Control System Studio在HL-2A上的應(yīng)用

張剛 夏凡 李欣怡 潘衛(wèi)

（核工業(yè)西南物理研究院 四川省成都市 610041）

1 引言

目前核西物院主要以TOKAMAK 核聚變實驗裝置中國環(huán)流器二號A（HL-2A）為基礎(chǔ)，進(jìn)行核聚變領(lǐng)域中許多前沿物理課題和工程技術(shù)的研究。在實驗運(yùn)行和控制中，每一次放電的可靠性和穩(wěn)定性，對實驗成本和實驗準(zhǔn)確性非常重要?，F(xiàn)有的實驗子系統(tǒng)數(shù)目繁多，配置不便，IT 系統(tǒng)、PLC 系統(tǒng)、采集系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)、硬件設(shè)備等有時會出現(xiàn)斷電或其它異常，管理人員或?qū)嶒炦\(yùn)行人員不能及時有效的發(fā)現(xiàn)問題，也不能及時預(yù)警，導(dǎo)致實驗中數(shù)據(jù)丟失或者錯誤等，影響實驗正常運(yùn)行。

為了HL-2A/2M 實驗的順利開展，實驗配置更便捷，更快地獲取數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)，及時解決實驗中遇到的問題，建設(shè)穩(wěn)定的CODAC 實驗系統(tǒng)，基于CSS-Control System Studio，提出了HL-2A 上的CSS 系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要是給正在運(yùn)行的HL-2A 裝置和將要建成的HL-2M 裝置提供統(tǒng)一的顯示、配置和運(yùn)行平臺，核心部件包括CSS 與EPICS 控制系統(tǒng)。平臺主要囊括了系統(tǒng)配置、集中監(jiān)測、集中報警、授權(quán)認(rèn)證和自動更新五大模塊，和ITER 相比，實現(xiàn)了CSS 數(shù)據(jù)實時打印，自動升級，PC/手機(jī)訪問，opi 實時更新，中文支持，域安全認(rèn)證支持等新功能。

2 系統(tǒng)概況

系統(tǒng)管理員/操作人員指定配置文件或進(jìn)行參數(shù)設(shè)置后，PS系統(tǒng)收到數(shù)據(jù)將其傳入PSH 中進(jìn)行處理，同時把配置數(shù)據(jù)放入EPICS 數(shù)據(jù)庫和關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，其它子系統(tǒng)就可以實時調(diào)用EPICS數(shù)據(jù)庫和關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的配置信息進(jìn)行模擬計算，實時重構(gòu)，系統(tǒng)決策，報警處理等，實現(xiàn)系統(tǒng)的集成配置和處理。CSS-Control System Studio 來源于DESY 和 SNS，它主要是基于Eclipse 開發(fā)的控制系統(tǒng)。Eclipse 是一個開放源代碼的、基于Java 的可擴(kuò)展開發(fā)平臺，就其本身而言，它只是一個框架和一組服務(wù)，用于通過插件組件構(gòu)建開發(fā)環(huán)境。

3 系統(tǒng)開發(fā)

3.1 授權(quán)認(rèn)證

管理離不開授權(quán)和認(rèn)證，在SWIP 的CSS 系統(tǒng)中，可以實現(xiàn)全域登錄瀏覽，授權(quán)用戶才能進(jìn)行修改。當(dāng)需要修改EPICS 數(shù)據(jù)時，彈出登錄對話框，用戶輸入域賬號和密碼后，驗證通過才能執(zhí)行，下圖為CSS 登錄的提示窗口，目前已經(jīng)實現(xiàn)匿名瀏覽，修改時需要輸入域名和密碼信息，當(dāng)LDAP 服務(wù)器通過驗證過，便可以進(jìn)行修改。沒有授權(quán)用戶是不能夠訪問EPICS 數(shù)據(jù)庫的，這樣可以防止非法用戶惡意訪問或者修改數(shù)據(jù)庫文件，保證安全性，比如只有為冷卻水系統(tǒng)工作的人才能為該系統(tǒng)添加或修改變量。為電磁測量系統(tǒng)工作的人將能夠查看信息但無法修改信息。

3.2 自動升級

圖1：實時打印流程圖

圖2：程序流程圖

圖3：PV 記錄數(shù)據(jù)庫

考慮到用戶需求，系統(tǒng)可能需要隨時更新，當(dāng)CSS 有新的版本時，用戶點擊Help 中的Check for Updates 進(jìn)行更新即可。

