Proceedings of the 7th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (August 4-6, 2010, Himeji, Japan)

IMPROVEMENTS FOR USER INTERFACE OF ACCELERATOROPERATION USING TOUCH PANEL DISPLAY AND WINDOWS 7
Yoshitaka Iwasaki#Kyushu Synchrotron Light Research Center
8-7 Yayoigaoka, Tosu, SAGA, 841-0005

Abstract
User interface of the accelerator operation of SAGA Light Source (SAGA-LS) has been improved by multi-purpose
client application program and touch panel PC on Windows 7. The control system of SAGA-LS had been developed
from the beginning of machine commissioning using ActiveX CA. Each accelerator components such as magnet power
supplies, radio frequency (RF) system, vacuum system, beam position monitoring (BPM) system and so on isconnected to off-the-shelf distributed Input Output (I/O) distributed devices: FA-M3; Yokogawa, Fieldpoint; NationalInstruments. The server PC and distributed I/O configure the Input Output Controller (IOC). The operator manipulates
and monitors the accelerator parameters from the control room via Ethernet LAN with CA clients. By adopting thiscontrol system, the accelerator has been operated stably. However, the complexities of the machine operation
sometimes cause human errors. To improve the user interface of the accelerator operation, we develop the multipurpose CA client program with touch panel PC on Windows 7. Implementations of sequential program decrease thecomplexities of operation, and touch panel PC improves the user interface.

タッチパネルディスプレイと Window 7 を用いた加速器運転ユーザーインターフェースの向上
1.

はじめにクシステムと、加速器制御システムとの間のインターフェースを構築した。
ユーザーインターフェースとしては、マウスによる操作よりも、タッチパネルによる操作がより直感的であるため、Windows 7 より標準的に対応されることとなったタッチパネルディスプレイを採用することとした。

九州シンクロトロン光研究センター加速器（SAGA-LS）[1] [2]は、255 MeV リニアックと 1.4GeV蓄積リングから構成される放射光の利用を目的とした加速器である。加速器の制御系は、コミッショニ
ング期より、ActiveX CA[3]を用いたクライアント－サーバモデルにより構築されてきた [4] [5]。また、ア
SAGA-LS 制御システムンジュレータの設置と運用に伴い、ギャップおよび 2.
SAGA-LS は、中規模な放射光施設であるものの、位相に応じた電磁石電源の feed-forward 制御や、電磁石電源の安定度を向上させるための feedback 制御 人的予算的制限が強く、可能な限り既製の工業製品等、加速器制御系の更新が現在まで続けられてきた。 を利用することが設計時より考慮されてきた。例え加速器コンポーネントは安定度が優れていることも ば、電磁石電源の制御には、Yokogawa 製 FA-M3あり、日々のユーザ運転では、加速器コンポーネン を用いて 144 台の蓄積リング電磁石の制御を実現しト類のコントロールパラメータはほとんど調整する た。蓄積リング電磁石電源の制御には、ランプアッ必要がない。そのため、基本的には一人による運転 プの動作を安定なものとするため、同時性と円滑さが可能である。しかしながら、加速器コンポーネン が要求されるが、PLC プログラムにより、その要求トや挿入光源の増加と共に、入射可能状態からユー が満足されている。真空計や BPM の読み出しには、ザに使用許可信号（Permission 信号）を出力するま National Instrument 製 Fieldpoint 1601 ADC を採用しでに要する操作手順は約 20 点以上に達し、必ずし た。Fieldpoint 1601 ADC の読み取り速度は 1Hz 程度
も日々の加速器運転に要する手順は簡潔とは言えな であるものの 16bit であること、温度特性に優れてい状態となっている。煩雑さの要因としては、操作 いるなど、通常の真空、BPM の読みに対して十分手順の増加の他に、クライアントプログラムが分散 な性能を有している。これらの分散 I/O デバイスされて設置されていること、放射線・入退室イン （ Distributed Input Output devices ） は 、 ロ ー カ ル
ターロックシステムが加速器制御システムからは独 LAN にてサーバ PC と接続され、サーバ PC は、電気 的 な 量 を 物 理 量 に 変 換 し 、 Process Variable
立した系統となっていることが挙げられる。
そこで、クライアントプログラムを集約し、ひと （PV）として、クライアント PC にデータを送信しつの PC 画面上で複数の加速器コンポーネントの制 ている。近年、リニアック制御系がデジタル制御化御を可能とすると同時に、ユーザ運転までに要する され、ほぼ全ての加速器コンポーネントがデジタル手順を自動化するため、シーケンシャルなプログラ 制御されるに至った。図 1 に、SAGA-LS 制御系のムを構築した。更に、放射線・入退室インターロッ-286-Proceedings of the 7th Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japan (August 4-6, 2010, Himeji, Japan)

