HUST射频负离子源上位机控制软件及数据归档

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中性束注入(NBI)是受控核聚变装置中等离子体辅助加热的重要手段之一。大功率射频负离子源由于其具有运行可靠性高、结构简单、维护方便等优点,被国际热核聚变实验堆(ITER,International Thermonuclear Experimental Reactor)选为参考离子源。2017年起,华中科技大学获得科技部的支持,继续开展NBI射频负离子源关键技术的研究。
  控制系统是负离子源的重要组成部分,是实验人员能够有效掌握射频负离子源实验平台运行状态与参数,完成束流引出任务的保证。本文针对HUST小型试验负离子源硬件结构和运行特性,分析了控制系统的控制需求,提出了分布式控制系统的架构。控制系统软件基于EPICS框架开发,系统由子系统调试模块、运行监测模块、流程控制模块、配置管理模块组成。由于负离子源在运行过程中将产生大批运行数据,为方便实验人员对运行数据进行分析,控制系统的数据归档部分也是研究内容之一。本文详细介绍了基于EPICS的离子源控制系统和数据归档系统的具体实现方法。
  在Linux操作系统中,采用分布式控制系统集成软件EPICS实现控制系统软件开发,现场设备与控制系统通信由EPICS的设备支持与设备驱动模块完成,采用VDCT完成实时数据库的开发,以实现控制系统对各子系统的灵活调试,实时监测系统运行参数变化,可靠的参数配置方式,可扩展的流程控制程序。应用CSS完成人机交互界面的开发,同时开发虚拟设备程序,完成控制系统的功能测试。
  数据归档系统采用Javaweb技术开发,以SpringBoot、SpringMVC以及Mybatis为基础框架搭建系统,系统分为数据获取、数据存储和数据查询三部分。数据获取部分通过EPICS的JCA接口获取数据并存入MySQL数据库中。数据查询部分可以按照给定的时间范围、选择的控制变量名以及实验批次号三种方式进行查询。为了便于实验人员对查询结果的分析,开发了友好的交互界面并可以将查询结果导出,采用测试软件对系统进行页面并发压力和稳定性的测试。
  基于EPICS的HUST小型试验负离子源控制系统具有可靠性、开放性和灵活性等优点,满足负离子源实验需求以及多用户通过局域网获取实验数据的需求。
  
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