Введение к работе
Актуальность темы
Лазеры на Свободных Электронах (ЛСЭ) являются сложными ускорительным комплексами. Они предназначены для проведения экспериментальных и технологических работ в различных областях физики, химии, биологии и медицины. В ИЯФ СО РАН создан ЛСЭ на базе разрезного микротрона-рекуператора. Для его создания был разработан ряд новых технологических решений, в том числе и уникальное оборудование для системы управления. На стадии проектирования системы управления экспериментальным комплексом не удается полностью предусмотреть все необходимые функциональные возможности для проведения эксперимента, в ходе эксперимента меняются алгоритмы управления и методы сбора данных, вносятся изменения в программное и аппаратное обеспечение, что приводит к постоянной модернизации системы управления. Следует учитывать и результаты непрерывного развития информационных технологий, фирмы непрерывно поставляют на рынок новые современные разработки. Поэтому при создании современных распределенных систем управления одной из основных задач является интеграция программных и аппаратных средств, поставляемых различными производителями. Одним из подходов к решению данной задачи является использование Experimental Physics and Industrial Control System (EPICS) - комплекса программных средств, предназначенного для создания распределенной системы управления и позволяющего легко модифицировать систему управления путем замены (и включения новых объектов) программных и аппаратных средств.
EPICS позволяет создавать масштабируемые системы (scalable system), построенные по модульному принципу (modularity). Поскольку программные средства EPICS ориентированы на открытые архитектуры (open system architecture), распределенная система управления обладает достаточной степенью независимости от производителей программного и аппаратного обеспечения, что позволяет интегрировать разнородные программные и аппаратные объекты и решать технический аспект организации обмена данных между программными и аппаратными объектами, а также между различными программными объектами.
Целью данной работы являются разработка и внедрение распределенной системы управления ЛСЭ на базе EPICS.
Научная новизна
«>С НАЦІНИМ
««кінотек* сп« о» «о
Проведено портирование (porting - перенесение) EPICS на платформу
операционной системы жесткого реального тгрпііппт ТіуптПЧ/nRfi fluintjiril
time operating system). Гйм-- наШИЖАЯЬН** і
Создан виртуальный интерфейс, частично имитирующий среду операционной системы VxWorks посредством использования функциональных возможностей операционных систем типа UNIX, реализованных на основе POSDC стандартов. Виртуальный интерфейс является промежуточным уровнем в цепи формирования системных вызовов (calls), поступающих из служб ЮС (Input Output Controller). Виртуальный интерфейс позволяет расширить функциональные возможности EPICS и сохранить архитектуру EPICS.
Разработанные автором механизмы для реализации виртуального интерфейса позволяют создавать отдельные активные процессы, постоянно контролирующие выделенные технологические 'параметры и оперативно реагирующие на поступающие внешние события.
Создана единая общая структура для описателя каналов ввода/вывода. Использование универсальной структуры описателя позволяет включать поддержку для новых типов каналов ввода/вывода, обслуживающих новые дополнительные интерфейсы сопряжения с оборудованием на ЮС уровне. И создавать оптимальную конфигурацию для требуемого набора каналов ввода/вывода.
Практическая ценность работы
Разработанное программное обеспечение используется для управления ЛСЭ Сибирского центра фотохимических исследований.
Подходы к созданию системы управления, реализованные при создании управляющих программ, будут использованы при создании второй очереди ЛСЭ, предназначенной для генерации мощного инфракрасного излучения.
Полученные результаты могут быть использованы при создании систем управления другими ускорительными комплексами, как, например, DELSI в ОИЯИ (Дубна), источником синхротронного излучения ТНК в ИФП (Зеленоград) и др.
Выполненный структурный анализ распределенной системы управления ЛСЭ и построенные модели поведения базовых механизмов позволяют выбирать оптимальные условия, необходимые для надежной работы систем управления.
Автор выносит на защиту следующие результаты проделанной работы:
Разработан проект распределенной системы управления ЛСЭ.
Выполнен структурный анализ распределенной системы управления ЛСЭ, построены модели поведения базовых механизмов для выбора оптимальных условий для детерминированной, надежной работы системы.
Создан виртуальный интерфейс, имитирующий функциональные возможности VxWorks в среде операционных систем типа UNIX на основе
і ~, POSIX стандартов, что позволяет сохранить архитектуру EPICS.
4. Создана универсальная структура для описателя каналов ввода/вывода,
что позволяет создавать новые каналы ввода/вывода и оптимально
конфигурировать набор интерфейсов сопряжения с аппаратурой на
уровне ЮС.
EPICS портирован на платформу операционной системы жесткого реального времени LynxOS/x86.
Создано и внедрено программное обеспечение системы управления ЛСЭ на базе EPICS, включая управление инжектором и ВЧ системой, и ряд программ для обслуживания диагностических систем.
Апробация работы и публикации
Результаты работы, положенные в основу диссертации, докладывались на XVIII международном семинаре по ускорителям заряженных частиц (Алушта, Украина, 2001г.) и были опубликованы в 12 препринтах и статьях [1-12].
Структура работы
Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, четырех приложений и списка литературы из 93 наименований, изложена на 119 страницах машинописного текста, содержит 35 рисунков и 12 таблиц.
