Transcript EPICS “Getting Started” Lecture Series

Loslegen mit EPICS
Vortragsreihe auf Deutsch
Einleitung Teil 1
Elke Zimoch
Original von Ned Arnold 2004
Getting Started with EPICS
Lecture Series
Introductory Session I
Loslegen mit EPICS
Zwei 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 1
Inhalt
• 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)
LANL:
LosEPICS
Alamos
Laboratory
• Über 150 Lizenzen wurden vergeben,
bevor
zur National
freien Software
(Open
GTA: Ground Test Accelerator
Source) wurde
ANL: Argonne National Laboratory
• Ein Beispiel: Der EPICS Workshop
2004Advanced
in Santa FePhoton Source
APS:
– 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
Loslegen mit EPICS: Einleitung Teil 1
Elke Zimoch
Was ist EPICS? – Eine Kollaboration
Einige 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
Was ist EPICS? - Eine Kontrollsystem Architektur
Netzwerkbasiertes Client/Server Modell (daher das EPICS Logo)
EPICS
CA
Client
CA
Client
CA
Server
CA
Server
• Hier bezieht sich Client und Server auf ihre Rolle bezüglich Channel Access
– D.h. Channel Access Client und Channel Access Server
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
StripTool
MEDM
CAC
CAC
Der “Dienst”, den Channel Access Server
(CAS) anbieten, ist Zugriff auf eine
sogenannte Prozess Variable*
CAS
CAS
Prozess
Prozess
Variablen
Variablen
* 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
SLS
– X10SA-OP-SH1:SIZE-SET 5 mm
– BOOSTER:gateValvePosition ‘OPEN’
– S3:DIPOLE:PS:setPoint 123.4 Amps
APS
– 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
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
EPICS Datenbank
CAS
CAS
CAS
CAS
Process
Prozess
Process
Prozess
Process
Prozess
Prozess
Variablen
Variables
Variablen
Variables
Variablen
Variables
Variablen
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.
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
CAC
CAC
CAS
Meine
Beschleuniger
Simmulation
Mein
spezielles
Datenerfassungsprogramm
CAC
CAS
CAC
CAS
CAC
iocCore
LabView
(PVs)
(PVs)
(PVs)
Loslegen mit EPICS: Einleitung Teil 1
Elke Zimoch
Was ist EPICS? – Eine Zusammenfassung
Eine 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 1
Inhalt
• 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?
Channel Access Client
Operator
Channel Access Client
Channel Access Client
Netzwerk (Channel Access Protokoll)
Channel Access Server
Prozess Variablen:
S1A:H1:CurrentAO
S1:P1:x
S1:P1:y
S1:G1:vacuum
Computer
Schnittstelle
Speisegerät
Computer
Schnittstelle
Beam
Position
Monitor
Computer
Schnittstelle
Vakuum
Sonde
Loslegen mit EPICS: Einleitung Teil 1
Maschine
Elke Zimoch
Wo wird was gemacht?
