PXI在重離子加速器－冷卻存儲(chǔ)環(huán)控制系統(tǒng)的應(yīng)用(04-100)

　　在圖3中，除了前端控制服務(wù)器的其余部分為HIRFL-CSR整體控制。HIRFL-CSR的整體控制包括：網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，集群服務(wù)器系統(tǒng)。所有HIRFL-CSR控制和束流診斷所需的數(shù)據(jù)，都存放在整體控制數(shù)據(jù)庫(kù)中，HIRFL-CSR裝置按照數(shù)據(jù)庫(kù)中的命令和數(shù)據(jù)操作。這個(gè)解決方案控制所有的前端服務(wù)器，確保HIRFL-CSR裝置工作良好。它也為HIRFL-CSR各控制部件之間提供高速數(shù)據(jù)交換。同時(shí)為HIRFL-CSR操作人員提供接口和信息。

　　HIRFL-CSR控制系統(tǒng)需要采集非常之多的I/O點(diǎn)，因此會(huì)用到數(shù)量非常多的數(shù)據(jù)采集設(shè)備。對(duì)于控制系統(tǒng)中的現(xiàn)場(chǎng)的高速信號(hào)(如束流診斷、高頻系統(tǒng)中的信號(hào))主要用基于PXI數(shù)據(jù)采集子單元實(shí)現(xiàn)。對(duì)于加速器控制系統(tǒng)上數(shù)量非常多的(數(shù)千個(gè)點(diǎn))磁鐵、電源、溫度等慢速信號(hào)點(diǎn)，蘭州近代物理所的科學(xué)家自己設(shè)計(jì)了基于RS－485總線數(shù)據(jù)采集模塊。這些數(shù)據(jù)采集模塊的核心是一個(gè)相當(dāng)于Intel Pentium CPU級(jí)別的嵌入式CPU，運(yùn)行嵌入式操作系統(tǒng)。這些模塊可以獨(dú)立的采集A/D，I/O信號(hào)，并具有D/A，I/O控制功能。通過(guò)先進(jìn)的分布式控制算法(神經(jīng)元算法，模糊控制)，可以讓整個(gè)HIRFL-CSR控制系統(tǒng)中的上千個(gè)模塊協(xié)同工作，保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)獲取的實(shí)時(shí)性。蘭州近代物理所的科學(xué)家設(shè)計(jì)了485轉(zhuǎn)以太網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)模塊。每個(gè)網(wǎng)關(guān)模模塊最多可以掛接128個(gè)485模塊。這樣通過(guò)網(wǎng)關(guān)模塊可以將現(xiàn)場(chǎng)的所有的485模塊連接到整個(gè)HIRFL-CSR控制網(wǎng)。

　　PXI數(shù)據(jù)采集子單元和基于RS－485的數(shù)據(jù)采集模塊最后都通過(guò)千兆以太網(wǎng)將數(shù)據(jù)匯集給多個(gè)高性能服務(wù)器。這些高性能服務(wù)器通過(guò)SCI總線完成高速互聯(lián)(5Gbps)，形成服務(wù)器集群(cluster)，以滿足大數(shù)據(jù)量處理和記錄。整個(gè)控制系統(tǒng)的拓?fù)鋱D示于圖4。

　　目前世界上現(xiàn)有加速器控制系統(tǒng)中，對(duì)于高速信號(hào)的數(shù)據(jù)獲取，通常選用的硬件平臺(tái)為VME總線。為了提高HIRFL-CSR系統(tǒng)的總體性能，他們經(jīng)過(guò)反復(fù)論證，決定采用PXI總線做為HIRFL-CSR控制系統(tǒng)中高速信號(hào)獲取的硬件平臺(tái)。這在全世界HIRFL-CSR工程中是首次使用。