Getting Started with EPICSLecture Series
Introductory Session I
Loslegen mit EPICS Vortragsreihe auf Deutsch
Einleitung Teil 1
Elke Zimoch
Original von Ned Arnold 2004
Loslegen mit EPICS: Einleitung Teil 1 Elke Zimoch
Loslegen mit EPICSZwei Kontrollgruppen des Argon National Laboratory haben im Jahr 2004 die Vortragsreihe “Getting Started with EPICS” entwickelt. Im Dezember des Jahres entstand auf dem EPICS Workshop in Japan die Idee, diese Vortragsreihe ganz oder teilweise zu übersetzten. Daraus ist die deutsche Version “Loslegen mit EPICS” entstanden. Die Vortragsreihe umfasst die folgenden Themen:
• Einleitungen zu EPICS
• Getting Started with Using EPICS Tools
• Getting Started with Developing EPICS Tools
• Getting Started with Input/Output Controllers
• Applications/Special Topics
Loslegen mit EPICS: Einleitung Teil 1 Elke Zimoch
Einleitung Teil 1Inhalt
• Was ist EPICS
• Wie arbeitet EPICS
• Ein kleines EPICS Wörterbuch
• Einführung in die Anwendung des “Virtual LINAC”
Loslegen mit EPICS: Einleitung Teil 1 Elke Zimoch
Was ist EPICS?
• Eine Kollaboration
• Eine Kontrollsystem Architektur
• Eine Software Werkzeugsammlung
Loslegen mit EPICS: Einleitung Teil 1 Elke Zimoch
Was ist EPICS? – Eine Kollaboration• 1989 begann die Zusammenarbeit von LANL/GTA und ANL/APS
– (Bob Dalesio & Marty Kraimer)
• Über 150 Lizenzen wurden vergeben, bevor EPICS zur freien Software (Open Source) wurde
• Ein Beispiel: Der EPICS Workshop 2004 in Santa Fe– über 100 Teilnehmer– von 34 Institutionen– über 75 Presentationen in drei Tagen
• Tägliche Zusammenarbeit: die Maillisten “Tech Talk” etc.
• Der Einsatz für die Kollaboration ist verschieden– Hilfe bei Fehlersuche– Veröffentlichung von Werkzeugen, Systemen und Beratung
LANL: Los Alamos National LaboratoryGTA: Ground Test AcceleratorANL: Argonne National LaboratoryAPS: Advanced Photon Source
Loslegen mit EPICS: Einleitung Teil 1 Elke Zimoch
Was ist EPICS? – Eine KollaborationEinige Mitglieder der Kollaboration (nicht vollständig!)
• ANL (APS Accelerator, APS Beamlines, IPNS) in Chicago, USA
• LANL in Los Alamos, USA
• ORNL (SNS) in Oak Ridge, USA
• SLAC (SSRL, LCLS) in Standford, USA
• JLAB (CEBAF) in Newport, USA
• DESY in Hamburg, Deutschland
• BESSY in Berlin, Deutschland
• PSI (SLS) in Villigen, Schweiz
• KEK in Tsukuba, Japan
• DIAMOND Light Source (Rutherford Appleton Laboratory) in Oxfordshire, England
• The Australian Synchrotron (AusSy) in Melbourne, Australien
Loslegen mit EPICS: Einleitung Teil 1 Elke Zimoch
Was ist EPICS?
• Eine Kollaboration
• Eine Kontrollsystem Architektur
• Eine Software Werkzeugsammlung
Loslegen mit EPICS: Einleitung Teil 1 Elke Zimoch
Netzwerkbasiertes Client/Server Modell (daher das EPICS Logo)
Was ist EPICS? - Eine Kontrollsystem Architektur
EPICS
• Hier bezieht sich Client und Server auf ihre Rolle bezüglich Channel Access– D.h. Channel Access Client und Channel Access Server
ClientClient
Server Server
CACA
CA CA
Loslegen mit EPICS: Einleitung Teil 1 Elke Zimoch
Was ist EPICS? - Eine Kontrollsystem Architektur
Channel Access Clients (CAC) sind Programme, die den Zugriff auf diese Prozess Variablen für ihre Ausführung benötigen
Der “Dienst”, den Channel Access Server (CAS) anbieten, ist Zugriff auf eine sogenannte Prozess Variable*
StripTool MEDM
Prozess
Variablen
Prozess
Variablen
CAS CAS
CACCAC
* Eine Prozess Variable (PV) ist ein Datensatz mit einem Namen
Loslegen mit EPICS: Einleitung Teil 1 Elke Zimoch
Was ist EPICS? - Eine Kontrollsystem Architektur• Eine Prozess Variable (PV) ist ein Datensatz mit einem Namen, zum
Beispiel ein Setzwert, ein Rücklesewert, ein Status, ein Parameter usw.