Channel Access Client
Operator
Channel Access Client
Channel Access Client
Netzwerk (Channel Access Protokoll)
Channel Access Server
Prozess Variablen:
S1A:H1:CurrentAO
S1:P1:x
S1:P1:y
S1:G1:vacuum
Computer
Schnittstelle
Speisegerät
Computer
Schnittstelle
Beam
Position
Monitor
Computer
Schnittstelle
Vakuum
Sonde
Loslegen mit EPICS: Einleitung Teil 1
Maschine
Elke Zimoch
Standard Form eines EPICS Kontrollsystems
Client Software
MEDM
IOC
CAS
CAS
IOC
IOC
IOC
StripTool
TCL/TK
Perl Scripts
Input
Output
ALH
OAG Apps
Und viele
andere …
Channel Access
IOC Software
EPICS Datenbank
Kommerzielle
Instrumente
Sequence
Eigene
Echtzeit
Programme
Kontrolle Programme
Eigenbauten
Technische
Ausrüstung
CA Server Anwedungen
Loslegen mit EPICS: Einleitung Teil 1
Prozess Variablen
Elke Zimoch
Typische Umsetzung eines EPICS Kontrollsystems
IOC
CAS
CAS
Kommerzielle
Instrumente
IOC
IOC
IOC
Eigenbauten
Technische
Ausrüstung
Loslegen mit EPICS: Einleitung Teil 1
Elke Zimoch
Typische Umsetzung eines EPICS Kontrollsystems
Desktop
IOC
CAS
CAS
Kommerzielle
Instrumente
IOC
IOC
IOC
Eigenbauten
Technische
Ausrüstung
Laptop
Die meisten
CAS
Anwednungen
basieren auf
Unix/Linux
oder Windows
Loslegen mit EPICS: Einleitung Teil 1
Die meisten
IOCs basieren
auf vxWorks
(meistens
VME)
Elke Zimoch
Typische Umsetzung eines EPICS Kontrollsystems
Kommerzielle
Instrumente
IOC
IOC
IOC
Eigenbauten
Technische
Ausrüstung
RTEMS
IOC
CAS
CAS
Mit dem EPICS Release 3.14 wurden die
Beschränkungen für das
Betriebssystem von iocCore
abgeschafft.
vxWorks
Loslegen mit EPICS: Einleitung Teil 1
Elke Zimoch
Typische Umsetzung eines EPICS Kontrollsystems
Zeiten ändern sich: Ansteuerung eines Motors
mit EPICS
IOC
CAS
CAS
Kommerzielle
Instrumente
IOC
IOC
IOC
Eigenbauten
Technische
Ausrüstung
circa 1995
Loslegen mit EPICS: Einleitung Teil 1
circa 2002
Elke Zimoch
Standard Form eines EPICS Kontrollsystems
Client Software
MEDM
IOC
CAS
CAS
IOC
IOC
IOC
StripTool
TCL/TK
Perl Scripts
Input
Output
ALH
OAG Apps
Und viele
andere …
Channel Access
IOC Software
EPICS Datenbank
Kommerzielle
Instrumente
Sequence
Eigene
Echtzeit
Programme
Kontrolle Programme
Eigenbauten
Technische
Ausrüstung
CA Server Anwedungen
Loslegen mit EPICS: Einleitung Teil 1
Prozess Variablen
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
Client Software
MEDM
IOC
CAS
CAS
IOC
IOC
IOC
StripTool
TCL/TK
Perl Scripts
Input
Output
ALH
OAG Apps
Und viele
andere …
Channel Access
IOC Software
EPICS Datenbank
Kommerzielle
Instrumente
Sequence
Eigene
Echtzeit
Programme
Kontrolle Programme
Eigenbauten
Technische
Ausrüstung
CA Server Anwedungen
Loslegen mit EPICS: Einleitung Teil 1
Prozess Variablen
Elke Zimoch
Channel Access auf einer Folie
“connection request” oder
“search request”
Wer hat eine PV mit
dem Namen
S1A:H1:CurrentAO ?
Channel Access Client
“get” oder
“put” oder
“caGet”
“caPut”
Was ist ihr
Wert?
Ändere den
Wert auf
30.5 AMPS
“set a monitor”
Benachichtige mich,
wenn sich der Wert
ändert
CA Client
CA Server
Channel Access Server
Prozess Variablen:
Ich habe sie
25.5
AMPS
S1A:H1:CurrentAO
S1:P1:x
S1:P1:y
S1:G1:vacuum
oder
oder
OK, jetzt ist
der Wert 30.5
AMP
Jetzt
Jetzt
Jetzt -
20.5
AMPS
10.5
AMPS
0.0023
AMPS
“put complete”
“post an event”
30.5 ist zu hoch. Sie
wird auf das erlaubte
Maximum von 27.5
AMPS gesetzt.
oder
“post a monitor”
Sie sind nicht
berechtigt diesen Wert
zu ändern.
