考虑到IRMIS的局限性,不适合直接使用,作者借鉴IRMIS的数据库设计思想,结合CSNS控制线缆实际需要,自行开发了一套CSNS控制线缆信息管理系统,针对控制线缆、设备、信号建立了关系数据库模型,并开发了关联查询功能,大大便利了设备的安装、维护及故障诊断。  同时,本文作者深入研究了CSS的实现原理,在CSNS真空控制设备实时监测OPI的基础上,开发了具有通用功能的CSS插件,不仅满足了在线关联查询的功能,更重要的是,打通了开发CSS插件并嵌入到CSS应用程序及Web程序的技术路线,具有通用性,为将来构建更加丰富的基于EPICS控制系统的应用程序打下基础。  此外,本文作者研究了加速器物理Lattice及物理调束的原理,针对在调试期间的加速器设备参数是实时更新的特点,认为传统的将调束数据保存为静态文本的方式既不利于管理和分析,也不利于数据共享。为此,作者加入了DISCS国际合作组织,合作开发出Lattice/Model Domain软件和Physics Domain软件,使用MySQL数据库存储这些数据。其中,Lattice/Model Domain软件建立了通用型的数据库结构,已投入到CSNS加速器中,供物理人员开发调束软件使用。在FRIB实验室交流访问期间,作者又完善了此Lattice/Model Domain软件,提出改进型的J2EE软件架构,建立了REST Service服务,提供给物理工作人员编写具有特定功能的物理应用软件。该软件大大便利了物理人员的工作,也改善了SNS数据库不能通用的现状。该软件将应用于FRIB和CSNS的调束中。  然后作者开发出用于物理调束的通用Physics Domain工具,为上层物理应用软件建立了一个统一的数据存储平台。它从EPICS控制系统获取PV值,并自动存储到数据库中,在此基础上建立了Service API提供给物理应用软件调用,各个软件完成自己特有的功能。该软件可以自动存储加速器的模式,将加速器模式和物理参数及设备参数的对应关系列出,进行分析比较,从而记录调束过程,对下一次调束提供科学依据,并可重置控制系统的状态,即将加速器恢复到某一模式下。该软件极大地方便了物理调束,可大大地缩短调束时间。它也将应用于FRIB和CSNS的调束中。  
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