• Beispiele von PV Namen und Werten:
– ARIDI-PCT:CURRENT 320 mA– X10SA-OP-SH1:SIZE-SET 5 mm– BOOSTER:gateValvePosition ‘OPEN’– S3:DIPOLE:PS:setPoint 123.4 Amps– APS:Mode ‘Stored Beam’– BL3:HISTOGRAM {3, 8, 1, 2, 56, 44, 32, 43, 3, 5, 1}
• Die Namen sind im Prinzip willkürlich und folgen in jedem Institut einer anderen Namenskonvention
SLS
APS
Loslegen mit EPICS: Einleitung Teil 1 Elke Zimoch
Was ist EPICS? - Eine Kontrollsystem Architektur• Eine Prozess Variable ist ein Datensatz mit einem Namen und Attributen
• Beispiele für Attribute:
– Alarm Severity = Wichtigkeit eines Fehlerzustandes (NO_ALARM, MINOR, MAJOR, INVALID)
– Alarm Status = Grund für einen Fehlerzustand (z.B. READ_error)– Zeitstempel (Wann wurde der Wert gesetzt)– Anzahl der Werte (array)– Normaler Betriebsbereich– Begrenzung der Werte– Engineering Unit = Einheit (z.B. mA, mm, MW)
Loslegen mit EPICS: Einleitung Teil 1 Elke Zimoch
Was ist EPICS? - Eine Kontrollsystem Architektur
• Ein Netzwerkbasiertes “Client/Server” Modell, dessen elementarer Datensatz eine Prozess Variable ist
• Das Channel Access Protokoll legt fest, wie die Daten der Prozess Variablen zwischen Server und Client übertragen werden
• Die Gesamtmenge der Prozess Variablen bildet eine Distributed Real-time Database (verteilte Echtzeit-Datenbank) die den Maschinenzustand, Informationen und Parameter enthält
Prozess
Variablen
CAS
Process
Variables
CAS
Prozess
Variablen
CAS
Process
Variables
CAS
Prozess
Variablen
CAS
Process
Variables
CAS
Prozess
Variablen
CAS
EPICS Datenbank
Loslegen mit EPICS: Einleitung Teil 1 Elke Zimoch
Was ist EPICS? - Eine Kontrollsystem Architektur
Normalerweise sind Channel Access Verbindungen auf ein Subnetz beschränkt, aber man kann über Konfigurationen einstellen, dass die Verbindungen auch weitreichender sind.
Physikalische Hirarchien können durch den Einsatz von Gateways aufgebaut werden.
Gateway
Loslegen mit EPICS: Einleitung Teil 1 Elke Zimoch
Was ist EPICS?
• Eine Kollaboration
• Eine Kontrollsystem Architektur
• Eine Software Werkzeugsammlung
Loslegen mit EPICS: Einleitung Teil 1 Elke Zimoch
Was ist EPICS? - Eine Software Werkzeugsammlung
Jedes Programm und jede Anwendung, die mit dem Channel Access Protokoll arbeitet, kann man als “EPICS verträglich” bezeichnen.
Meine Beschleuniger Simmulation
(PVs)
CAS
Mein spezielles
Daten- erfassungs- programm
CAC
Man kann EPICS als eine Werkzeugsammlung betrachten, die aus allen EPICS verträglichen Programmen besteht. Jeder kann sich das Werkzeug aussuchen, das am besten zur Aufgabenstelllung passt, oder auch ein eigenes entwickeln.
