Sistema di Controllo di FTU - Sistema distribuito e real-time di monitoring & controllo processi e acquisizione dati di impianto - fsn-fusphy
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Sistema di Controllo di FTU
Sistema distribuito e real-time di monitoring & controllo
processi e acquisizione dati di impianto
Open cPCI ITER CCS Linux VM
source
~1990 1995 … 2002 … 2011 2013
Corso RdO 2015 – FTU CODASSistema di Controllo di FTU
Sistema distribuito e real-time di monitoring & controllo
processi e acquisizione dati di impianto
ü basato sul pacchetto commerciale Compaq BASEStarOpen,
Basestar Graphics Enabler (BGE) e CIMfast
ü COTS e open source software
Corso RdO 2015 – FTU CODASCaratteristiche del sistema di controllo
ü monitoring di tutti gli impianti
• Macchina, Alimentazioni Elettriche, Radiofrequenza
ü comandabilità locale (manutenzione e test) e
remota
• mutua esclusione: switch vicino agli impianti
ü gestione Allarmi
ü centralizzazione delle operazioni
ü automazione di funzioni complesse
Corso RdO 2015 Corso RdO 2015 – FTU CODASImpianti/Sottoimpianti di FTU
ü Macchina
Azoto liquido (LN)
Vuoto (V1-V4)
Nastri (NR)
Alimentazioni Ausiliarie (AA)
Immissione gas (IG)
Sicurezze (SZ)
Servizi generali (DC)
Misure macchina (MM)
ü Alimentazioni Elettriche
Alimentazione del magnete: MFG1 (G1)
Alimentazione dei poloidali: MFG3 (G3)
Convertitori per i poloidali (CV)
Commutazione (CZ)
ü Radiofrequenza (RF)
LH (R2-R3-R4-R6-R7-R8)
ECRH (RE)
Servizi comuni (SC)
Corso RdO 2015 Corso RdO 2015 – FTU CODASComponenti
ü Computers e Rete
ü PLC (Programmable Logic Computers)
ü Database
ü Mimici
ü Master Clock & Gates
ü FSC (Fast Sequence Controller)
ü FDA (Fast Data Acquisition)
ü DAS (Data Acquisition System)
ü Sequenze
Corso RdO 2015 Corso RdO 2015 – FTU CODASCalcolatori • macchina Digital ALPHA (DEC 3000-800) con sistema operativo Digital UNIX (Prometeo-supervisione in real-time) emulata su PC HP ad alte prestazioni (Charon AXP) • Macchina Digital VAX (DEC 4000-100) con sistema operativo OpenVMS (acquisizione dati veloce) emulata su PC HP ad alte prestazioni (Charon VAX) • Macchine virtuali (xen) su computer con sistema operativo Linux (concentratori) • Xterminals – thin clients in emulazione X (consoles di operatore) Corso RdO 2015 Corso RdO 2015 – FTU CODAS
Calcolatori e Rete
EFRPC5
(ALPHA Unix) EFR455
FTUcluster
Database (VAX VMS)
Thin clients Concentratori
(mimici) (Linux VM)
PLCs
Corso RdO 2015 Corso RdO 2015 – FTU CODASProgrammable Logic Computers (PLCs)
ü computers industriali
ü contengono le logiche di impianto a basso livello
ü consentono di tenere sotto controllo i sottoimpianti anche
se Prometeo non e’ attivo (controllo locale)
ü sono raggruppati in tre concentratori (Linux VM)
ü PLC di ECRH gestito direttamente da Prometeo
ü PLC di MFG1 gestito da ITER CODAC CS
Corso RdO 2015 Corso RdO 2015 – FTU CODASArchitettura del sistema di controllo
Slow
Control
SUPERVISOR
HMI
HLC
LIVE
DATABASE
PROMETEO
MLC
A
M
R
CONCENTRATORS
LLC
4
11
8
PLCs
Corso RdO 2015 – FTU CODASCODAC at FTU
Final Architecture
Mini-CODAC!
PROMETEO!
Alarm HMI!
Archive Human Machine
Handler! System! Interface!
C.A.C.! C.A.C.! C.A.C.
