HIAF模块化加速器控制软件开发平台的研究及实现

题名	HIAF模块化加速器控制软件开发平台的研究及实现
作者	安石
答辩日期	2019-06-01
文献子类	博士
授予单位	中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所)
授予地点	中国科学院大学
导师	原有进
英文摘要	强流重离子加速器装置—HIAF(High-Intensity heavy ion Accelerator Facility)是由近代物理研究所提出并承担建设的国家“十二五”重点项目,装置建成后,利用其提供的重离子和放射性束流,将为核能、航天、材料等基础研究领域,以及研究重离子在生物体、半导体和材料中的辐照效应和机制等应用领域提供重要的研究装置基础。HIAF装置于2018年12月正式开工,目前正在建设中。HIAF装置由强流超导离子源SECR、强流超导离子直线加速器iLinac、增强器BRing、高精度环形谱仪SRing、低能核结构谱仪、强流离子束辐照终端、放射性次级束流分离器、外靶实验终端、电子-离子复合共振谱仪以及相关配套设施构成。控制系统是HIAF装置的重要组成部分,控制系统地设计、开发以及最终地运行直接影响到HIAF装置得稳定性和可靠性。HIAF控制系统是基于EPICS架构的三层分布式控制系统,EPICS架构广泛应用于大型物理实验装置中,其稳定性和可靠性能够满足HIAF装置对控制系统地需求。本论文主要对三层分布式架构中的中间层应用软件进行了研究,提出了一种基于模块化的加速器控制软件开发平台。论文对HIAF控制系统的总体需求进行了详细分析,在需求分析的基础上设计了控制系统的三层总体架构。为了满足HIAF控制系统对中间层应用软件的协作开发、软件复用、软件整合、可迭代升级等需求,设计了模块化的加速器控制软件开发平台。通过详细分析HIAF中间层软件的开发需求,论文分别从三个层面对开发平台的功能模块进行了细分设计。基于模块化的平台设计以及不同的模块接口功能需求,基于Python以及C/C++开发完成了针对各类不同硬件、软件的数据源模块,统一的用户界面模块,以及若干逻辑处理模块,同时制定了中间层开发接口规范,构建完成了模块化开发平台的总体架构。由于HIAF项目目前在建,无法基于开发平台开发相应的中间层应用进行在线测试,因此首先基于兰州重离子加速装置HIRFL完成了在线测试工作。论文中对HIRFL冷却储存环(CSR)装置目前在用的调束软件进行了详细分析,基于模块化开发平台对该软件进行了开发移植工作并实际在线测试成功。软件实际地移植以及最终的测试工作,说明模块化的开发平台可以满足HIAF控制系统对中间层的应用开发需求。论文在软件架构设计及实际地开发上有以下创新:(1)基于模块化的架构设计,针对加速器控制系统的中间层应用开发设计实现了一个较为统一,并可以不断扩展的中间层应用开发平台。(2)数据库通用接口模块地设计较好地解决了加速器控制系统中应用程序数据库连接混乱的问题。(3)界面和中间层逻辑模块间引入消息队列机制,分离了界面和逻辑设计,并解决了多线程地竞争等实际问题。(4)基于开发平台,实际解决了HIRFL-CSR调束软件无法与HIRFL EPICS控制系统架构融合的问题,为调束软件地后续升级、改造奠定了技术基础。本论文涉及到的开发平台及开发平台中的模块经过了实际地开发移植以及现场的实际在线测试,本论文地工作为HIAF项目控制系统的后续研发工作提供了重要保障。
语种	中文
页码	110
内容类型	学位论文
源URL	[http://119.78.100.186/handle/113462/134944]
专题	近代物理研究所_加速器总体室
推荐引用方式 GB/T 7714	安石. HIAF模块化加速器控制软件开发平台的研究及实现[D]. 中国科学院大学. 中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所). 2019.