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इंडस -1 एसआरएस नियंत्रण प्रणाली का रचना दर्शन:
इंडस -1 एक 450 MeV इलेक्ट्रॉन सिंक्रोट्रॉन विकिरण स्रोत है, जो चौबीसों घंटे रा.रा.प्र.प्रो.के में कार्यरत है। 125 mA औसत करंट का इलेक्ट्रॉन किरण एक वलय में संचित होता है। इसमें बीम को इंजेक्ट करने के लिए 20 MeV माइक्रोट्रॉन, ट्रांसपोर्ट लाइन -1, बूस्टर सिन्क्रोट्रॉन 20 MeV से 450/550 MeV और बीम ट्रांसपोर्ट लाइन टीएल -2 जैसे मशीन सेगमेंट शामिल हैं।
इंडस -1 के विभिन्न मशीन खंडों और विभिन्न उप-प्रणालियों (जैसे एमपीएस, आरएफ, वीएसी, आरएसएस आदि) के लिए नियंत्रण प्रणाली 22 से अधिक वर्षों के लिए परिचालन में हैं । ये नई आवश्यकताओं को शामिल के साथ लगातार वर्तमान प्रौद्योगिकी के रुझान के साथ उन्नत कर रहे हैं ।
- अवलोकन
- रचना दर्शन
- वास्तु-कला
अवलोकन
नियंत्रण प्रणाली का मुख्य कार्य मशीन और विभिन्न उप-प्रणालियों के सभी महत्वपूर्ण मापदंडों की निगरानी, पर्यवेक्षण और नियंत्रण को सुविधाजनक बनाना है। इंडस -1 के विभिन्न मशीन खंडों के लिए नियंत्रण प्रणाली एक मॉड्यूलर और वितरित वास्तुकला पर आधारित है। इंडस -1 कंट्रोल सिस्टम के लिए लेयर -1 (L1) के साथ यूजर इंटरफेस (UI) लेयर और L-2 डिवाइस इंटरफेस लेयर के रूप में काम करने के लिए दो परतों के दृष्टिकोण का पालन किया जाता है। ये दो परतें सीरियल बस (RS-485 / RS 232) या ईथरनेट पर संचार करती हैं । यूआई SCADA सॉफ्टवेयर पैकेज और पर्सनल कंप्यूटर पर आधारित विभिन्न ग्राफिकल यूजर इंटरफेस (GUI) सॉफ्टवेयर पैनल चलाने वाले सर्वर पर आधारित है। ये स्विच किए गए ईथरनेट से जुड़े हैं।
उप-प्रणालियों के उपकरणों को डेटा अधिग्रहण (डीएक्यू) इलेक्ट्रॉनिक्स के साथ अंतराफलक किया जाता है , जो मुख्य रूप से वीएमई बस आधारित इनपुट और आउटपुट बोर्ड है। हाल ही में कुछ उन्नत बनायीं नियंत्रण प्रणाली एम्बेडेड डीएसपी (DSP) और एफपीजीए (FPGA) आधारित स्वतंत्र मॉड्यूल पर आधारित हैं। इन सभी भागों को स्वदेशी रूप से डिजाइन और विकसित किया गया है। इंडस -1 के लिए VME आधारित DAQ डिजाइन और विकसित मोटोरोला 68000 सीपीयू , मोटोरोला 68040 सीपीयू और विभिन्न डिजिटल और एनालॉग I / O बोर्डों का उपयोग करता है।
माइक्रोट्रॉन, बूस्टर सिंक्रोट्रॉन (बीएस) और इंडस -1 स्टोरेज रिंग की उप-प्रणालियों के लिए नियंत्रण प्रणाली लंबे समय से और पूरी तरह से चालू हैं।
रचना दर्शन