Commands!
Plant Status (PV)!
Ethernet!
Channel Access Server! CA client! PC
P! LUT!
EPICS IOC! RX Dispatcher!
RX
Bridge TX!
Process Variables Database! EPICS!
QUEUE
client!
CLIENT!
TX
TX
Bridge RX! MFG1 EPICS DB
Record/Device/Driver Support! QUEUE
client!
LUT! image!
Plant System Host! FTU PROMETEO!
Prometeo-Epics Interface
Ethernet!
PLC Concentrator!
S7 Siemens PLC!
Westinghouse PLC!
MFG1!Database Basestar (B*)
ü risiede su ALPHA Unix emulato
ü centralizzazione delle informazioni:
– stati di impianto
– Misure lente
– Variabili funzionali
– eventi (allarmi)
ü utenti:
• concentratori
– invio comandi
– variazioni di stato impianto
• mimici
• applicazioni specifiche
– sequenze
– utenti interattivi (da terminale), cli
Corso RdO 2015Mimici
ü Riproducono uno schema animato di parti di
impianto
ü monitoring dell’evoluzione di stati e misure
ü controllo remoto del sottoimpianto
ü utilizzati dai tecnici di macchina e operatori delle
radiofrequenze
Corso RdO 2015 Corso RdO 2015 – FTU CODASMaster Clock & Gates
ü sincronizzazione dell’hardware
ü clock unico a 1 MHz
ü gate di PRERUN
ü gate di START RUN
ü gate di START FSC
ü distribuzione su fibra ottica
Corso RdO 2015 Corso RdO 2015 – FTU CODASTiming
PRERUN
START RUN
START FSC
inizio
plasma (t=0s)
120 s 10s 10s 10s
acquisizione
raffreddamento
idle pre-shot shot post-shot idle
Corso RdO 2015Fast Sequence Controller (FSC)
ü hardware che fornisce funzioni di timing per gli
attuatori
• basato su moduli CAMAC ed hardware dedicato
• frequenza di clock 1 MHz
ü esegue sequenze rapide di comandi pre-
programmate per ogni sottoimpianto di A
• possono essere interrotte (arresto sequenza) in seguito ad
allarmi o condizioni non verificate sul sottoimpianto
• in caso di arresto sequenza viene attivata una sequenza di
comandi di recovery
• Le sequenze sono registrate da un event recorder e trascritte
su un file sul nodo EFR455:
FDASHT:EVEN_.dat
Corso RdO 2015 Corso RdO 2015 – FTU CODASFast Sequence Controller (FSC) Corso RdO 2015 Corso RdO 2015 – FTU CODAS
Fast Data Acquisition (FDA)
ü gestisce l’acquisizione dati di ciascun impianto
• Macchina, Alimentazioni Elettriche, RF
• basato su standard CAMAC
• frequenza di acquisizione 1 kHz -20 kHz
ü programma la parte CAMAC di FSC con le
opportune sequenze di comandi e di recovery
ü programma il generatore dei riferimenti di MFG1
Corso RdO 2015 Corso RdO 2015 – FTU CODASDAS (Data Acquisition System)
ü Risiede su VAX 4000
ü Necessario per l’abilitazione al run degli
esperimenti
ü Interagisce con il sistema di controllo attraverso un
insieme di eventi/comandi
… vedi presentazione succesiva !