StripTool MEDM
CACCAC
iocCore(PVs)
LabView(PVs)
CAS CAC CAS CAC
Loslegen mit EPICS: Einleitung Teil 1 Elke Zimoch
Was ist EPICS? – Eine ZusammenfassungEine Kollaboration
• Eine weltweite Kollaboration, die Designs, Software Werkzeuge und Erfahrungen zur Entwicklung von Kontrollsystemen für Grossanlagen untereinander austauscht
Eine Kontrollsystem Architektur• Ein Client/Server Modell mit einem effizienten Kommunikationsprotokoll
(Channel Access) für den Austausch einfacher Daten
• Eine verteilte Echtzeit-Datenbank der Maschinenwerte
Eine Software Werkzeugsammlung• Eine Sammlung von gemeinschaftlich entwickelten Software Werkzeugen zum
Aufbau eines verständlichen und erweiterbaren Kontrollsystems
Loslegen mit EPICS: Einleitung Teil 1 Elke Zimoch
Einleitung Teil 1Inhalt
• Was ist EPICS
• Wie arbeitet EPICS
• Ein kleines EPICS Wörterbuch
• Einführung in die Anwendung des “Virtual LINAC”
Loslegen mit EPICS: Einleitung Teil 1 Elke Zimoch
Was kann EPICS leisten?• Fernsteuerung und Überwachung von technischer Ausrüstung
• Daten-Konvertierung und -Filterung
• Regelschleifen
• Zugriffsüberwachung
• Beschränkung der Betriebszustände
• Fehler-Erfassung/-Meldung/-Aufzeichnung
• Daten-Archivierung/-Darstellung
• Automatisierung von Abläufen
• Modellierung/Simulation
• Speichern und Laden von komplexen Betriebszuständen
• Datenerfassung
• Datenanalyse
Loslegen mit EPICS: Einleitung Teil 1 Elke Zimoch
Wie macht EPICS das?
Speise-gerät
Beam Position Monitor
Vakuum Sonde
Computer Schnittstelle
Computer Schnittstelle
Computer Schnittstelle
Prozess Variablen:
Channel Access Server
S1A:H1:CurrentAO
S1:P1:x
S1:P1:y
S1:G1:vacuum
Channel Access Client
Channel Access Client
Channel Access ClientOperator
Maschine
Netzwerk (Channel Access Protokoll)
Loslegen mit EPICS: Einleitung Teil 1 Elke Zimoch
S1A:H1:CurrentAO
S1:P1:x
S1:P1:y
S1:G1:vacuum
Computer Schnittstelle
Wo wird was gemacht?
iocCore
Daten-A
rchivi
erung
Automatisie
rung
von A
bläufen
Speise-gerät
Beam Position Monitor
Vakuum Sonde
Computer Schnittstelle
Computer Schnittstelle
Prozess Variablen:
Channel Access Server
Channel Access Client
Channel Access Client
Channel Access ClientOperator
Maschine
Netzwerk (Channel Access Protokoll)
Daten-K
onverti
erung
und -Filte
rung
Fehler
-Erfa
ssung
Zugriffsü
berwac
hung
Regels
chlei
fen
Besch
ränku
ng der
Betrieb
szustä
nde
Fernste
uerung und
Überwac
hung
Fehler
-Meld
ung &
Aufzeich
nung
Regels
chlei
fen
Besch
ränku
ng der
Betrieb
szustä
nde
Automatisie
rung
von A
bläufen
Daten-A
rchivi
erung/-
Darstel
lung
Modellier
ung &
Simulat
ion
Konfigurat
ion der
Betrieb
szustä
nde
Loslegen mit EPICS: Einleitung Teil 1 Elke Zimoch
Standard Form eines EPICS Kontrollsystems
Kommerzielle Instrumente
IOCIOC
IOC
IOCCAS
CAS
Eigenbauten
Technische Ausrüstung
Out
put
Input
Client SoftwareMEDM
ALH StripToolTCL/TK
Perl Scripts
OAG Apps
Und viele andere …
IOC SoftwareEPICS Datenbank
Eigene ProgrammeEchtzeit
Kontrolle
Sequence Programme
CA Server AnwedungenProzess Variablen
Channel Access
Loslegen mit EPICS: Einleitung Teil 1 Elke Zimoch
Typische Umsetzung eines EPICS Kontrollsystems
Kommerzielle Instrumente
IOCIOC
IOC
IOCCAS
CAS
Eigenbauten
Technische Ausrüstung
Loslegen mit EPICS: Einleitung Teil 1 Elke Zimoch
Typische Umsetzung eines EPICS Kontrollsystems
Kommerzielle Instrumente
IOCIOC
IOC
IOCCAS
CAS
Eigenbauten
Technische Ausrüstung
Die meisten IOCs basieren auf vxWorks
(meistens VME)
Die meisten CAS
Anwednungen basieren auf Unix/Linux
oder Windows
Desktop
Laptop
Loslegen mit EPICS: Einleitung Teil 1 Elke Zimoch
Mit dem EPICS Release 3.14 wurden die Beschränkungen für das Betriebssystem von iocCore abgeschafft.
