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EPICS在过程控制中的应用研究

2020-12-06阅读(973)

EPICS在过程控制中的应用研究

论文摘要

90年代以来,由于计算机和网络技术的飞速发展,计算机控制系统从集中式向分布式体系结构发展。分布式控制系统的实时控制由分布在网络上的多台前端计算机承担,从而增强了系统的并行处理能力、可靠性和实时响应速度。实验物理及工业控制系统(EPICS)采用基于现代通讯网络技术的分布式体系结构,可以支持任意数目的操作员接口计算机和输入输出控制器,通道访问协议实现了用户对通道的透明访问,是完全的分布式控制系统。论文以EPICS软件包及其应用实例为主要研究对象,介绍了EPICS软件包的结构和工作原理,研究了其在LINUX操作系统中的实现技术,以及在工业过程控制及加速器控制中的应用问题。文章首先研究了EPICS在LINUX操作环境中的构建问题,包括EPICS Base和EPICS Extension的选择及安装等等。然后以三容水箱为例介绍了EPICS数据库的编写、图形操作界面的设计等问题,并介绍了其主要工具的应用及PID控制器在EPICS控制系统中的实现,通过三容水箱各工作状态的PID控制系统构建验证了EPICS控制软件的基本功能。在此基础上,研究了加速器的结构及工作原理,分析了其控制策略,以回旋加速器为例将加速器控制系统分为六个子系统,采用分布式控制的思想,简化了复杂系统的控制问题,提高了系统的可靠性,稳定性和安全性。在文章的最后详细分析了水冷子系统和真空系统的工作原理,构建了相应的控制系统,实现了回旋加速器部分子系统的功能,并初步探讨了用EPICS实现的分布式控制系统的开发应用问题。EPICS控制系统具有开放性、先进性、实用性、可靠性等多种优点,它的应用使工业控制及物理实验设备方面的控制系统构建更为简单可靠,尤其是在加速器控制方面具有很大的应用空间。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 课题背景
  • 1.2 国内外在该方向的研究现状及发展趋势
  • 1.3 本文主要研究内容
  • 第2章 EPICS控制系统应用基础研究
  • 2.1 EPICS系统概述
  • 2.2 通道访问机制
  • 2.3 IOC软件结构
  • 2.3.1 IOC数据库
  • 2.3.2 记录支持、设备支持及驱动器支持模块
  • 2.3.3 数据库扫描
  • 2.4 OPI软件结构
  • 2.5 基于EPICS建立控制系统过程
  • 2.6 EPICS开发环境的建立
  • 2.7 本章小结
  • 第3章 基于EPICS的三容水箱控制
  • 3.1 三容水箱系统的硬件结构及工作原理
  • 3.2 被控对象系统建模
  • 3.2.1 单入单出系统建模
  • 3.2.2 双入双出系统建模
  • 3.2.3 双入双出系统的解耦
  • 3.3 PID控制
  • 3.4 EPICS控制系统的实现
  • 3.4.1 单入单出一阶系统的控制
  • 3.4.2 单入单出二阶系统的控制
  • 3.4.3 双入双出系统的控制
  • 3.5 本章小结
  • 第4章 基于EPICS的加速器控制
  • 4.1 回旋加速器结构及工作原理
  • 4.2 回旋加速器控制策略及系统结构
  • 4.3 水冷子系统控制系统构建
  • 4.3.1 水冷系统的结构及工作原理
  • 4.3.2 水冷系统调节阀特性分析
  • 4.3.3 水冷系统水温动态平衡原理
  • 4.3.4 水冷系统EPICS控制实现
  • 4.4 真空系统控制系统构建
  • 4.4.1 真空系统的结构及工作原理
  • 4.4.2 真空度动态平衡原理
  • 4.4.3 真空度的EPICS控制实现
  • 4.5 加速器分布控制系统的扩展
  • 4.6 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 附录1
  • 附录2
  • 附录3
  • 附录4
  • 附录5
  • 致谢

    • 相关论文文献

    • [1].An Embedded IOC for 100 MeV Cyclotron RF Control System[J]. Annual Report of China Institute of Atomic Energy 2014(00)
    • [2].基于EPICS的冗余方法在反应堆控制系统中的应用研究[J]. 核电子学与探测技术 2013(11)
    • [3].基于EPICS的慢速设备异步控制应用研究[J]. 强激光与粒子束 2017(07)
    • [4].Web services interface to EPICS channel access[J]. Nuclear Science and Techniques 2008(02)
    • [5].基于EPICS高温制氢控制系统的设计与实现[J]. 仪器仪表用户 2019(11)
    • [6].EPICS环境下的软件规范管理[J]. 核技术 2015(06)
    • [7].EPICS interface to Libera electron beam position monitor[J]. Nuclear Science and Techniques 2008(02)
    • [8].EPICS数据包捕获分析工具开发及其应用[J]. 核电子学与探测技术 2016(08)
    • [9].基于EPICS的上海光源注入引出远控系统[J]. 核技术 2012(05)
    • [10].EPICS环境下数字超声流量计网络接口设计与应用[J]. 核技术 2015(08)
    • [11].EPICS的中断处理应用研究[J]. 核电子学与探测技术 2011(11)
    • [12].用EPICS实现液氮冷却双晶单色器的运动控制[J]. 核电子学与探测技术 2010(09)
    • [13].An Embedded EPICS IOC for Digital Power Supply Control[J]. Annual Report of China Institute of Atomic Energy 2008(00)
    • [14].EPICS在线数据分析软件包研制及应用[J]. 核技术 2008(03)
    • [15].基于EPICS的快控电源监控系统的设计[J]. 仪表技术 2018(10)
    • [16].The Design of the Plasma Control System in KTX[J]. Plasma Science and Technology 2015(04)
    • [17].Modified read-out system of the beam phase measurement system for CSNS[J]. Chinese Physics C 2013(10)
    • [18].基于EPICS的颗粒传热实验测控系统应用研究[J]. 原子核物理评论 2019(03)
    • [19].嵌入式上海光源EPICS插入件控制系统[J]. 强激光与粒子束 2013(04)
    • [20].EPICS控制系统软件开发环境[J]. 核技术 2008(01)
    • [21].基于Win32 EPICS输入输出控制器的设计[J]. 核技术 2008(01)
    • [22].EPICS数据获取与查询系统的研究与实现[J]. 核电子学与探测技术 2013(09)
    • [23].基于EPICS的SAPT注入引出远控系统[J]. 自动化与仪器仪表 2019(06)
    • [24].基于大数据平台的EPICS历史数据归档系统[J]. 核技术 2019(11)
    • [25].EPICS IOC冗余技术研究[J]. 自动化仪表 2013(12)
    • [26].基于EPICS的上海光源固定辐射监测系统[J]. 核电子学与探测技术 2008(06)
    • [27].基于嵌入式EPICS的合肥光源储存环束流损失监测系统[J]. 强激光与粒子束 2019(08)
    • [28].HL-2A装置EPICS过程变量管理自动化系统[J]. 核聚变与等离子体物理 2016(02)
    • [29].基于RTS2和EPICS的成像控制软件的设计[J]. 天文研究与技术 2015(03)
    • [30].EPICS应用于FAST主反射面控制系统的研究[J]. 科学技术与工程 2012(19)

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