Corso RdO 2015 Corso RdO 2015 – FTU CODASCorso RdO 2015 Corso RdO 2015 – FTU CODAS
Sequenze
ü realizzate nel linguaggio CIMFast
ü successioni ordinate di comandi agli impianti e
verifiche del risultato impartite da Prometeo
ü sensibilizzazione a eventi qualsiasi (allarmi e/o
variazioni di stato)
ü sincronizzazione con altre sequenze per una
gestione coordinata del run
Corso RdO 2015Tipi di Sequenze
ü sperimentali: Run (esecuzione Scarica di Plasma)
ü di impostazione: Riferimenti per Radiofrequenza
(tempi e durate di accensione di RF)
ü di impianto: Decremento (controllo stato del vuoto
della macchina)
Corso RdO 2015Esperimento di FTU
START FASE
inizializzazione
configurazione
NUOVA
CONFIGURAZIONE FINE FASE
idle stand-by
INIZIO SEQUENZA
pre-shot
shot raffreddamento
post-shot
Corso RdO 2015 Corso RdO 2015 – FTU CODASTiming
PRERUN
START RUN
START FSC
inizio
plasma (t=0s)
120 s 10s 10s 10s
acquisizione
raffreddamento
idle pre-shot shot post-shot idle
Corso RdO 2015Sequenze dell’Esperimento
ü Fase: inizializzazione all’inizio della giornata
sperimentale
ü Configurazione di Riferimento: all’inizio della
giornata sperimentale o prima di un Run
ü Cambio Scarica di Riferimento: prima di ogni
scarica di plasma se è richiesta una modifica dei
parametri della scarica
ü Run: ad ogni scarica di plasma
ü Raffreddamento:
Corso RdO 2015
dopo ogni scarica diCorsoplasma
RdO 2015 – FTU CODASConfigurazione di Riferimento (CDR)
ü la CDR e’ l’insieme dei sottoimpianti che concorrono al
Run
ü la sequenza relativa viene lanciata ogni inizio di
sperimentazione (Fase) o quando necessario (per
cambiamenti degli stati di alcuni impianti, ad esempio RF)
prima di ogni scarica
ü alcuni sottoimpianti sono sempre inseriti in CDR
ü alcuni sottoimpianti debbono essere inseriti insieme ad
altri
Corso RdO 2015 Corso RdO 2015 – FTU CODASCambio Scarica di Riferimento
ü ad ogni nuova richiesta questa sequenza:
• legge dall’archivio scariche i parametri (scalari e
variabili)
• verifica la loro congruenza con lo stato degli impianti
• li rende disponibili alle varie applicazioni che li usano
per programmare il Run
Corso RdO 2015 Corso RdO 2015 – FTU CODASScarica di Riferimento
insieme di parametri scalari e variabili nel tempo
(riferimenti) che caratterizzano una serie di
scariche di plasma:
• ciascuna scarica di riferimento risiede su EFR455
(VAX) in una directory (archivio scariche) con nome
codificato
• esempio: S60M50A06I (scarica a 6T e 500 kA)
• Gestione Scariche: programma che crea e modifica
scariche di riferimento
– si lancia con il comando OPE da Account: Sequenza
Corso RdO 2015 Corso RdO 2015 – FTU CODASParametri Scarica di Riferimento
ü campo magnetico (Bt)
ü temperatura di riferimento (Trif ) per gli avvolgimenti
ü posizione dei sezionatori della commutazione
ü V carica dei banchi della commutazione
ü parametri per FSC (ad esempio start-end riferimenti)
ü alcuni parametri per il feedback di posizione
ü riferimento per il magnete toroidale
ü riferimenti pre-programmati per i poloidali (feedback)
ü PID (feedback)
Corso RdO 2015 Corso RdO 2015 – FTU CODASRun
ü esecuzione di una Scarica di Plasma
– Inizio Sequenza (init DAS, FDA, etc)
– Prerun (Predisposizione impianti)
– Start Run (chiusura interruttori, ecc.)
– Start FSC (sequenza veloce)
– End run
ü esiti possibili (dal punto di vista degli impianti…):
– OK
– Abort (anche da operatore)
– Arresto Sequenza da FSC
Corso RdO 2015 Corso RdO 2015 – FTU CODASRaffreddamento
ü per ogni avvolgimento esiste una temperatura di
riferimento (Trif) programmata dalla scarica di
riferimento
ü vengono tenute aperte le valvole di LN relative fino
al raggiungimento della Trif
ü la sequenza puo’ essere fermata manualmente
ü per BtRiferimenti
• Gruppo CODAS FTU
• FTU Website, http://efrw01.frascati.enea.it/FTUdoc/Prometeo/index.html
• B. Angelini et al, FTU Operation, Fusion Science and Technology
45 (2004) 437
Corso RdO 2015 Corso RdO 2015 – FTU CODASPuoi anche leggere