Typische Umsetzung eines EPICS Kontrollsystems
Kommerzielle Instrumente
IOCIOC
IOC
IOCCAS
CAS
Eigenbauten
Technische Ausrüstung
RTE
MS
vxWorks
Loslegen mit EPICS: Einleitung Teil 1 Elke Zimoch
Typische Umsetzung eines EPICS Kontrollsystems
Kommerzielle Instrumente
IOCIOC
IOC
IOCCAS
CAS
Eigenbauten
Technische Ausrüstung
Zeiten ändern sich: Ansteuerung eines Motors mit EPICS
circa 2002circa 1995
Loslegen mit EPICS: Einleitung Teil 1 Elke Zimoch
Standard Form eines EPICS Kontrollsystems
Kommerzielle Instrumente
IOCIOC
IOC
IOCCAS
CAS
Eigenbauten
Technische Ausrüstung
Out
put
Input
Client SoftwareMEDM
ALH StripToolTCL/TK
Perl Scripts
OAG Apps
Und viele andere …
IOC SoftwareEPICS Datenbank
Eigene ProgrammeEchtzeit
Kontrolle
Sequence Programme
CA Server AnwedungenProzess Variablen
Channel Access
Loslegen mit EPICS: Einleitung Teil 1 Elke Zimoch
Unabhängige CA Clients (von der EPICS Website - unvollständig)
ALH: Alarm Handler BURT: Backup and Restore Tool CASR: Host-based Save/Restore CAU: Channel Access Utility Channel Archiver (SNS) Channel Watcher (SLAC) EDM: Extensible Display Manager (ORNL) JoiMint: Java Operator Interface and Management INtegration Toolkit (DESY) Knobs: Knob Manager und KnobConfig, eine Schnittstelle zu SunDials MEDM: Motif Editor und Display Manager StripTool: Strip-chart Plotting Tool und viele mehr ...
Loslegen mit EPICS: Einleitung Teil 1 Elke Zimoch
Standard Form eines EPICS Kontrollsystems
Kommerzielle Instrumente
IOCIOC
IOC
IOCCAS
CAS
Eigenbauten
Technische Ausrüstung
Out
put
Input
Client SoftwareMEDM
ALH StripToolTCL/TK
Perl Scripts
OAG Apps
Und viele andere …
IOC SoftwareEPICS Datenbank
Eigene ProgrammeEchtzeit
Kontrolle
Sequence Programme
CA Server AnwedungenProzess Variablen
Channel Access
Loslegen mit EPICS: Einleitung Teil 1 Elke Zimoch
Channel Access auf einer Folie
CA ServerCA Client
Prozess Variablen:
Channel Access Server
S1A:H1:CurrentAO
S1:P1:x
S1:P1:y
S1:G1:vacuum
Wer hat eine PV mit dem Namen
S1A:H1:CurrentAO ?
Ich habe sie
Was ist ihr Wert?
25.5 AMPS
Ändere den Wert auf
30.5 AMPS
“connection request” oder “search request”
OK, jetzt ist der Wert 30.5
AMP
30.5 ist zu hoch. Sie wird auf das erlaubte Maximum von 27.5
AMPS gesetzt.