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
Client Software
MEDM
IOC
CAS
CAS
IOC
IOC
IOC
StripTool
TCL/TK
Perl Scripts
Input
Output
ALH
OAG Apps
Und viele
andere …
Channel Access
IOC Software
EPICS Datenbank
Kommerzielle
Instrumente
Sequence
Eigene
Echtzeit
Programme
Kontrolle Programme
Eigenbauten
Technische
Ausrüstung
CA Server Anwedungen
Loslegen mit EPICS: Einleitung Teil 1
Prozess Variablen
Elke Zimoch
IOC Software auf einer Folie
Network (Channel Access)
[IOC Software]
EPICS “iocCore” Dienste und Programme
Anwendungsspezifische
Datenbank [aus Records]
Record
Record
Record
Record
[von EPICS mitgeliefert]
Record
Record
Record
Record
Record
Record
Record
Record
Record
Record
Record
[z.B. State Notation
Language]
Record
Treiber (=Device/Driver Support) [von EPICS mitgeliefert/erweiterbar]
“Unterstützte”
Instrumente
“Unterstützte”
Instrumente
“Unterstützte”
Instrumente
mitgeliefert
Notwendig
Optional
Loslegen mit EPICS: Einleitung Teil 1
Anwendungsspezifische
Programme
Neue Treiber
(Device Support)
“Neue”
Ausrüstung
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
Client Software
MEDM
IOC
CAS
CAS
IOC
IOC
IOC
StripTool
TCL/TK
Perl Scripts
Input
Output
ALH
OAG Apps
Und viele
andere …
Channel Access
IOC Software
EPICS Datenbank
Kommerzielle
Instrumente
Sequence
Eigene
Echtzeit
Programme
Kontrolle Programme
Eigenbauten
Technische
Ausrüstung
CA Server Anwedungen
Loslegen mit EPICS: Einleitung Teil 1
Prozess Variablen
Elke Zimoch
Häufig benutzte CA Server Anwendungen
IOC Core
•
Gateway
CAC
PV Gateway
CAS
•
•
CAS
CA Server Interface to LabVIEW
CAC
(PVs)
LabVIEW
CAS
•
CAC
(PVs)
CA Server Schnittstelle zu PC Bilderfassungs-Systemen
Loslegen mit EPICS: Einleitung Teil 1
PC Bilderfassung
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 1
Inhalt
• 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
Wörterbuch
EPICS
• 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
Wörterbuch
Channel [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
Wörterbuch
IOC – 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
Wörterbuch
Record
• 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 1
Inhalt
• 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 Anwendung
Eine 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.
StripTool
MEDM
OAG Tools
Mein
spezielles
Datenerfassungsprogramm
CAC
CAC
CAC
CAC
Installierbar auf:
Solaris Workstation
LINUX PC
CAS
MAC
IOC
Anwendung
Windows PC
vlinac PVs
Loslegen mit EPICS: Einleitung Teil 1
CAC
Elke Zimoch
MEDM Oberfläche der Virtual LINAC Anwendung
Loslegen mit EPICS: Einleitung Teil 1
Elke Zimoch
Die Virtual LINAC Anwendung
Der LINAC:
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.
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 Herausforderung:
Die einzelnen Schritte auf der nächsten Folie beschreiben, wie man Elektronen
erfolgreich virtuell erzeugen und bis zum Ende des Linac transportieren kann.
Loslegen mit EPICS: Einleitung Teil 1
Elke Zimoch
Die Virtual LINAC Anwendung
Schritt 7:
RESET macht den
Linac für den
nächsten Operateur
oder den nächsten
Versuch bereit.
Schritt 1:
Den blauen Slider
benutzen um die
Kathode zu heizen, bis
die Temperatur im
gewünschten Bereich
liegt (die Anzeige wird
grün).
Schritt 6:
Schritt 2:
“Beam On” drücken,
um die Elektronen in
den Linac zu schicken.
Schritt 5:
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.
Das Vakuum-Ventil muss
geöffnet werden um die
Elektronen durch zu lassen.
Schritt 4:
Noch mehr
Korrekturmagnete…
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!).
HILFE für Frustrierte:
Aufgegeben? Der Kopf “Auto-Start”
lässt den Computer die Arbeit
übernehmen.
Loslegen mit EPICS: Einleitung Teil 1
Elke Zimoch