EPICS實現ECR 離子源高壓電源控制

顧可偉，張 瑋，常建軍，安 石

（中國科學院 近代物理研究所，甘肅 蘭州 730000）

中國科學院近代物理研究所利用蒸發冷卻技術，并結合其他ECR 離子源的最新關鍵技術，研制成功了世界上第一臺利用蒸發冷卻技術的常溫ECR 離子源LECR4。

高壓電源是ECR 離子源的重要設備，其控制器為自行研制的網絡化前端控制器。該控制器基于ATMEGA128 單片機，通信方式為TCP／IP網絡通訊，采用16 位分辨率的DAC和ADC，最多可同時完成8路基準給定和8路輸出監測［1］。

為了提高控制系統的穩定性，本工作采用EPICS 架構開發系統的控制軟件。EPICS（experimental physics and industrial control system，實驗物理和工業控制系統）是由美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室和阿貢國家實驗室等聯合開發的典型的分布式控制系統軟件架構及其開發工具。EPICS 采用分布式控制系統的標準模型，以統一的系統架構開發設備控制程序，現已逐漸成為國際高能加速器控制系統的一個主流的軟件架構和開發工具［2］。

1 系統硬件結構

整個高壓電源控制系統由電源控制器、前端服務器（運行IOC）、客戶端和網絡組成，其結構如圖1所示。

圖1 控制系統結構Fig.1 Structure of control system

2 IOC端軟件結構

IOC是EPICS架構的服務器端，是分布式控制系統的核心部分，客戶端通過IOC 訪問被控設備。在IOC 端運行有兩個Record類型，Asynrecord類型負責與電源控制器通信，mycalcout記錄類型負責處理數據，兩個Record間通過DBF＿INLINK 和DBF＿OUTLINK 類型的域通信，共同協調完成控制任務。

IOC端的軟件結構如圖2所示。

圖2 IOC端軟件結構Fig.2 Software structure of IOC

mycalcout記錄類型是在EPICS base包中的calcout記錄類型的基礎上開發的，由于使用Asynrecord類型的字符接口，calcout記錄類型不能滿足需要，在calcout記錄類型中增加了一些DBF＿DOUBLE類型的域以及DBF＿INLINK和DBF＿OUTLINK 類型的域，以滿足接口需要，同時增加了數據處理的代碼以滿足控制的需要，通過和Asynrecord的鏈接完成設備控制工作。

3 OPI端的實現

OPI端采用CSS開發環境實現，其控制界面如圖3所示。

圖3 OPI端控制界面Fig.3 Operator interface

4 小結

采用EPICS 架構開發控制系統軟件使得開發工作簡單、統一和高效，整個開發工作可有序地以模塊化展開。EPICS 架構完成了開發的大部分工作，開發人員只需開發實現特定設備控制的必要的代碼。采用EPICS 架構開發的ECR 離子源高壓電源控制系統在現場工作正常，同集中式控制系統相比，其可靠性和穩定性均得到了提高。

［1］ 焦喜香，敬嵐，顧可偉，等.重離子加速器注入器電源控制器的設計［J］.強激光與粒子束，2010，22（9）：2 156-2 159.JIAO Xixiang，JING Lan，GU Kewei，et al.Design of digital power control system applied in sector focusing cyclotron［J］.High Power Laser and Particle Beams，2010，22（9）：2 156-2 159（in Chinese）.

［2］ 趙籍九.OPC 技術在EPICS系統中的應用［J］.核電子學與探測技術，2007，27（1）：85-88.ZHAO Jijiu.The application of OPC technology in EPICS system［J］.Nuclear Electronics &Detection Technology，2007，27（1）：85-88（in Chinese）.