EPICS（Experimental and Physics Industrial Control System）是一個(gè)采用全數(shù)字化分布式控制體系架構(gòu)的基于工具集的軟件平臺(tái)，目前已被世界上許多大型的物理實(shí)驗(yàn)裝置和工業(yè)應(yīng)用所采用，在控制系統(tǒng)領(lǐng)域占據(jù)著越來(lái)越重要的地位。釷基熔鹽堆（Thorium Molten Salt Reactor，TMSR）作為第四代核反應(yīng)堆，同樣采用EPICS平臺(tái)開發(fā)其控制系統(tǒng)。 EPICS，用作核反應(yīng)堆的控制系統(tǒng)基礎(chǔ)平臺(tái)，其可靠性是備受關(guān)注的重點(diǎn)，也是本論文的重點(diǎn)。本論文以EPICS核心層IOC（Input and Output Controller）為中心，主要研究提高IOC可靠性的技術(shù)。 論文介紹了研發(fā)釷基熔鹽堆的必要性和儀控系統(tǒng)的發(fā)展歷程，并對(duì)全數(shù)字化反應(yīng)堆儀控系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及功能設(shè)計(jì)原則進(jìn)行了分析，確認(rèn)構(gòu)建冗余系統(tǒng)是提高系統(tǒng)可靠性的有效方案之一；對(duì)EPICS的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及基本特性進(jìn)行了全面介紹，詳細(xì)分析了IOC的軟件結(jié)構(gòu)及各部分功能，并對(duì)IOC的記錄支持、設(shè)備支持及驅(qū)動(dòng)支持模塊的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了深入研究；學(xué)習(xí)和應(yīng)用EPICS現(xiàn)有的錯(cuò)誤日志管理和過(guò)程變量網(wǎng)關(guān)技術(shù)用于提高控制系統(tǒng)可靠性。 論文工作的第一部分是基于Heartbeat和Autosave軟件技術(shù)的IOC冗余設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)。把IOC啟動(dòng)腳本設(shè)計(jì)為Heartbeat的一個(gè)資源服務(wù)，Heartbeat通過(guò)控制IOC的啟動(dòng)腳本實(shí)現(xiàn)IOC的冗余切換。Autosave通過(guò)對(duì)IOC數(shù)據(jù)的周期性保存，完成冗余IOC的數(shù)據(jù)同步。通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試發(fā)現(xiàn)冗余IOC之間的切換時(shí)間小于3秒，表明基于Heartbeat和Autosave軟件技術(shù)實(shí)現(xiàn)IOC冗余方案是可行的，為實(shí)現(xiàn)基于EPICS的TMSR控制系統(tǒng)的高可靠性提供了一種新的技術(shù)手段。 論文工作的第二部分是設(shè)計(jì)了基于iocRedundancy軟件的IOC冗余技術(shù)方案。通過(guò)修改iocRedundancy軟件包和編寫符合工程實(shí)際需要的IOC冗余控制驅(qū)動(dòng)程序，實(shí)現(xiàn)IOC冗余。采用該方案實(shí)現(xiàn)的冗余IOC配置在TMSR的棒控棒位實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中進(jìn)行了應(yīng)用測(cè)試，結(jié)果表明該技術(shù)可實(shí)現(xiàn)IOC冗余快速切換，而且冗余IOC可長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行。 論文最后一部分工作是自主開發(fā)基于HPI（Hardware Platform Interface）的通用IOC設(shè)備支持模塊。IOC通過(guò)HPIAPI（ApplicationProgrammingInterface）函數(shù)調(diào)用實(shí)現(xiàn)對(duì)TMSR控制系統(tǒng)ATCA （Advanced Telecom ComputingArchitecture）機(jī)架的管理功能，EPICS用戶不再需要學(xué)習(xí)不同ATCA廠家的管理命令，可直接通過(guò)OPI（Operator Interface）開發(fā)界面實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制ATCA機(jī)架內(nèi)的溫度、電源和風(fēng)扇轉(zhuǎn)速等各種硬件信息。 本論文的創(chuàng)新點(diǎn)有： 1.在EPICS環(huán)境下，首次在Heartbeat和Autosave軟件包下實(shí)現(xiàn)了IOC冗余切換和數(shù)據(jù)信息同步； 2.利用iocRedundancy軟件包，開發(fā)實(shí)現(xiàn)了適合西門子PLC的冗余IOC驅(qū)動(dòng)程序； 3.首次開發(fā)了EPICS環(huán)境下基于HPI通用接口的設(shè)備支持模塊。
【學(xué)位單位】：中國(guó)科學(xué)院研究生院（上海應(yīng)用物理研究所）
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：TL426;TL362
【部分圖文】：

圖 1-7 ATCA 機(jī)架和板卡示意圖ATCA 核心技術(shù)之一是數(shù)據(jù)接口技術(shù)。ATCA 提供了四種數(shù)據(jù)接口本接口（BaseInterface）、光纖接口（FabricInterface）、更新通道接口

圖 3-4 Heartbeat 一般拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)tbeat 軟件僅能實(shí)現(xiàn)集群的基本功能，IOC 可作為一個(gè)資源被 He于實(shí)現(xiàn) IOC 的冗余切換，但 IOC 之間的數(shù)據(jù)同步功能需要額外的

在CSS客戶端進(jìn)行冗余切換時(shí)間監(jiān)測(cè)，由圖 4-6可以看出，前兩種方式的換時(shí)間較長(zhǎng)，最長(zhǎng)有三四十秒。冗余系統(tǒng)的可靠性是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，但冗余統(tǒng)的切換時(shí)間也是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要因素之一。若系統(tǒng)冗余切換時(shí)間太長(zhǎng)，則監(jiān)的設(shè)備在此段時(shí)間內(nèi)對(duì)客戶是不可見的，切換時(shí)間越長(zhǎng)，系統(tǒng)出現(xiàn)危險(xiǎn)的概率
【參考文獻(xiàn)】

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1 唐鐘;周小偉;;大型復(fù)雜分布式控制系統(tǒng)可靠性及可擴(kuò)充性設(shè)計(jì)[J];兵工自動(dòng)化;2006年10期

2 李臻;;AP1000和EPR儀控系統(tǒng)簡(jiǎn)介與對(duì)比[J];電力科學(xué)與工程;2009年10期

3 張奇智;孫剛;高義河;;基于HPI的通用ATCA系統(tǒng)管理軟件開發(fā)研究[J];電信科學(xué);2008年03期

4 闞睿;姜群興;陳文浩;;核電站數(shù)字化儀控系統(tǒng)縱深防御和多樣性研究[J];工業(yè)控制計(jì)算機(jī);2014年01期

5 程衛(wèi)星,陳永忠,周偉民,葉愷容,劉德康;基于EPICS的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)[J];核技術(shù);2002年12期

6 丁建國(guó);劉松強(qiáng);;EPICS系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)[J];核技術(shù);2006年05期

7 米清茹;劉松強(qiáng);;EPICS控制系統(tǒng)的Callback機(jī)制[J];核技術(shù);2010年06期

8 王家勝,洪振旻,胡平;核電站數(shù)字化儀控系統(tǒng)改造中的幾種控制系統(tǒng)綜合應(yīng)用分析[J];核科學(xué)與工程;2005年03期

9 俞金波;;核電站數(shù)字化儀控系統(tǒng)的特點(diǎn)[J];今日科苑;2008年22期

10 劉曉潔;黃永佳;;基于Linux的雙機(jī)熱備系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)[J];計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究;2007年04期

本文編號(hào)：2860569