3.3 OPI同步

當(dāng)子系統(tǒng)更新了OPI 后，其它用戶打開系統(tǒng)軟件的時候，則會提示用戶更新opi，更加方便使用最新數(shù)據(jù)和界面。

3.4 實時打印

如圖1 所示,當(dāng)打開CSS 軟件時，如果需要實時監(jiān)控和保存opi 文檔，則只需要打開該opi 頁面，然后切換至實時打印模式，當(dāng)接收到PV 打印指令時，系統(tǒng)會自動把當(dāng)前的文件內(nèi)容打印出來，方便歸檔保存，如果不希望打印，則可以隨時退出實時打印模式。

3.5 網(wǎng)絡(luò)訪問

現(xiàn)在的EPICS 數(shù)據(jù)庫已經(jīng)集成了大部分實驗所需要的PV 變量，這樣任何系統(tǒng)都可以根據(jù)需求實時修改或者查看相應(yīng)的數(shù)據(jù)，也可以分享或者引用別人分享的PV 值，目前已經(jīng)實現(xiàn)了PC 訪問和手機(jī)訪問，如圖2 所示。

3.6 Archive Engine

主要是指PV 的歸檔系統(tǒng)，方便實驗人員查找PV 歷史數(shù)據(jù)，進(jìn)行模擬計算或者實驗分析等。如圖3 所示。

4 性能特點

4.1 支持多模式

SWIP-CSS 系統(tǒng)提供測試模式和運(yùn)行模式，當(dāng)在測試子系統(tǒng)功能時，應(yīng)切換至測試模式，當(dāng)正常放電運(yùn)行期間，應(yīng)當(dāng)切換至運(yùn)行模式。

4.2 安全需求

可以集中管理實驗用戶，且能根據(jù)用戶角色和類型進(jìn)行授權(quán)，默認(rèn)情況下，所有的用戶應(yīng)只能監(jiān)視或查看，而不能進(jìn)行配置修改或者系統(tǒng)信息修改，只有該系統(tǒng)的授權(quán)人員才能修改指定設(shè)備的配置或者控制指令，從頁能保證數(shù)據(jù)的安全性和有效性。

4.3 可擴(kuò)展性

SWIP-CSS 系統(tǒng)提供多種接口，方便用戶后期集成已有的實驗系統(tǒng)或者擴(kuò)展實驗系統(tǒng)，集成模擬或者仿真代碼。

為充分發(fā)揮黨員先鋒模范作用，教育引導(dǎo)黨員干部在打贏脫貧攻堅戰(zhàn)中當(dāng)尖兵、做表率，近日贛州市財政局組織40名黨員赴興國縣開展“踐初心助脫貧”主題黨日活動。活動中，局駐村第一書記從解讀扶貧政策、開展結(jié)對幫扶、用“精神扶貧”引領(lǐng)“精準(zhǔn)扶貧”三個方面向黨員進(jìn)行宣講。隨后，結(jié)對的黨員深入扶貧幫扶對象家中走訪，宣講幫扶政策。部分黨員參觀了局幫扶的百畝白蓮、千畝蔬菜等產(chǎn)業(yè)項目。

4.4 可靠性

系統(tǒng)支持意外情況下的恢復(fù)，糾正到以前持續(xù)的狀態(tài)，在此期間，能通知子系統(tǒng)，發(fā)出相應(yīng)報警信息，然后繼續(xù)執(zhí)行。

4.5 冗災(zāi)備份

支持?jǐn)?shù)據(jù)差異備份，且有6 個月的保留期間。并且提供災(zāi)難恢復(fù)功能，當(dāng)突然出現(xiàn)服務(wù)器壞掉或者數(shù)據(jù)文件丟失，能很快恢復(fù)以前所有數(shù)據(jù)文件，提供訪問接口的訪問授權(quán)功能。

5 結(jié)論

由于各個實驗系統(tǒng)的開發(fā)方式和操作方式不同，加上數(shù)目眾多，導(dǎo)致配置不方便，不能及時發(fā)現(xiàn)硬件故障、日志數(shù)據(jù)丟失，無法獲取最新數(shù)據(jù)，為了解決在實驗運(yùn)行和控制中遇到的各類問題，提出了HL-2A 的上的CSS-Control System 研究，該系統(tǒng)主要是保障整個實驗平臺的健康運(yùn)行和數(shù)據(jù)的完整性而開發(fā)的。相比較ITER 傳統(tǒng)的CSS 系統(tǒng)，該系統(tǒng)增加了CSS 數(shù)據(jù)實時打印，自動升級，PC/手機(jī)訪問，opi 實時更新，中文支持，域安全認(rèn)證支持，緩存框架等功能，使得實用性更好，實時性更高，能顯著提升試驗平臺的可靠性和實時報警，從運(yùn)行結(jié)果證明，該系統(tǒng)對于提升整個實驗運(yùn)行平臺的可靠性有了很大提升、對于及時有效發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)故障提供了很好的途徑，也對核聚變實驗的正常運(yùn)行提供了可靠保障。