Sie sind nicht berechtigt diesen Wert
zu ändern.
Benachichtige mich, wenn sich der Wert
ändert
Jetzt 20.5
AMPS
Jetzt 10.5
AMPS
Jetzt -0.0023 AMPS
“put” oder
“caPut”
“get” oder
“caGet”
“set a monitor”
“post an event”
oder
“post a monitor”
“put complete”
oder
oder
Channel Access Client
Loslegen mit EPICS: Einleitung Teil 1 Elke Zimoch
Hauptmerkmale von Channel Access …• Clients broadcast (=Meldung an alle) PV Namen um den Server zu finden, auf dem sie existieren
• Channel Access Security kann eingesetzt werden um den Zugriff auf Prozess Variablen zu begrenzen
• Clients können auf die Meldung ‘put request ‘ warten, bevor sie weiterarbeiten
• Clients können Monitore (‘set monitors’) auf PVs setzten und werden dann über Änderungen der Werte informiert
Loslegen mit EPICS: Einleitung Teil 1 Elke Zimoch
Standard Form eines EPICS Kontrollsystems
Kommerzielle Instrumente
IOCIOC
IOC
IOCCAS
CAS
Eigenbauten
Technische Ausrüstung
Out
put
Input
Client SoftwareMEDM
ALH StripToolTCL/TK
Perl Scripts
OAG Apps
Und viele andere …
IOC SoftwareEPICS Datenbank
Eigene ProgrammeEchtzeit
Kontrolle
Sequence Programme
CA Server AnwedungenProzess Variablen
Channel Access
Loslegen mit EPICS: Einleitung Teil 1 Elke Zimoch
IOC Software auf einer FolieNetwork (Channel Access)
“Neue” Ausrüstung
[IOC Software]
Treiber (=Device/Driver Support) [von EPICS mitgeliefert/erweiterbar]
EPICS “iocCore” Dienste und Programme [von EPICS mitgeliefert]
Anwendungsspezifische Datenbank [aus Records]
Anwendungs- spezifische Programme
[z.B. State Notation Language]
Neue Treiber (Device Support)
“Unterstützte” Instrumente
mitgeliefert Notwendig Optional
RecordRecord
RecordRecord
RecordRecord
RecordRecord
RecordRecord
RecordRecord
RecordRecord
RecordRecord
“Unterstützte” Instrumente “Unterstützte” Instrumente
Loslegen mit EPICS: Einleitung Teil 1 Elke Zimoch
Hauptmerkmale der IOC Software …• Es gibt zwei wesentliche Andwendungsabhängige Komponenten:
- Die Echtzeitdatenbank bestehend aus Records (notwendig)
- State Notation Language (SNL) Programme, um Status basierte Abläufe umzusetzen (optional)
• Maschinenstatus, Informationen und Kontrollparameter werden durch sogenannte “Records” in der anwendungsspezifischen Datenbank definiert.
• Die Daten innerhalb eines Records sind über Prozess Variablen zugänglich.
• Records sind mit bestimmten Funktionalitäten verknüpft (Skalierung, Filtern, Fehlererkennung, Berechnungen, usw). Es gibt unterschiedliche Record-Typen mit unterschiedlichen Funktionen und Einsatzmöglichkeiten.
• Records sind häufig mit Ein-/Ausgabe Geräten verbunden, die über “Device Support” (Treiber) angesteuert werden.