इंडस -1 की शुरू में विकसित विरासत नियंत्रण प्रणाली दो परतों वाले शिथिल युग्मित, मॉड्यूलर और वितरित वास्तुकला पर आधारित है। नियंत्रण प्रणाली को कई उप-प्रणालियों में विभाजित किया गया है (जिसके आधार पर उप-प्रणाली जैसे आरएफ, वीएसी, एमपीएस, टाइमिंग), जो कुछ हद तक स्वायत्त हैं और समान प्रकृति के उपकरणों के एक समूह को नियंत्रित करते हैं। रचना के दौरान डेटा अधिग्रहण, उपयोगकर्ता के अनुकूल व्यवहार, कमीशन और सामान्य ऑपरेशन के दौरान एक ही प्रणाली के उपयोग, एक केंद्रीय नियंत्रण कक्ष से सभी ऑपरेशन और मशीन डिजाइन में भविष्य के विकास के लिए अनुकूलनशीलता यह सभी महत्वपूर्ण विचार थे।
हाल ही में अपग्रेड किए गए कंट्रोल सिस्टम में SCADA सॉफ्टवेयर पैकेज और इसके आधार पर GUIs के उपयोग से स्वायत्त या स्वतंत्र नियंत्रण सीमा को पार कर लिया गया है। इस तरह किसी भी UI लेयर पीसी से इन अपग्रेडेड सिस्टम को निगरानी और नियंत्रण करना संभव है।
क्षेत्र:
इंडस -1 त्वरक के विभिन्न भागों को नियंत्रण और संचालन के दृष्टिकोण से विभिन्न क्षेत्रों में वर्गीकृत किया गया है। इन्हें माइक्रोट्रॉन सेक्टर, टीएल -1 सेक्टर, टीएल -2 सेक्टर और आई 1-एसआरएस सेक्टर नाम दिया गया है।
विभिन्न उप-प्रणालियों के लिए नियंत्रण प्रणाली (जैसे निर्वात, चुंबक विद्युत आपूर्ति, विकिरण निगरानी आदि) इस प्रकार टीएल -1 क्षेत्र के लिए निर्वात नियंत्रण प्रणाली के रूप में नामित, टीएल -2 क्षेत्र के लिए वैक्यूम नियंत्रण प्रणाली और ऐसे ही प्रत्येक क्षेत्र के लिए लागू की गई हैं ।
वास्तु-कला
इंडस -1 कंट्रोल सिस्टम 2-लेयर्ड वास्तु-कला का अनुसरण करता है। शीर्ष परत या नियंत्रण कक्ष परत (लेयर -1) में कुछ हाल ही में अपग्रेड किए गए उप-सिस्टम के लिए SCADA सॉफ्टवेयर पैकेज के लिए सर्वर के साथ ऑपरेटर कंसोल के रूप में उपयोग किए जाने वाले पीसी होते हैं । ये कंट्रोल रूम कंप्यूटर नेटवर्क प्रोटोकॉल के रूप में टीसीपी / आईपी के साथ ईथरनेट संचार मानक से युक्त नेटवर्किंग वातावरण का समर्थन करते हैं।
इस परत पर कार्यात्मक उपखंड प्रत्येक उपतंत्र के लिए एक पीसी समर्पित करने के परिणामस्वरूप हुआ है। इस लेयर पर ऑपरेटिंग वातावरण में विंडोज ऑपरेटिंग सिस्टम होता है। प्रत्येक उप-सिस्टम पीसी सीरियल कंट्रोलर्स या ईथरनेट से उपकरण नियंत्रक (ईसी) / उपकरण नियंत्रण स्टेशन (ईसीएस) से जुड़ा है ।
ईसी, जो कि वीएमई क्रेट हैं, जो सस्ती और शक्तिशाली 16 बिट मोटोरोला 68000 प्रोसेसर या मोटोरोला 68040 प्रोसेसर से चलते हैं । फ्रंट-एंड इंस्ट्रूमेंटेशन मानक विद्युत संकेतों में मशीन से सीधे जुड़े उपकरणों से आउटपुट की स्थिति देता है। ये संकेत तब EC से जुड़े होते हैं। तेज़ प्रतिक्रिया समय के लिए इस स्तर पर ऑपरेटिंग वातावरण में मूल मॉनिटर फ़र्मवेयर या रीयल टाइम ऑपरेटिंग सिस्टम OS9 आधारित एम्बेडेड फ़र्मवेयर शामिल हैं ।
