IR-FEL前端设备控制系统开发

论文摘要

红外自由电子激光装置（Infrared Free Electron Laser,IR-FEL）可以提供波长范围为几个到几百微米的连续可调激光,具有高功率、宽波段连续可调谐以及短脉宽等特点。IR-FEL装置建成后,将成为目前国内唯一可用于远红外波段红外检测、光解离和光激发研究的理想高光强脉冲光源。IR-FEL装置具有数量众多、功能各异的前端设备。IR-FEL前端设备控制系统是IR-FEL控制系统的基础,也是IR-FEL参数设置和状态监测任务的直接执行者。论文在调研国内外自由电子激光控制系统的基础上,基于EPICS开发了IR-FEL前端设备控制系统,实现了对磁铁电源系统、真空系统、微波系统、速调管系统、光学谐振腔系统、冷却水系统、辐射安全联锁系统、时序及同步系统的监测和控制。在IOC应用程序开发中选择StreamDevice和asynDriver作为数据通信的驱动程序;按照IR-FEL的命名规则设计和开发了IOC数据库;编写了处理通信异常的SNL（State Notation Language）程序。OPI（Operator Interface）控制界面使用EPICS社区最新发布的工具软件Phoebus开发,使用内嵌的Python脚本实现了参数的存储与恢复、统一的开关操作与记录扫描周期设置等复杂控制功能,为重要参数的调整设置了密码保护。控制界面中重复出现的监控内容使用嵌入式界面开发,不同受控设备在调用同一个嵌入式界面时只需要替代宏变量。Archiver Appliance是EPICS社区发布的最新数据存档软件,IR-FEL装置使用Archiver Appliance作为数据存档软件,实现了数据的采集、存储、迁移、检索和管理。IR-FEL装置已完成系统联调,目前正在开展带束调试。在调试过程中,IR-FEL前端控制系统运行稳定可靠,操作界面简洁友好,功能完备,达到了设计要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
•   1.1 课题的背景与意义
•   1.2 国内外研究现状
•     1.2.1 SXFEL-TF控制系统
•     1.2.2 PAL-XFEL控制系统
•     1.2.3 LCLS-Ⅱ控制系统
•     1.2.4 XFEL控制系统
•     1.2.5 小结
•   1.3 论文主要内容和章节安排
• 第2章 IR-FEL前端控制系统设计
•   2.1 EPICS介绍
•     2.1.1 EPICS控制系统框架
•     2.1.2 通道访问协议
•     2.1.3 IOC软件结构
•   2.2 IR-FEL控制系统的总体设计
•     2.2.1 IR-FEL控制系统的设计任务[17]
•     2.2.2 IR-FEL控制系统总体设计概述[17]
•     2.2.3 计算机网络配置
•   2.3 IR-FEL前端设备控制系统设计
• 第3章 IR-FEL前端控制系统IOC开发
•   3.1 磁铁电源控制系统
•     3.1.1 IOC的驱动程序
•     3.1.2 IOC数据库
•     3.1.3 SNL程序
•   3.2 真空控制系统
•   3.3 微波马达控制系统
•   3.4 速调管控制系统
•   3.5 光学谐振腔控制系统
•   3.6 冷却水控制系统
•   3.7 辐射安全联锁控制系统
•   3.8 时序及同步控制系统
• 第4章 IR-FEL前端控制系统OPI开发
•   4.1 EPICS提供的OPI开发工具
•     4.1.1 Phoebus
•     4.1.2 PyEpics
•     4.1.3 Archiver Appliance
•   4.2 控制界面开发
•     4.2.1 界面总体布局
•     4.2.2 磁铁电源系统界面
•     4.2.3 真空系统电源界面
•     4.2.4 微波马达系统控制界面
•     4.2.5 速调管系统控制界面
•     4.2.6 光学谐振腔系统控制界面
•     4.2.7 冷却水系统界面开发
•     4.2.8 辐射安全联锁系统控制界面
•     4.2.9 时序及同步系统界面
•     4.2.10 波荡器系统界面
•     4.2.11 束流诊断系统控制界面
•   4.3 数据存储和查询
•   4.4 IR-FEL系统联调
• 第5章 总结与展望
•   5.1 总结
•   5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 在读期间发表的学术论文与取得的研究成果

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 徐双

导师: 刘功发

关键词: 红外自由电子激光,实验物理及工业控制系统,前端设备控制,输入输出控制器,控制界面

来源: 中国科学技术大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,无线电电子学,自动化技术

单位: 中国科学技术大学

分类号: TN24;TP273

总页数: 67

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