Loslegen mit EPICS: Einleitung Teil 1 Elke Zimoch
Standard Form eines EPICS Kontrollsystems
Kommerzielle Instrumente
IOCIOC
IOC
IOCCAS
CAS
Eigenbauten
Technische Ausrüstung
Out
put
Input
Client SoftwareMEDM
ALH StripToolTCL/TK
Perl Scripts
OAG Apps
Und viele andere …
IOC SoftwareEPICS Datenbank
Eigene ProgrammeEchtzeit
Kontrolle
Sequence Programme
CA Server AnwedungenProzess Variablen
Channel Access
Loslegen mit EPICS: Einleitung Teil 1 Elke Zimoch
Häufig benutzte CA Server Anwendungen
• IOC Core
• PV Gateway
• CA Server Interface to LabVIEW
• CA Server Schnittstelle zu PC Bilderfassungs-Systemen
GatewayCA
S
CA
C
(PVs)
LabVIEW
CAS CAC
(PVs)
PC Bild- erfassung
CAS CAC
Loslegen mit EPICS: Einleitung Teil 1 Elke Zimoch
Zehn wirklich nette Tatsachen über EPICS
• Es ist umsonst
• Es ist Open Source (Quellcode ist zugänglich)
• Es gibt eine Menge Leute, die es benutzen
• Alles was ein Client wissen muss um auf die Daten zuzugreifen ist der PV Name
• Man kann unter den besten Werkzeuge auswählen …
• … oder seine eigenen schreiben
• Der langweilige Teil ist schon gemacht
• Es gibt bereits eine Menge Erfahrungen in verschiedenen Instituten
• Eine gute Erweiterung findet internationale Aufmerksamkeit
• Es ist egal, ob man 10 oder 10 Millionen PVs braucht (beliebig skalierbar)
Loslegen mit EPICS: Einleitung Teil 1 Elke Zimoch
Einleitung Teil 1Inhalt
• Was ist EPICS
• Wie arbeitet EPICS
• Ein kleines EPICS Wörterbuch
• Einführung in die Anwendung des “Virtual LINAC”
Loslegen mit EPICS: Einleitung Teil 1 Elke Zimoch
WörterbuchEPICS
• Experimental Physics and Industrial Control System
Channel Access
• Das Kommunikations-Protokoll von EPICS
Prozess Variable (PV)
• Ein Datensatz mit einem Namen, der über diesen Namen angesprochen wird
• Die Basis-Dateneinheit des Channel Access Protokolls
Loslegen mit EPICS: Einleitung Teil 1 Elke Zimoch
WörterbuchChannel [oder Kanal]
• Ein Synonym für Prozess Variable
Channel Access Server
• Software, die Zugriffe über Channel Access auf Prozess Variablen zur Verfügung stellt
• Vereinfacht: Software, die Records erzeugt
Channel Access Client
• Software, die über Channel Access auf Prozess Variablen zugreift
Loslegen mit EPICS: Einleitung Teil 1 Elke Zimoch
WörterbuchIOC – Input Output Controller
• Ein Computer auf dem iocCore läuft. Das ist eine Sammlung von EPICS Routinen, die benutzt werden um Prozess Variablen zu definieren und Echtzeit Algorithmen zu implementieren.
• iocCore benutzt Records um Prozess Variablen und ihr Verhalten zu definieren
Soft IOC
• Ein Computer (häufig ein PC), auf dem nicht ausschliesslich iocCore läuft oder laufen kann.
Häufig wird wird mit einer IOC ein VME-Rechner gemeint, während eine SoftIOC meistens ein PC ist.
Loslegen mit EPICS: Einleitung Teil 1 Elke Zimoch
WörterbuchRecord
• Der Mechanismus, mit dem Prozess Variablen von iocCore definiert werden (auf einer IOC)
• Es existieren dutzende von verschiedenen Record-Typen, jeweils mit eigenen Attributen (Feldern) und einer eigenen Funktionalität
Vorsicht: Die Begriffe Record, Channel oder Kanal, sowie Prozess Variable werden im täglichen Sprachgebrauch häufig synonym benutzt, obwohl sie nicht genau das gleiche meinen:
Beispiel: Record Strom PVs, Channel:
Attribut: EGU Strom.EGU
Attribut: VAL Strom.VAL
Loslegen mit EPICS: Einleitung Teil 1 Elke Zimoch
Einige Fragen, die man stellen sollte …
• Versteht das neue Gerät [EPICS, Channel Access]?
• Gibt es bereits ein EPICS Werkzeug, das [was_auch_immer] macht?
• Was ist der PV Name von [igendeinem_Gerät]?
• Gibt es einen EPICS Treiber für [das_Gerät_das_ich_nutzen_will]?
• Welche Computer Typen und Betriebssysteme werden genutzt?
• Welche Funktionen sollen zur Verfügung stehen?