図 1：SAGA-LS 加速器制御系構成図。リニアック制御系、ビームモニタ系等は図より省略している。
概略図を示す。図 1 では紙面の都合上、リニアッ LS3U（可変偏光アンジュレータ APPLE2）、LS4Uク制御系、ビームモニタ系は省略されている。
（平面アンジュレータ）をまとめてひとつのクライ
サーバ PC + distributed remote I/O により、PC-IOC と アントプログラムとして開発した。また、それらのしての機能が実現されている。クライアント PC は プログラムは、シーケンシャルに動作させ、日々の基本的には、どの場所にあっても、また複数あって 運転の順番に従い、自動的に稼動させるようにした。
もよく、様々なアプリケーションが In-house にて構 以下に全てのコンポーネントが運転準備状態になっ築された。例えば、実測に基づく応答行列を用いた た後の、ユーザ運転までのプロセスを示す。⇒およ
Closed Orbit Distortion （COD）補正、Beam Based び括弧で示した部分が、今回の改修により、自動化
BPM Calibration 等のアプリケーションプログラム等、 されたプロセスである。一部のインターロック信号
加速器コンポーネントを横断的に制御するプログラ （加速許可要請）を加速器制御システムより出力さムが ActiveX CA を用いて構築された。ただし、 せた。
ActiveX CA にはデータベースは付属しないため、入射インターロックモードセット－放射線イン
我々はデータベースとして MySQL を使用した。
ターロック－
デ ー タ ベ ー ス へ の ロ ガ ー は ODBC を 使 用 せ ず
ビームスイッチ ON
Delphi により作成したが、他のアプリケーションプメイントリガーON
ログラムは全て PC-Labview により作成した。
リニアック立ち上げシーケンス－クライストロ
3. Multi-Purpose CA Client Application
ンモジュレータ立ち上げ－
グリッドパルサーON－GUN－
クライアントプログラムは、その構築段階にあっ
RF-KO ON －フィリングパターン－ては、確実に加速器コンポーネントを制御することセプタム調整を目的とするため、制御対象に対して個別に作成さ300mA@255MeV に達したのちれた。例えば、電磁石電源、入射用電磁石電源、
RF-KO OFFCOD 補正、アンジュレータ制御など、各々のプロメイントリガーOFFグラムが、各クライアント PC 上で稼動された。ク
ライアントプログラムそのものは、原則としてどの ⇒ （リニアック立ち下げシーケンス－グリッドパルサーOFF&クライストロンモジュレータ立ちPC で起動しても構わないものの、運転上の便宜か下げ－）
ら、制御室内の適応な PC において半ば固定されて運用されてきた。しかし、挿入光源の増加や、加速 ⇒ （加速許可要請－放射線インターロック－）
加速－蓄積リング電磁石電源操作－
器制御の高度化に伴い、クライアントプログラムが1.4GeV 加速後分散されて設置されていることは、日々の運転において、オペレータは度々、各 PC のプログラムに移 ⇒ （Tuning, Feedback, feed-forward ON）動する必要があることを意味し、操作性の悪化をも ⇒ （グローバル COD 補正）たらしていた。近年 PC の性能向上もあり、ひとつ ⇒ （挿入光源所定のポジションに移動⇒ビームラインからの操作 Permission）の PC にクライアント機能をまとめても極端に負荷
空洞電圧 500kV⇒550kVが重くなることはない。そこで、リニアック制御ク
ビームサイズ調整－縦方向 60μm－
ライアントプログラムを拡張し、リニアック制御、ユーザ運転 permission
リング電磁石電源、入射系電磁石電源、COD 補正、-287-

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図 2：Multi-Purpose CA Client Application のフロントパネル画面
ま た 、 Multi-Purpose CA Client Application は 、Windows 7 上で稼動させた。Windows 7 は、デフォルトでタッチパネルディスプレイに対応しており、プログラム画面も、指先によるタッチがしやすいよ
うに配置と大きさ等、考慮した。図 2 に今回製作した Multi-Purpose CA Client Application の Labview フ
ロントパネル画面を示す。タブ切り替えにより、全てのクライアント機能が整然と制御されるようにした。使用したタッチパネルディスプレイは、iiyama
ProLiteT2250MTS、解像度は 1920x1080 である。大画面、大解像度のディスプレイが安価に購入できるようになり、PC も含め 10k 円以下でシステムが構築できた。と期待される。
また、日常の運転インターフェースの向上とは問題が異なるが、制御システムの更新として、IOC の統合を考えている。ActiveX CA は、Windows 上でEPICS をエミュレートする優れた機能ではあるが、サーバとクライアント間との通信においては、サーバを先に立ち上げておく必要があるといった問題があり、Feed-forward 制御の際には、IOC の立ち上げ順序に気を使う。停電時からの復旧やメンテナンスを 考 え て も サ ー バ PC は 少 な い 方 が 望 ま し い 。
Windows の安定性などを考慮すると、サーバ PC は分散させておいた方が、安全性が高いともいえるが、固定された運用に至ったサーバ PC は今後統合し、より簡単で堅牢なシステムの構築を目指したいと考える。

4.

参考文献

今後の展開

今回製作した Multi-Purpose Client Application のフレームワークは将来の拡張性を考慮して作成しており、タブの追加で簡単に、他のクライアントプログラムを取込むことが可能である。現状では含めていないリング高周波系、RF-KO のクライアント機能を含めることで、日常使用するクライアントプログラムの全てがひとつのプログラムに統合される。また、放射線・入退室インターロックシステムと加速器制御システムとのインターフェースを拡張し、入射モードのセット、ビームスイッチの動作も加速器制御系より可能とする予定である。マスタートリガーをオンライン化することで、最終的に、ボタンひとつ（指先タッチひとつ）で、入射からユーザ運転までが自動的に実行される制御プログラムになる[1] T. Tomimasu et al., “The SAGA Synchrotron Light Sourcein 2003”, Proceedings of the PAC 2003, Portland, May,
2003, pp.902-904.
[2] Y. Iwasaki et al., “Lattice Design of SAGA SynchrotronLight Source”, Proceedings of the PAC 2003, Portland,May, 2003, pp.3270-3272.
[3] Kay-Uwe Kasemir, (2003)
http://icsweb.sns.ornl.gov/kasemir/axca/index.html.
[4] H. Ohgaki et al., “DESIGN OF CONTROL SYSTEM FOR
SAGA SYNCHROTRON LIGHT SOURCE”, Proceedingsof the PAC 2003, Portland, May, 2003, pp.2387-2389.
[5] H. Ohgaki et al., “PC-LABVIEW BASED CONTROLSYSTEM IN SAGA-LS”, Proceedings of the PAC 2005,
Knoxville, May, 2005, pp.3976-3978.

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