Control System Studio在HL-2A上的应用

张刚 夏凡 李欣怡 潘卫

（核工业西南物理研究院 四川省成都市 610041）

1 引言

目前核西物院主要以TOKAMAK 核聚变实验装置中国环流器二号A（HL-2A）为基础，进行核聚变领域中许多前沿物理课题和工程技术的研究。在实验运行和控制中，每一次放电的可靠性和稳定性，对实验成本和实验准确性非常重要。现有的实验子系统数目繁多，配置不便，IT 系统、PLC 系统、采集系统、网络、硬件设备等有时会出现断电或其它异常，管理人员或实验运行人员不能及时有效的发现问题，也不能及时预警，导致实验中数据丢失或者错误等，影响实验正常运行。

为了HL-2A/2M 实验的顺利开展，实验配置更便捷，更快地获取数据、分析数据，及时解决实验中遇到的问题，建设稳定的CODAC 实验系统，基于CSS-Control System Studio，提出了HL-2A 上的CSS 系统，该系统主要是给正在运行的HL-2A 装置和将要建成的HL-2M 装置提供统一的显示、配置和运行平台，核心部件包括CSS 与EPICS 控制系统。平台主要囊括了系统配置、集中监测、集中报警、授权认证和自动更新五大模块，和ITER 相比，实现了CSS 数据实时打印，自动升级，PC/手机访问，opi 实时更新，中文支持，域安全认证支持等新功能。

2 系统概况

系统管理员/操作人员指定配置文件或进行参数设置后，PS系统收到数据将其传入PSH 中进行处理，同时把配置数据放入EPICS 数据库和关系数据库中，其它子系统就可以实时调用EPICS数据库和关系数据库中的配置信息进行模拟计算，实时重构，系统决策，报警处理等，实现系统的集成配置和处理。CSS-Control System Studio 来源于DESY 和 SNS，它主要是基于Eclipse 开发的控制系统。Eclipse 是一个开放源代码的、基于Java 的可扩展开发平台，就其本身而言，它只是一个框架和一组服务，用于通过插件组件构建开发环境。

3 系统开发

3.1 授权认证

管理离不开授权和认证，在SWIP 的CSS 系统中，可以实现全域登录浏览，授权用户才能进行修改。当需要修改EPICS 数据时，弹出登录对话框，用户输入域账号和密码后，验证通过才能执行，下图为CSS 登录的提示窗口，目前已经实现匿名浏览，修改时需要输入域名和密码信息，当LDAP 服务器通过验证过，便可以进行修改。没有授权用户是不能够访问EPICS 数据库的，这样可以防止非法用户恶意访问或者修改数据库文件，保证安全性，比如只有为冷却水系统工作的人才能为该系统添加或修改变量。为电磁测量系统工作的人将能够查看信息但无法修改信息。

3.2 自动升级

图1：实时打印流程图

图2：程序流程图

图3：PV 记录数据库

考虑到用户需求，系统可能需要随时更新，当CSS 有新的版本时，用户点击Help 中的Check for Updates 进行更新即可。

3.3 OPI同步

当子系统更新了OPI 后，其它用户打开系统软件的时候，则会提示用户更新opi，更加方便使用最新数据和界面。

3.4 实时打印

如图1 所示,当打开CSS 软件时，如果需要实时监控和保存opi 文档，则只需要打开该opi 页面，然后切换至实时打印模式，当接收到PV 打印指令时，系统会自动把当前的文件内容打印出来，方便归档保存，如果不希望打印，则可以随时退出实时打印模式。

3.5 网络访问

现在的EPICS 数据库已经集成了大部分实验所需要的PV 变量，这样任何系统都可以根据需求实时修改或者查看相应的数据，也可以分享或者引用别人分享的PV 值，目前已经实现了PC 访问和手机访问，如图2 所示。

3.6 Archive Engine

主要是指PV 的归档系统，方便实验人员查找PV 历史数据，进行模拟计算或者实验分析等。如图3 所示。

4 性能特点

4.1 支持多模式

SWIP-CSS 系统提供测试模式和运行模式，当在测试子系统功能时，应切换至测试模式，当正常放电运行期间，应当切换至运行模式。

4.2 安全需求

可以集中管理实验用户，且能根据用户角色和类型进行授权，默认情况下，所有的用户应只能监视或查看，而不能进行配置修改或者系统信息修改，只有该系统的授权人员才能修改指定设备的配置或者控制指令，从页能保证数据的安全性和有效性。

4.3 可扩展性

SWIP-CSS 系统提供多种接口，方便用户后期集成已有的实验系统或者扩展实验系统，集成模拟或者仿真代码。

为充分发挥党员先锋模范作用，教育引导党员干部在打赢脱贫攻坚战中当尖兵、做表率，近日赣州市财政局组织40名党员赴兴国县开展“践初心助脱贫”主题党日活动。活动中，局驻村第一书记从解读扶贫政策、开展结对帮扶、用“精神扶贫”引领“精准扶贫”三个方面向党员进行宣讲。随后，结对的党员深入扶贫帮扶对象家中走访，宣讲帮扶政策。部分党员参观了局帮扶的百亩白莲、千亩蔬菜等产业项目。

4.4 可靠性

系统支持意外情况下的恢复，纠正到以前持续的状态，在此期间，能通知子系统，发出相应报警信息，然后继续执行。

4.5 冗灾备份

支持数据差异备份，且有6 个月的保留期间。并且提供灾难恢复功能，当突然出现服务器坏掉或者数据文件丢失，能很快恢复以前所有数据文件，提供访问接口的访问授权功能。

5 结论

由于各个实验系统的开发方式和操作方式不同，加上数目众多，导致配置不方便，不能及时发现硬件故障、日志数据丢失，无法获取最新数据，为了解决在实验运行和控制中遇到的各类问题，提出了HL-2A 的上的CSS-Control System 研究，该系统主要是保障整个实验平台的健康运行和数据的完整性而开发的。相比较ITER 传统的CSS 系统，该系统增加了CSS 数据实时打印，自动升级，PC/手机访问，opi 实时更新，中文支持，域安全认证支持，缓存框架等功能，使得实用性更好，实时性更高，能显著提升试验平台的可靠性和实时报警，从运行结果证明，该系统对于提升整个实验运行平台的可靠性有了很大提升、对于及时有效发现系统故障提供了很好的途径，也对核聚变实验的正常运行提供了可靠保障。