Transcript 高エネルギー加速器制御システムにおけるPythonの活用

高エネルギー加速器制御システムに
おけるPythonの活用
高エネルギー加速器研究機構
加速器研究施設 山本 昇
KEKとは
KEKの加速器：KEKB/PF-AR/J-PARC
EPICSとPython
Pythonの応用例

KEK:大学共同利用機関法人
高エネルギー加速器研究機構

荷電粒子 (電子や陽子) を高エネルギー=高速 (〜
光速) に加速する装置 (粒子加速器) を使った研究
を推進している。

素粒子原子核物理学研究所 ：素粒子、原子核レベル
での物理学研究

物質構造科学研究所：物質の構造解析、応用など

加速器研究施設：加速器の開発と建設

電子LINAC / PF / PF-AR / KEKB

J-PARC(日本原子力研究開発機構と共同で建設中）

共通基盤研究施設など

[ http://www.kek.jp/ ]
KEK
電子LINAC
KEKB
PF-AR
PF
Japan Proton Accelerator Research Complex
加速器の制御システム
中央制御室
Network
分散配置された装置群
EPICS

Experimental Physics and Industrial Control
System:分散制御システム構築用ツールキット
中
央
制
御
室
機
器
制
御
室
制御
制御
制御
アプリケーション アプリケーション アプリケーション
制御
アプリケーション
PYTHON
CA クライアント ライブラリ
ネットワーク：Channel Access プロトコル
CA サーバ
EPICS Database:機器の状態を管理
機器制御
Python 活用例１：スクリプト

利用モジュール：
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
利用形態


ca モジュール：EPICS-CAライブラリへの接続
機器やプログラムの動作確認など
プログラム例：
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


import ca
ca.Get(“fred”)
ca.Put(“jane”, 1.0)
ca.Monitor(“albert”)
Python 活用例２：GUI

利用モジュール



利用形態


Tkinter ： GUI部品
Pmw/BLT: グラフ表示
加速器運転/モニタ用機器制御用パネル
プログラム例：


運転状態表示ディスプレイ 次ページ
機器操作画面
Python/Tkinterを使った例
一台の電磁石電源の操作パネル EPICS CA経由で
動的にデータを取得
Tkinter/Pmw/BLT-Graphnの応用例
加速器の運転状況を実時間で表示する。グラフはBLTグラ
フを使用。
Python活用例3：RDB連携


利用モジュール：

oracledb モジュール：ORACLEとのインタフェース

pg モジュール：postgreSQL

sqlobject モジュール：postgreSQL等
利用形


RDB上の機器データベースに基づいて設定ファイルなどを自動
生成。
プログラム例：

oracleviewer.py:Oracleのテーブルを表示・編集

clone_adl : EPICSアプリケーション（medm)設定ファイルを
RDB中のデータを元に、自動生成する。
RDB：画面定義ファイルの生成




KEKB加速器には約２００
０台の電磁石とその電源
がある。
これらの電源の動作状態
を確認するモニタ画面の一
部。
Pythonプログラムは
RDB(Oracle)から電源の
情報を取得、表示画面の
テンプレートを組み合わせ
て、画面定義ファイルを作
成する。
EPICSの標準ツールの一
つ（medm）を使用。
Python活用例４：電子ログ

利用モジュール




Zope: Webアプリケーションフレームワーク
pg： postgreSQL データベースとの連携
利用形態

Web ブラウザーを運転記録の記入と閲覧に利用

制御システムからの自動的運転記録と運転員による記
録との統合（RDBMSをバックエンドに利用）
プログラム例：

次ページ
Zlog:Zopeの応用例
KEKB Zlogのロ
グ閲覧画面の一
例。別途記録入
力用Webページ
も用意されてい
る。
画像は別ディレ
クトリで管理。リ
ンク情報だけが
RDBに記録され
る。
Python活用例おまけ：おしゃべりアラ
ーム

利用モジュール
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


利用形態
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

macspeech: Webアプリケーションフレームワーク
ctypes: システムライブラリの呼び出し
FrameWork, MiniAEFrame: MacOSのGUI作成
運転時のアラームメッセージの読み上げ
network 経由で送られたメッセージを
MacOS/MacOSXの読み上げ機能を使って読み上げる
。
プログラム例：

省略、全体でも137行のプログラム。
まとめ



PythonはKEKのKEKB/PF-ARなどの加速器制御
システムで有効に使われている。
様々な改善のアイデアを素早く試すことができる。
制御システムはPythonだけでできている訳ではあ
りません。
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
EPICS applications
その他のスクリプト言語：SAD, Tcl/tk