Control System Studio在HL-2A上的應用

張剛 夏凡 李欣怡 潘衛

（核工業西南物理研究院 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流器二號A（HL-2A）為基礎，進行核聚變領域中許多前沿物理課題和工程技術的研究。在實驗運行和控制中，每一次放電的可靠性和穩定性，對實驗成本和實驗準確性非常重要。現有的實驗子系統數目繁多，配置不便，IT 系統、PLC 系統、采集系統、網絡、硬件設備等有時會出現斷電或其它異常，管理人員或實驗運行人員不能及時有效的發現問題，也不能及時預警，導致實驗中數據丟失或者錯誤等，影響實驗正常運行。

為了HL-2A/2M 實驗的順利開展，實驗配置更便捷，更快地獲取數據、分析數據，及時解決實驗中遇到的問題，建設穩定的CODAC 實驗系統，基于CSS-Control System Studio，提出了HL-2A 上的CSS 系統，該系統主要是給正在運行的HL-2A 裝置和將要建成的HL-2M 裝置提供統一的顯示、配置和運行平臺，核心部件包括CSS 與EPICS 控制系統。平臺主要囊括了系統配置、集中監測、集中報警、授權認證和自動更新五大模塊，和ITER 相比，實現了CSS 數據實時打印，自動升級，PC/手機訪問，opi 實時更新，中文支持，域安全認證支持等新功能。

2 系統概況

系統管理員/操作人員指定配置文件或進行參數設置后，PS系統收到數據將其傳入PSH 中進行處理，同時把配置數據放入EPICS 數據庫和關系數據庫中，其它子系統就可以實時調用EPICS數據庫和關系數據庫中的配置信息進行模擬計算，實時重構，系統決策，報警處理等，實現系統的集成配置和處理。CSS-Control System Studio 來源于DESY 和 SNS，它主要是基于Eclipse 開發的控制系統。Eclipse 是一個開放源代碼的、基于Java 的可擴展開發平臺，就其本身而言，它只是一個框架和一組服務，用于通過插件組件構建開發環境。

3 系統開發

3.1 授權認證

管理離不開授權和認證，在SWIP 的CSS 系統中，可以實現全域登錄瀏覽，授權用戶才能進行修改。當需要修改EPICS 數據時，彈出登錄對話框，用戶輸入域賬號和密碼后，驗證通過才能執行，下圖為CSS 登錄的提示窗口，目前已經實現匿名瀏覽，修改時需要輸入域名和密碼信息，當LDAP 服務器通過驗證過，便可以進行修改。沒有授權用戶是不能夠訪問EPICS 數據庫的，這樣可以防止非法用戶惡意訪問或者修改數據庫文件，保證安全性，比如只有為冷卻水系統工作的人才能為該系統添加或修改變量。為電磁測量系統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 記錄數據庫

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

3.3 OPI同步

當子系統更新了OPI 后，其它用戶打開系統軟件的時候，則會提示用戶更新opi，更加方便使用最新數據和界面。

3.4 實時打印

如圖1 所示,當打開CSS 軟件時，如果需要實時監控和保存opi 文檔，則只需要打開該opi 頁面，然后切換至實時打印模式，當接收到PV 打印指令時，系統會自動把當前的文件內容打印出來，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 網絡訪問

現在的EPICS 數據庫已經集成了大部分實驗所需要的PV 變量，這樣任何系統都可以根據需求實時修改或者查看相應的數據，也可以分享或者引用別人分享的PV 值，目前已經實現了PC 訪問和手機訪問，如圖2 所示。

3.6 Archive Engine

主要是指PV 的歸檔系統，方便實驗人員查找PV 歷史數據，進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 系統提供測試模式和運行模式，當在測試子系統功能時，應切換至測試模式，當正常放電運行期間，應當切換至運行模式。

4.2 安全需求

可以集中管理實驗用戶，且能根據用戶角色和類型進行授權，默認情況下，所有的用戶應只能監視或查看，而不能進行配置修改或者系統信息修改，只有該系統的授權人員才能修改指定設備的配置或者控制指令，從頁能保證數據的安全性和有效性。

4.3 可擴展性

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

為充分發揮黨員先鋒模范作用，教育引導黨員干部在打贏脫貧攻堅戰中當尖兵、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、開展結對幫扶、用“精神扶貧”引領“精準扶貧”三個方面向黨員進行宣講。隨后，結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、千畝蔬菜等產業項目。

4.4 可靠性

系統支持意外情況下的恢復，糾正到以前持續的狀態，在此期間，能通知子系統，發出相應報警信息，然后繼續執行。

4.5 冗災備份

支持數據差異備份，且有6 個月的保留期間。并且提供災難恢復功能，當突然出現服務器壞掉或者數據文件丟失，能很快恢復以前所有數據文件，提供訪問接口的訪問授權功能。

5 結論

由于各個實驗系統的開發方式和操作方式不同，加上數目眾多，導致配置不方便，不能及時發現硬件故障、日志數據丟失，無法獲取最新數據，為了解決在實驗運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，該系統主要是保障整個實驗平臺的健康運行和數據的完整性而開發的。相比較ITER 傳統的CSS 系統，該系統增加了CSS 數據實時打印，自動升級，PC/手機訪問，opi 實時更新，中文支持，域安全認證支持，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，從運行結果證明，該系統對于提升整個實驗運行平臺的可靠性有了很大提升、對于及時有效發現系統故障提供了很好的途徑，也對核聚變實驗的正常運行提供了可靠保障。