इंडस -1 वास्तुकला
चित्र: इंडस -1 वास्तुकला
इस VME स्तर (क्रॉस डेवलपमेंट) के लिए सॉफ्टवेयर विकास नियंत्रण कक्ष पीसी स्तर पर क्रॉस कंपाइलर, क्रॉस असेंबलर और टर्मिनल एमुलेशन यूटिलिटीज की मदद से किया गया है। नियंत्रण कक्ष की परत पर मशीन नियंत्रण सॉफ्टवेयर का विकास लैबव्यू(LabView) सॉफ्टवेयर , विंडोज प्लेटफॉर्म पर माइक्रोसॉफ्ट विज़ुअल स्टूडियो, लिनक्स और एससीएडीए(SCADA) पैकेज का उपयोग करके जीयूआई(GUI) पैनल का उपयोग करके किया गया है। प्रत्येक उप-प्रणालियों के लिए एक या अधिक EC होता है, जो सीरियल लिंक पर या ईथरनेट पर संबंधित टॉप लेयर पीसी से जुड़ा होता है । RS 232 लिंक का उपयोग धारावाहिक संचार के लिए किया जाता है । EC हार्डवेयर मॉड्यूलर है और इसे VME बस के आसपास डिज़ाइन किया गया है। VME बस एक मानक अतुल्यकालिक बस है और इसे इसलिए चुना जाता है क्योंकि यह हमारी आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए पर्याप्त तेज़ है, आसानी से भविष्य की तकनीक के लिए विस्तार योग्य है, एक खुला मानक है, एक मल्टीप्रोसेसर सिस्टम में इस्तेमाल किया जा सकता है और यंत्रवत् विश्वसनीय है। ईसी में अलग-अलग वीएमई बस आधारित कार्ड होते हैं, जिन्हें संस्था में डिजाइन किया जाता है। हाल ही में FPGA आधारित उपकरण नियंत्रक मॉड्यूल (ईसीएम) Microtron के लिए इस्तेमाल किया गया है और आरएफ नियंत्रण प्रणाली और डीएसपी आधारित ईसीएम चुंबक पावर आपूर्ति नियंत्रण प्रणाली (एमपीएस) में इस्तेमाल किया गया है।
माइक्रोट्रॉन नियंत्रण प्रणाली
माइक्रोट्रॉन एक 20 MeV इलेक्ट्रॉन स्रोत है जो बूस्टर सिन्क्रोट्रॉन से 450/550 MeV तक ऊर्जा बढ़ाने के बाद इंडस -1 और इंडस -2 स्टोरेज रिंग में अन्तःक्षेपण के लिए इलेक्ट्रॉन किरण प्रदान करता है।
यह नियंत्रण प्रणाली एक वितरित पर्यवेक्षी नियंत्रण प्रणाली योजना पर आधारित है जिसमें दो-परत हार्डवेयर वास्तुकला है। इस योजना में माइक्रोट्रॉन के उप-प्रणालियों की देखरेख उपकरण नियंत्रक मॉड्यूल (ईसीएम) के रूप में नामित समर्पित नियंत्रकों द्वारा की जाती है।
यह योजना निम्नलिखित लाभ प्रदान करती है -
- छोटे इंटरफ़ेस केबलों के कारण EMI में कमी ।
- ईसीएम के माध्यम से विभिन्न उपकरणों के बीच अलगाव |
- समान ईसीएमएस और आसान रखरखाव के साथ प्रतिरूपकता।
- उच्च बॉड दर के साथ उच्च डेटा अपडेट दर।
- RS 485 लिंक पर उच्च डेटा दर संचार।
