ADS远程电源控制系统的设计 杜垚垚 中国科学院高能物理研究所 2014核电子学与探测技术年会 中国兰州

Outlines Summary Introduction System Design Hardware System Firmware System EPICS Driver CSS Operate Interface Summary YY.Du(IHEP) 2014核电子学与核探测技术学术年会·兰州

Introduction YY.Du(IHEP) 2014核电子学与核探测技术学术年会·兰州

The Remote Power Controller in C-ADS 项目背景 ADS(Accelerator Driven Sub-critical System) 加速器电源系统的稳定，可靠运行至关重要 加速器磁铁电源主要工作模式： 中型能量光束传输(MEBT1，MEBT2) 超导螺线管(CM1,CM2) 远程控制： 通过数字信号对ADS电源远程控制，减少外界环境对ADS电源系统的干扰！ 光纤传输具有速度传输快，传输距离远，抗干扰性强！ 便于操作人员在中央控制室进行电源控制和监测。 在该系统中，加速器电源系统的稳定，可靠运行是至关重要的。 YY.Du(IHEP) 2014核电子学与核探测技术学术年会·兰州

The Remote Power Controller in C-ADS ADS注入器I电源名称及型号 试验段名称 电源名称 电源全称 电源规格 MEBT1 MEBT1-(Q01-Q06)-M 四极磁铁主电源 500A/10V MEBT1-(Q01-Q06)-HDC 四极磁铁水平校正子 ±15A/±5V MEBT1-(Q01-Q06)-VDC 四极磁铁垂直校正子 MEBT2 MEBT2-(Q01-Q06)-M MEBT2-(Q01-Q06)-HDC MEBT2-(Q01-Q06)-VDC CM1 CM1-(Q01-Q05)-M 超导螺线管主电源 300A/5V CM1-(Q01-Q05)-HDC 超导螺线管水平校正子 ±20A/±5V CM1-(Q01-Q05)-VDC 超导螺线管垂直校正子 CM2 CM2-(Q06-Q10)-M CM2-(Q06-Q10)-HDC CM2-(Q06-Q10)-VDC (C01-C04)-HV HV型校正铁水正子 ±17A/±8V YY.Du(IHEP) 2014核电子学与核探测技术学术年会·兰州

System Design YY.Du(IHEP) 2014核电子学与核探测技术学术年会·兰州

The Remote Power Controller in C-ADS 系统架构设计 基于EPICS系统 逻辑控制：Altera FPGA 传输媒介：以太网、光纤 显示界面：CCStudio 控制对象：ADS数字电源 YY.Du(IHEP) 2014核电子学与核探测技术学术年会·兰州

Hardware Design YY.Du(IHEP) 2014核电子学与核探测技术学术年会·兰州

The Hardware Design 硬件设计架构 光纤收发器采 AFBR-5803TZ YY.Du(IHEP) 2014核电子学与核探测技术学术年会·兰州

Firmware Design YY.Du(IHEP) 2014核电子学与核探测技术学术年会·兰州

The Firmware Design 信号编码解码 在每一个bit的传输周期里，至少有一次电平的变化，便于解码时数据的同步控制。 数据传输的功率更为稳定 与传统的NRZL数据传输方式相比有几个优点： Bi－Phase Mark Encoder and Decoder 1 起始位，永远为’0’。 8 帧ID号，数据帧的类别，例如设定值等 16 数据位，以二进制补码形式传输的数据 8 辅助位，仅在电流设定值时有用。 8 CRC校验位，对数据位进行校验处理。 2 停止位，永远为”11’’。 Start(1) ID(8) Data(16) Auxiliary(8) CRC(8) Stop(2) 数据帧结构 YY.Du(IHEP) 2014核电子学与核探测技术学术年会·兰州

Frame Response from DPSCM The Firmware Design ADS_PSC数据传输协议 Frame Response from DPSCM Protocol ADS-PSC Frame Delay Frame1 Frame2 Frame3 Frame4 Frame5 Frame6 Set setpoint Read status & readbacks ID=0x15 Data=Setpoint Aux.= Aux. Bits 1.5us Same as Received Frame ID=0x93 Data=Status Aux.= 0x0 ID=0x80 Data=ADC1 ID=0x90 Data=ADC2 ID=0xA0 Data=ADC3 ID=0xB0 Data=ADC4 Send command. ID=0x Data=Command Aux.=Not used ID=0x40 Data=Not used Set setpoint only ID=0x55 Aux. = Aux Bits 3us Send command only Aux.= Not used 0us Read setpoint & command ID=0x00 ID=0x95 Read Configuration ID=0x01 ID=0x96 Data={version, b0} ID=0x8B Data={b0, fiber_good, SW1 status]} Reserved ID=0x02 Data= Not Used 7*43bits/5Mbps = 7* 8.6us = 60.2us YY.Du(IHEP) 2014核电子学与核探测技术学术年会·兰州

The Firmware Design 电源信号帧处理 YY.Du(IHEP) 2014核电子学与核探测技术学术年会·兰州

EPICS Driver YY.Du(IHEP) 2014核电子学与核探测技术学术年会·兰州

The Software Design based on EPICS The EPICS frame CA gateway Read/Write ON/OFF Current Read Only Warning/ Error Ethernet Power Status PC Channel Access CSS Interface PV YY.Du(IHEP) 2014核电子学与核探测技术学术年会·兰州

What is EPICS driver? Software interface between EPICS records and hardware Main Parts: Device support devFPGA.c // Interfaces to records fpga.dbd // The Database Definition File Driver drvfpga.c // EPICS driver for FPGA drvfpga.h // head file of drvfpga.c Does not care about hardware Does not care about records YY.Du(IHEP) 2014核电子学与核探测技术学术年会·兰州

Record - Device Support – Driver - Hardware Register access Driver API functions Device support function tables The "glue" Does not know about records Record specific Driver specific Hardware specific devFPGA.c drvFPGA.h drvFPGA.c Records Does not know about drivers YY.Du(IHEP) 2014核电子学与核探测技术学术年会·兰州

The Driver Design based on EPICS EPICS Driver YY.Du(IHEP) 2014核电子学与核探测技术学术年会·兰州

CSS Operate Interface YY.Du(IHEP) 2014核电子学与核探测技术学术年会·兰州

CSS Operate Interface MEBT1主铁电源调试界面 YY.Du(IHEP) 2014核电子学与核探测技术学术年会·兰州

CSS Operate Interface MEBT1校正子电源调试界面 YY.Du(IHEP) 2014核电子学与核探测技术学术年会·兰州

CSS Operate Interface 电流调节界面 YY.Du(IHEP) 2014核电子学与核探测技术学术年会·兰州

Summary YY.Du(IHEP) 2014核电子学与核探测技术学术年会·兰州

ADS远程电源控制系统测试 已经完成实验测试 YY.Du(IHEP) 2014核电子学与核探测技术学术年会·兰州

ADS远程电源控制系统测试 现已经在ADS注入器I中正常运行！ YY.Du(IHEP) 2014核电子学与核探测技术学术年会·兰州

欢迎各位专家批评指正！ YY.Du(IHEP) 2014核电子学与核探测技术学术年会·兰州