Time-of-Flight Detektorkontroll System Prototype

Transkript

1 Time-of-Flight Detektorkontroll System Prototype Martin Mitkov

2 Agenda Aufgabenstellung Einleitung Detektor Setup am CERN Vorgabe Projektplanung Qualitätssicherung Ergebnis und Ausblick 2/21/2017 2

3 Aufgabenstellung Time-of-Flight Prototype Detektor Kontrollsystem für die Fernsteuerung Überwachung Archivierung Abb. 1: Das ToF Prototype Detektor Setup am CERN 2/21/2017 3

4 Einleitung (I) Abb. 3: Time-of-Flight (ToF) Module Abb. 2: Star Time-of-Flight Brookhaven National Laboratory Quelle: 3 Schichten 12 Sektoren 36 Module: ~72 Hochspannungs Kanäle DAQ: ~ 6912 Auslese Kanäle Abb. 4 : Widerstandsplattenkammer auf Eng. Resistive Plate Chamber(RPC) Quelle: Abb. 5: CBM Time-of-Flight GSI/FAIR Quelle: 3 Schichten 6 Sektoren 230 Module: ~460 Hochspannungs Kanäle DAQ: ~ Auslese Kanäle DAQ: Datenerfassung 2/21/2017 4

5 Einleitung (II) Hochspannung - + GAS Mischung Anode Front End Electronics DAQ 5 Volt Niederspannung DAQ: Datenerfassung Widerstandsplattenkammer auf Eng. Resistive Plate Chamber (RPC) 2/21/2017 5

6 Detektor Setup am CERN 5 Meter Hoch-/Niederspannung 50 Meter LAN Abb. 6 Detektor Setup Abb. 8 Detektor Hoch- /Niederspannung 30 Meter drei Gasarten ein Outlet 15 Meter LAN Abb. 7 Gas System Abb. 9 EPICS Server 2/21/2017 6

7 Das Detektor Kontrollsystem hohe Anzahl an Hochspannungskanälen (~250) Kontrolle der einzelnen Subdetektoren Fernsteuerung aus Sicherheitsgründen: hohe Radioaktivität Funktionen des Kontrollsystems: hochfahren stabil und sicher halten alarmieren im Falle einer Einstellungsabweichung 2/21/2017 7

8 Vorgabe Auf EPICS basiertes Kontrollsystem Diese Geräte sind vorhanden: Hochspannung: CAEN Sy1527LC, Iseg CC24 Niederspannung: TDK GEN8-90 Gas System: Bronkhorst EL-Flow Series Waage : ADAM CPWplus 150 Abb. 10: Bronkhorst EL-Flow Abb. 11: TDK GEN8-90 Skalierbarkeit Abgabe Datum: Abb. 12: CAEN Sy1527LC Abb. 13: CAEN Telnet 2/21/2017 8

9 Status M Manag Mon 3 Projektplanung Anfang Mit Juni 01 Juli 01 August 01 September 01 Oktober Vorlesungszeit Mit Mit Initiierung Mit Mit Prototyping Die Mon EPICS IOC Server Review Don Einsetze H Do Initiierungstermin Mit Initiierungsdokument fertiggestellt Mon Skeleton Review Don Prototy Mon Abb. 14: Ausschnitt aus dem Projektplan 2/21/2017 9

10 Experimental Physics and Industrial Control System (EPICS) Open Source Software Framework EPICS basiert auf: Client-Server-Methode Publish-Subscribe-Methode Protokoll: Channel Access (CA) Informationsträger: Prozess Variablen (PV) Server: Input/Output-Controller (IOC) Clients: Control System Studio (CSS) für grafische Benutzeroberflächen CSS PostgreSQL Channel Archiver Abb. 15: Das EPICS Logo 2/21/

11 Konfigurieren einer EPICS IOC: Distributed Database (I) VDCT ist ein EPICS Visual Database Configuration Tool. *.db, *.template und *.substitutions Datei Abb. 16a: Bronkhorst.substitutions Datei graphische Visualisierung des Templates Abb. 16b: ein Teil der Bronkhorst.template Datei Abb. 16c: VisualDCT 2/21/

12 Konfigurieren einer EPICS IOC: Distributed Database (II) Abb. 17a: Bronkhorst.substitutions Datei make Abb. 17b: ein Teil der Bronkhorst.template Datei Abb. 17c: ein Teil der Bronkhorst.db Datei 2/21/

13 StreamDevice: Niederspannung Beispiel StreamDevice ist eine allgemeine EPICS-Geräteunterstützung für Geräte mit einer "Byte-Stream" - basierten Kommunikationsschnittstelle. Protokoll Datei(*.proto), beschreibt die Funktionen das Kommunikationsprotokoll Abb. 18: ein Teil der genesys.proto Datei Abb. 19: ein Teil des genesys.template Datei Abb. 20: Verbindung das PV mit das externe Gerät 2/21/

14 Control System Studio (CSS) Abb. 21: CSS Edit View: Gas Steuerung 2/21/

15 Open-loop Steuerung Überprüft den Gasfluss nach Abweichungen ist das der Fall, werden folgende Aktionen durchgeführt: 1. ein Alarmsymbol wird auf der Benutzeroberfläche angezeigt (siehe Abb. 22) 2. das System wartet 5 Minuten auf eine manuelle Problemlösung 3. besteht das Problem weiterhin, wird zunächst die Hochspannung langsam heruntergefahren und daraufhin die Niederspannung Abb. 22: Beispiel eines Alarms 2/21/

16 CSS PostgreSQL Archiver besteht aus: Installation Script für die Data Definition Language (DDL) Statements Archive Konfiguration Tool: Datenbank Verbindungsinformation PV Auswahl PV Abtastzeit Archive Engine Abb. 23: Funktionen der Datenbank Abb. 24: CSS Daten Browser 2/21/

17 Qualitätssicherung 1. Durchführung eines Komponententests, der die Kommunikation zwischen den PVs und dem Gerät überprüft 2. PVs boundary check Bash Script enthält: 1. PVs List 2. PV boundary check 3. Testbericht #PV low_limit high_limit increment_test_const CERN:CBM:TOF:LV:CR0:Set_Voltag CERN:CBM:TOF:LV:CR0:Set_Current Abb. 25: Inhalt der lv_list Datei $./pv_boundary_check.sh lv_list PV name: CERN:CBM:TOF:LV:CR0:Set_Voltage PV errors: 2 PV name: CERN:CBM:TOF:LV:CR1:Set_Current PV errors: 2 Total PVs: 2 Total PVs error: 4 Abb. 26: Ergebnis der Niederspannung PV 2/21/

18 Das Ergebnis und Ausblick Das Kontrollsystem hat bei dem CERN Strahlzeit ausgezeichnet funktioniert Wird in Zukunft weiter an der Universität Heidelberg in der Fakultät für Physik und Astronomie verwendet werden Das System ist seit November 2016 täglich 24h in Betrieb Abb. 27: grafische Oberfläche des ToF-Detektors 2/21/

19 Vielen Dank! 2/21/