ईसीएम सभी आवश्यक बुनियादी कार्यक्षमताएं प्रदान करता है और कुछ विशेष कार्य जैसे साइक्लिंग और चुम्बक के लिए विद्युत् को धीरे धीरे कम या ज्यादा करना। ईसीएम के तर्क को फील्ड प्रोग्रामेबल गेट एरे (एफपीजीए) और कुछ समर्थन ICs की मदद से लागू किया गया है । यह फ्रंट एंड इंस्ट्रूमेंटेशन या इक्विपमेंट इंटरफेस (EI) लेयर या लेयर -2 का गठन करता है।
पूरे क्षेत्र से विभिन्न इंटरलॉक जानकारी एक केंद्रीय इंटरलॉक सूचना वितरण मॉड्यूल(आईआईडीएम) में एकत्र की जाती है, जो अलग-अलग इंटरलॉक बस में प्रत्येक ईसीएम को इंटरलॉक की सूचना भेजती है। यदि कोई इंटरलॉक विफल रहता है, तो प्रत्येक ईसीएम अपनी उपप्रणाली पर उचित कार्रवाई करता है। सभी ईसीएम और आईआईडीएम सर्वर प्रोग्राम और जीयूआई के साथ आरएस -485 सीरियल बस पर एक कस्टम प्रोटोकॉल के माध्यम से ऑपरेटर के कंसोल पर संचार करते हैं। यह उपयोगकर्ता इंटरफ़ेस (UI) परत या परत -1 है। माइक्रोट्रॉन नियंत्रण प्रणाली की योजना नीचे चित्र में दिखाई गई है।
चित्र 2: माइक्रोट्रॉन GUI का स्क्रीनशॉट
इंटरलॉक प्रणाली
माइक्रोट्रॉन नियंत्रण प्रणाली की इंटरलॉक प्रणाली में जल-प्रवाह, वायु-प्रवाह, क्षेत्र द्वार-बंद, माइक्रोट्रॉन के अंदर दबाव और सीमा के भीतर विकिरण जैसे इंटरलॉक होते हैं। कर्मियों और मशीन की सुरक्षा के लिए यह आवश्यक है कि मशीन का संचालन (प्रभावित सबसिस्टम और / या माइक्रोट्रॉन) तभी संभव है जब सभी इंटरलॉक स्वस्थ हों या अच्छी स्थिति में हों। यदि कोई इंटरलॉक विफल हो जाता है, तो मशीन स्वचालित रूप से बंद हो जाती है। नियंत्रण प्रणाली में इंटरलॉक प्रणाली हार्डवेयर की एक अलग परत है। यह मॉड्यूलर फैशन में लागू किया गया है। इसमें केंद्रीय इंटरलॉक वितरण मॉड्यूल (IDM), प्रत्येक ECM में इंटरलॉक रिसीवर और इंटरलॉक बस शामिल हैं। IDM, माइक्रोट्रॉन क्षेत्र में स्थित विभिन्न सेंसरों और उपकरणों पर उत्पन्न सभी इंटरलॉक संकेतों का आदान-प्रदान करता है, उन्हें अलग करता है और 24 V के साथ लोड किए गए संपर्कों के रूप में इंटरलॉक बस पर प्रत्येक ECM को इंटरलॉक जानकारी चलाता है। IDM निष्क्रिय संपर्क के रूप में आठ इंटरलॉक इनपुट संकेतों के लिए प्रावधान देता है। प्रत्येक ईसीएम में, इंटरलॉक को बस से अलग किया जाता है और FPGA में लागू तर्क द्वारा पढ़ा जाता है। इंटरलॉक विफलता पर, प्रत्येक ईसीएम जुड़े उपप्रणाली पर उचित कार्रवाई करता है। इन कार्यों को ईसीएम में संबंधित इंटरलॉक रिसीवर कार्ड के हार्डवेयर में स्थानीय रूप से कार्यान्वित समीकरणों द्वारा नियंत्रित किया जाता है। ये रिले का उपयोग करके बनाए गए लॉजिक्स में हार्डवेयर्ड होते हैं । यदि भविष्य में ऐसी कोई आवश्यकता होती है तो अतिरिक्त आदानों का उपयोग किया जा सकता है। |
