[論文レビュー] Upgrade of Linac Control System with New Vme Controllers at Spring-8

Taizo Masuda, T. Ohata+17 more|ArXiv.org|Nov 15, 2001

Real-time simulation and control systems参考文献 4被引用数 3

ひとこと要約

本論文では、SPring-8リニアック制御システムのアップグレードを、新しいVMEコントローラとSolaris 7をリアルタイムオペレーティングシステムとして採用することで実現した。これにより、既存のSPring-8標準制御システムとのシームレスな統合が可能となり、既存のハードウェアを維持することでダウンタイムを最小限に抑え、リニアック、ブースターサイクロトロン、ストレージリングの制御を単一のシステムで統合し、SPring-8およびNew SUBARUの両方の運用効率と信頼性が向上した。

ABSTRACT

We integrated an injector linac control system to the SPring-8 standard system on September 2000. As a result of this integration, the SPring-8 accelerator complex was controlled by one unified system. Because the linac was continuously running as the electron beam injector not only for the SPring-8 storage ring but also for New SUBARU, we had to minimize the hardware modification to reduce the time for the development and testing of the new control system. The integration method was almost the same as that of the integration of the booster synchrotron. We report here on the integration of the linac control system with emphasis on the upgrade of the VMEbus controllers and software involving the operating system Solaris 7 as the real-time OS.

研究の動機と目的

• 連続的なビーム運転を妨げることなく、インジェクターリニアック制御システムをSPring-8標準制御システムに統合すること。
• 開発およびテストに要する時間を短縮するため、ハードウェアの変更を最小限に抑えること。
• VMEバスコントローラーとソフトウェアをアップグレードし、Solaris 7をリアルタイムオペレーティングシステムとして採用することで、システムの安定性とパフォーマンスを向上させること。
• 既存のシステム、特にブースターサイクロトロンおよびストレージリングの制御インfraストラクチャとの互換性と相互運用性を確保すること。
• SPring-8加速器複合施設全体にわたる統一された制御環境を実現し、運用効率を向上させること。

提案手法

• ブースターサイクロトロンの統合に以前に採用されたアプローチを再利用することで、一貫性と信頼性を確保した。
• リアルタイム制御機能をサポートするため、処理能力および通信能力が向上した新しいVMEコントローラーを導入した。
• 制御システムソフトウェアをSolaris 7上で実行するように移行した。これは、リアルタイム性能と安定性の観点から選定された。
• 移行中のシステムダウンタイムを最小限に抑えるために、従来のハードウェアとの後方互換性を維持した。
• リニアックと他の加速器部品間の相互運用性を確保するため、標準化された通信プロトコルを実装した。
• システムの安定性および応答時間の妥当性を検証するため、実際の運用条件下で広範なテストを実施した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 連続ビーム運転に最小限の影響を与える形で、リニアック制御システムをどのようにアップグレードできるか？
• RQ2 成熟した加速器制御インfraストラクチャに新しいVMEコントローラーシステムを統合するにあたり、主な技術的課題は何か？
• RQ3 Solaris 7は、加速器制御アプリケーションに信頼できるリアルタイムオペレーティングシステムとしてどの程度の効果を発揮できるか？
• RQ4 以前にアップグレードされたシステム（例：ブースターサイクロトロン）と整合性を保ちつつ、互換性を確保する統合手法は何か？
• RQ5 システムパフォーマンスと保守性の向上を達成しつつ、ハードウェアの変更をどのように最小限に抑えられるか？

主な発見

• 2000年9月に、リニアック制御システムのSPring-8標準システムへの統合が完了し、運用への影響は最小限に抑えられた。
• 新しいVMEコントローラーの採用により、リアルタイム制御性能とシステム信頼性が向上した。
• Solaris 7は、制御システムにおけるリアルタイムOSとして効果的であることが実証され、安定的かつ応答性の高い運用を可能にした。
• ブースターサイクロトロンのアップグレードを模範として採用した統合手法により、一貫したシステム動作が確保され、開発リスクが低減された。
• リニアック、ブースター、ストレージリングを含むSPring-8加速器複合施設全体が、単一の制御システムで統合された。
• アップグレードにより、New SUBARUとの互換性が維持され、電子ビーム注入ニーズへの継続的対応が可能となった。