- In einem Client? In einer IOC? In einer eigenen CAS Anwendung?
• Warum kann mein CA Client die PV auf einem CA Server in einem anderen Subnetz nicht finden?
Loslegen mit EPICS: Einleitung Teil 1 Elke Zimoch
Einleitung Teil 1Inhalt
• Was ist EPICS
• Wie arbeitet EPICS
• Ein kleines EPICS Wörterbuch
• Einführung in die Anwendung des “Virtual LINAC”
Loslegen mit EPICS: Einleitung Teil 1 Elke Zimoch
Die Virtual LINAC AnwendungEine vorkonfigurierte EPICS Anwendung, die auf jedem Rechner installiert werden kann: zum Üben, zum Testen, zum Spielen …
Alles wird auf dem gleichen Rechner (z.B. einem Office PC) installiert.
Mein spezielles
Daten- erfassungs- programm
CAC
StripTool MEDM
CACCAC
IOC Anwendung
vlinac PVs
CAS CAC
OAG Tools
CAC
Solaris Workstation
MAC
Windows PC
LINUX PC
Installierbar auf:
Loslegen mit EPICS: Einleitung Teil 1 Elke Zimoch
MEDM Oberfläche der Virtual LINAC Anwendung
Loslegen mit EPICS: Einleitung Teil 1 Elke Zimoch
Der LINAC:
Der Operateur: Vom Kontrollraum aus kann der Operateur die Beschleunigeranlage steuern und überwachen. In dieser Simulation muss der Operateur die Temperatur der Electron Gun einstellen, die Positon des Elektronenstrahls in der Vakuumkammer überwachen, den Strom der Korrekturmagnete regeln und ein Vakuum-Ventil kontrollieren.
Die einzelnen Schritte auf der nächsten Folie beschreiben, wie man Elektronen erfolgreich virtuell erzeugen und bis zum Ende des Linac transportieren kann.
Die Elektronen, die in einem Speicherring umlaufen, werden häufig in Linearbeschleunigern (= Linear Accelerator oder Linac) erzeugt. Die eigentliche Erzeugung der Elektronen geschieht mit einer Glühkathode in der “Electron Gun”. Danach werden sie durch sogenannte “Accelerating Cavities” beschleunigt. Da Elektronen geladene Teilchen sind, können sie durch Elektromagneten durch die enge Vakuum Kammer geleitet werden. Natürlich gehen die Elektronen verloren, wenn sie durch falsch eingestellte Magnete auf die Kammerwand gelenkt werden.
Die Herausforderung:
Die Virtual LINAC Anwendung
Loslegen mit EPICS: Einleitung Teil 1 Elke Zimoch
Schritt 1:
Den blauen Slider benutzen um die
Kathode zu heizen, bis die Temperatur im
gewünschten Bereich liegt (die Anzeige wird
grün).
Schritt 2:
“Beam On” drücken, um die Elektronen in
den Linac zu schicken.
Schritt 3:
Die Ströme der Korrekturmagneten (H1 und V1) müssen so eingeregelt werden, dass die
horizontale (X) und vertikale (Y) Position des Elektronenstrahls kleiner als 1mm wird. Die
Positionen werden in dem Diagramm dargestellt: Blau ist X und Braun ist Y. Die
rote Linie repräsentiert die Anzahl der Elektronen.
Schritt 5:
Das Vakuum-Ventil muss geöffnet werden um die
Elektronen durch zu lassen.
Schritt 4:
Noch mehr Korrektur- magnete…
Schritt 6:
Die übrigen Korrekturmagnet müssen ebenfalls richtig eingestellt werden, um den Strahl bis
zum Ende zu transportieren. Der
Strahlstrom wird am Ende mit einem so genannten “Faraday Cup” (FC1)
gemessen. Durch leichte Variation der
Magnetströme kann der Strom maximiert werden (15 mA sind sehr gut!).
Schritt 7:
RESET macht den Linac für den
nächsten Operateur oder den nächsten
Versuch bereit.
HILFE für Frustrierte:
Aufgegeben? Der Kopf “Auto-Start” lässt den Computer die Arbeit
übernehmen.
Die Virtual LINAC Anwendung