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加速器控制系统一般是基于网络的分布式控制系统,遵循所谓的“标准模型”,由三部分组成:the Operator Interface、Data Communication、the Front-end Computers。数据通信在加速器控制系统中起着纽带的作用。随着加速器规模的增大和复杂度的提高,对数据通信性能的要求越来越高,而可靠性和实时性是影响系统性能的关键因素。PROFINET是目前工业控制领域应用最为广泛的工业以太网,在冗余技术支持方面处于行业领先地位,具备成熟的商业解决方案,在加速器控制领域也得到了比较广泛的应用。EPICS是加速器控制领域应用最广泛的开发工具和运行环境。论文将PROFINET技术和EPICS环境结合起来,开展了一系列的应用研究工作。首先,对PROFINET的RT(Real-Time)和IRT(Isochronous Real-Time)通信协议进行了分析和测试。通过以太网分析仪netANALYZER和Wireshark软件进行信息帧抓取和解析,以掌握PROFINET通信协议的帧结构和特征,为后续的通信性能分析打下了基础。其次,设计了基于PROFINET的全冗余EPICS控制系统架构。该架构由EPICS IOC层、PROFINET IO控制层、PROFINET IO设备层以及PROFINET通信网络层组成,各层之间相互独立,可分别进行冗余配置。基于VMware FT(Fault Tolerance)技术、菲尼克斯冗余PLC及PROFINET技术开发了原型系统。测试表明该系统冗余性能达到了设计要求,具有广阔的工程应用前景。再次,采用全冗余EPICS控制系统架构为FELiChEM(Tunable Infrared Laser for Fundamental of Energy Chemistry)装置设计了安全联锁系统。此外,还设计了基于西门子PROFINET通信板卡CP1616的EPICS控制系统方案,该方案支持PROFINET IRT通信,并且EPICS IOC可兼作PROFINET IO控制器,简化了控制系统结构。最后,根据HLS-Ⅱ(Hefei Light Source-Ⅱ)的运行需求,基于PROFINET设计开发了新的HLS-Ⅱ人身安全系统。新系统将PROFINET、冗余PLC及EPICS技术结合在一起,与HLS-Ⅱ控制系统完全兼容,便于信息和软件共享。在新系统中,通过对门禁卡进行分类授权实现了人员分类管理的功能,并可通过基于网页的人员管理系统进行刷卡事件的查询和统计。为了缩短现场调试时间,搭建了完备的离线测试平台,并进行了全面细致的功能和性能测试。结果表明,新系统达到了设计目标。