Time-of-Flight Detektorkontroll System Prototype · Ausarbeitung schreiben Mon 05.12.16 - Mit...

GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH


Time-of-Flight

Detektorkontroll System

Prototype Martin Mitkov


Agenda

Aufgabenstellung

Einleitung

Detektor Setup am CERN

Vorgabe

Projektplanung

Qualitätssicherung

Ergebnis und Ausblick

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Aufgabenstellung

Time-of-Flight

Prototype Detektor

Kontrollsystem für die

Fernsteuerung

Überwachung

Archivierung

Abb. 1: Das ToF Prototype Detektor Setup am CERN

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Einleitung (I)

Abb. 2: Star Time-of-Flight (ToF)

@ Brookhaven National Laboratory

Quelle: http://star.bnl.com

Abb. 5: CBM Time-of-Flight (ToF)

@ GSI/FAIR

Quelle: http://cbm.gsi.de/

• 3 Schichten

• 12 Sektoren

• 36 Module: ~72

Hochspannungs Kanäle

• DAQ: ~ 6912 Auslese

Kanäle

• 3 Schichten

• 6 Sektoren

• 230 Module: ~460

Hochspannungs Kanäle

• DAQ: ~ 120000 Auslese

Kanäle

Abb. 3: Time-of-Flight (ToF) Module

Abb. 4 : Widerstandsplattenkammer

auf Eng. Resistive Plate Chamber(RPC)

Quelle: http://cms.web.cern.ch/

DAQ: Datenerfassung

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Einleitung (II)

Hochspannung

Nieder-

spannung

GAS

Mischung

Front End Electronics

-

+

5 Volt DAQ

Anode

DAQ: Datenerfassung

Widerstandsplattenkammer auf Eng. Resistive Plate Chamber (RPC)

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Detektor Setup am CERN

Abb. 6 Detektor Setup Abb. 8 Detektor

Hoch-

/Niederspannung

Abb. 7 Gas System Abb. 9 EPICS Server

15 Meter 30 Meter

50 Meter 5 Meter

Hoch-/Niederspannung

drei Gasarten

ein Outlet LAN

LAN

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Das Detektor Kontrollsystem

hohe Anzahl an Hochspannungskanälen (~250)

Kontrolle der einzelnen Subdetektoren

Fernsteuerung aus Sicherheitsgründen:

hohe Radioaktivität

Funktionen des Kontrollsystems:

hochfahren

stabil und sicher halten

alarmieren im Falle einer Einstellungsabweichung

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Vorgabe

Auf EPICS basiertes Kontrollsystem

Diese Geräte sind vorhanden:

Hochspannung: CAEN Sy1527LC, Iseg CC24

Niederspannung: TDK GEN8-90

Gas System: Bronkhorst EL-Flow Series

Waage : ADAM CPWplus 150

Skalierbarkeit

Abgabe Datum: 07.11.2016

Abb. 10: Bronkhorst EL-Flow

Abb. 11: TDK GEN8-90

Abb. 12: CAEN Sy1527LC Abb. 13: CAEN Telnet

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Projektplanung

Anfang

Mit 25.05.16

01 Juni 01 Juli 01 August 01 September 01 Oktober 01 November 01 Dezember 01 Januar 01 Februar 01 März

Vorlesungszeit

Mit 25.05.16 - Mit 27.07.16

Initiierung

Mit 27.07.16 - Mit 28.09.16

Prototyping

Die 27.09.16 - Mon 31.10.16

CERN Strahlzeit

Mon 07.11.16 - Don 22.12.16

Qualitätssicherung

Fre 18.11.16 - Fre 06.01.17

Ausarbeitung schreiben

Mon 05.12.16 - Mit 22.02.17

Vorbereitung des Abschluss

Workshops

Mon 16.01.17 - Mon 20.02.17

Einsetzen des Systems in

Heidelberg

Don 03.11.16

Initiierungstermin Mit 25.05.16

Initiierungsdokument

fertiggestellt Mon 29.08.16

EPICS IOC Server Review Don 08.09.16

Skeleton Review Don 29.09.16

Status Meeting 1:

Management Mon 31.10.16

Prototype Review Mon 31.10.16

Strahlzeit ende Don 22.12.16

Status Meeting 3:

Qualitätssicherung Mon 16.01.17

Abschluss Workshop Die 21.02.17

Abgabe Ausarbeitung Mit 22.03.17

Kolloquium Die 28.03.17

Heute

Abb. 14: Ausschnitt aus dem Projektplan

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Experimental Physics and Industrial Control

System (EPICS)

Open Source Software Framework

EPICS basiert auf:

Client-Server-Methode

Publish-Subscribe-Methode

Protokoll: Channel Access (CA)

Informationsträger: Prozess Variablen (PV)

Server: Input/Output-Controller (IOC)

Clients:

Control System Studio (CSS) für grafische Benutzeroberflächen

CSS PostgreSQL Channel Archiver

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Abb. 15:

Das EPICS

Logo


Konfigurieren einer EPICS IOC:

Distributed Database (I)

VDCT ist ein EPICS Visual Database Configuration Tool.

*.db, *.template und *.substitutions Datei

Abb. 16c: VisualDCT

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Abb. 16b: ein Teil der Bronkhorst.template Datei

Abb. 16a: Bronkhorst.substitutions Datei

graphische

Visualisierung des

Templates


Konfigurieren einer EPICS IOC:

Distributed Database (II)

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make

Abb. 17b: ein Teil der Bronkhorst.template Datei Abb. 17c: ein Teil der Bronkhorst.db Datei

Abb. 17a: Bronkhorst.substitutions Datei


StreamDevice: Niederspannung Beispiel

StreamDevice ist eine allgemeine EPICS-Geräteunterstützung für Geräte mit einer "Byte-Stream" -basierten Kommunikationsschnittstelle.

Protokoll Datei(*.proto), beschreibt die Funktionen das Kommunikationsprotokoll

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Abb. 18: ein Teil der genesys.proto Datei

Abb. 19: ein Teil des genesys.template Datei

Abb. 20: Verbindung das PV mit das externe Gerät


Control System Studio (CSS)

Abb. 21: CSS Edit View: Gas Steuerung

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Open-loop Steuerung

Überprüft den Gasfluss nach Abweichungen

ist das der Fall, werden folgende Aktionen durchgeführt:

1. ein Alarmsymbol wird auf der Benutzeroberfläche angezeigt

(siehe Abb. 22)

2. das System wartet 5 Minuten auf eine manuelle Problemlösung

3. besteht das Problem weiterhin, wird zunächst die

Hochspannung langsam heruntergefahren und daraufhin die

Niederspannung

Abb. 22: Beispiel eines Alarms

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CSS PostgreSQL Archiver

Abb. 24: CSS Daten Browser

Abb. 23: Funktionen der Datenbank

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besteht aus:

Installation Script für die Data

Definition Language (DDL)

Statements

Archive Konfiguration Tool:

Datenbank

Verbindungsinformation

PV Auswahl

PV Abtastzeit

Archive Engine


Qualitätssicherung

1. Durchführung eines Komponententests, der die Kommunikation

zwischen den PVs und dem Gerät überprüft

2. PVs boundary check Bash Script enthält:

1. PVs List

2. PV boundary check

3. Testbericht

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epics@tofdcs:~/Apps/qs_scripts/pv $ ./pv_boundary_check.sh lv_list

PV name: CERN:CBM:TOF:LV:CR0:Set_Voltage PV errors: 2

PV name: CERN:CBM:TOF:LV:CR1:Set_Current PV errors: 2

Total PVs: 2 Total PVs error: 4

Abb. 26: Ergebnis der Niederspannung PV

#PV low_limit high_limit increment_test_const

CERN:CBM:TOF:LV:CR0:Set_Voltag 0.0 8.0 0.5

CERN:CBM:TOF:LV:CR0:Set_Current 0.0 90 0.5

Abb. 25: Inhalt der lv_list Datei


Das Ergebnis und Ausblick

Das Kontrollsystem hat bei dem CERN Strahlzeit ausgezeichnet

funktioniert

Wird in Zukunft weiter an der Universität Heidelberg in der Fakultät

für Physik und Astronomie verwendet werden

Das System ist seit November 2016 täglich 24h in Betrieb

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Abb. 27: grafische Oberfläche des ToF-Detektors


Vielen Dank!

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