EPICS实现ECR 离子源高压电源控制

顾可伟，张 玮，常建军，安 石

（中国科学院 近代物理研究所，甘肃 兰州 730000）

中国科学院近代物理研究所利用蒸发冷却技术，并结合其他ECR 离子源的最新关键技术，研制成功了世界上第一台利用蒸发冷却技术的常温ECR 离子源LECR4。

高压电源是ECR 离子源的重要设备，其控制器为自行研制的网络化前端控制器。该控制器基于ATMEGA128 单片机，通信方式为TCP／IP网络通讯，采用16 位分辨率的DAC和ADC，最多可同时完成8路基准给定和8路输出监测［1］。

为了提高控制系统的稳定性，本工作采用EPICS 架构开发系统的控制软件。EPICS（experimental physics and industrial control system，实验物理和工业控制系统）是由美国洛斯阿拉莫斯国家实验室和阿贡国家实验室等联合开发的典型的分布式控制系统软件架构及其开发工具。EPICS 采用分布式控制系统的标准模型，以统一的系统架构开发设备控制程序，现已逐渐成为国际高能加速器控制系统的一个主流的软件架构和开发工具［2］。

1 系统硬件结构

整个高压电源控制系统由电源控制器、前端服务器（运行IOC）、客户端和网络组成，其结构如图1所示。

图1 控制系统结构Fig.1 Structure of control system

2 IOC端软件结构

IOC是EPICS架构的服务器端，是分布式控制系统的核心部分，客户端通过IOC 访问被控设备。在IOC 端运行有两个Record类型，Asynrecord类型负责与电源控制器通信，mycalcout记录类型负责处理数据，两个Record间通过DBF＿INLINK 和DBF＿OUTLINK 类型的域通信，共同协调完成控制任务。

IOC端的软件结构如图2所示。

图2 IOC端软件结构Fig.2 Software structure of IOC

mycalcout记录类型是在EPICS base包中的calcout记录类型的基础上开发的，由于使用Asynrecord类型的字符接口，calcout记录类型不能满足需要，在calcout记录类型中增加了一些DBF＿DOUBLE类型的域以及DBF＿INLINK和DBF＿OUTLINK 类型的域，以满足接口需要，同时增加了数据处理的代码以满足控制的需要，通过和Asynrecord的链接完成设备控制工作。

3 OPI端的实现

OPI端采用CSS开发环境实现，其控制界面如图3所示。

图3 OPI端控制界面Fig.3 Operator interface

4 小结

采用EPICS 架构开发控制系统软件使得开发工作简单、统一和高效，整个开发工作可有序地以模块化展开。EPICS 架构完成了开发的大部分工作，开发人员只需开发实现特定设备控制的必要的代码。采用EPICS 架构开发的ECR 离子源高压电源控制系统在现场工作正常，同集中式控制系统相比，其可靠性和稳定性均得到了提高。

［1］ 焦喜香，敬岚，顾可伟，等.重离子加速器注入器电源控制器的设计［J］.强激光与粒子束，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］ 赵籍九.OPC 技术在EPICS系统中的应用［J］.核电子学与探测技术，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）.