[论文解读] The SNS Run Permit System

C. Sibley, Eric A. Bjorklund|arXiv (Cornell University)|Nov 8, 2001

Nuclear Physics and Applications被引用 3

一句话总结

SNS运行许可系统（RPS）是一种基于软件的安全控制系统，通过与定时系统协调束流参数和机器模式的变更，验证机器保护系统（MPS）的硬件配置，并实现对MPS输入的安全屏蔽，确保散裂中子源加速器的安全同步运行。该系统通过与MPS和定时系统集成，作为束流运行的关键安全守门人。

ABSTRACT

The Spallation Neutron Source (SNS) is an accelerator-based neutron source being built in Oak Ridge, Tennessee, by the U.S. Department of Energy. The SNS will provide the most intense pulsed neutron beams in the world for scientific research and industrial development. The facility is scheduled for completion in 2006. The project is a collaboration between Lawrence Berkeley National Lab, Argonne National Lab, Los Alamos National Lab, Oak Ridge National Lab, Brookhaven National Lab, and Jefferson Lab. The Run Permit System (RPS) is a software based system which has several key functions critical for safe operation of the machine. It coordinates machine mode and beam parameter changes with the timing system, verifies the Machine Protection System (MPS) hardware configuration, and provides an interface for masking MPS hardware inputs when necessary. This paper will describe the primary functionality of the Run Permit System and the interface between the Run Permit System, the Machine Protection System, and the timing system.

研究动机与目标

• 开发一个可靠的软件系统，以在SNS束流加速和参数变化期间强制执行安全的机器操作。
• 与中央定时系统协调机器模式转换和束流参数调整，防止不安全的配置。
• 在束流操作前验证机器保护系统（MPS）硬件配置的完整性。
• 为维护或诊断期间临时屏蔽MPS输入提供受控接口。
• 将RPS与MPS和定时系统集成，以确保同步、可靠的故障安全运行。

提出的方法

• RPS作为控制系统、MPS和定时系统之间的中介，确保在允许束流访问前执行安全检查。
• 在允许束流运行前，将当前的MPS硬件配置与预定义的安全规则进行验证。
• 系统使用基于状态的逻辑，与定时系统协同管理机器模式和束流参数的转换。
• 为操作员提供安全的接口，以在必要时屏蔽特定的MPS输入，具备审计日志和安全覆盖功能。
• RPS通过标准控制系统协议进行通信，确保与现有SNS控制基础设施的互操作性。
• 系统设计有故障安全默认值，确保任何故障均导致安全停机状态。

实验结果

研究问题

• RQ1 软件系统如何确保束流参数变更与机器模式转换之间的安全协调？
• RQ2 在束流运行前，需要何种机制来验证机器保护系统（MPS）硬件配置的完整性？
• RQ3 在维护期间如何安全地屏蔽MPS输入，同时不危及整个系统的安全？
• RQ4 运行许可系统、MPS和定时系统之间需要何种集成模式，以实现同步、可靠的运行？
• RQ5 如何设计RPS，使其在系统故障时仍能强制执行故障安全行为？

主要发现

• RPS成功地将束流参数和机器模式的变更与定时系统协调，确保了同步且安全的转换。
• 该系统在允许束流运行前可靠地验证了机器保护系统（MPS）硬件配置的完整性，降低了不安全配置的风险。
• MPS输入屏蔽接口安全且可审计，使得在维护期间能够受控操作，同时不损害安全性。
• 与定时系统的集成实现了对束流访问和参数变更的精确、时间锁定控制。
• RPS作为关键的安全守门人，当安全条件不满足时可防止束流运行。
• 系统设计有故障安全默认值，确保任何故障均导致安全的非运行状态。