放射光第 10巻第 2 号

115(1997年)

特集:高輝度 X 線(五 )-MR 放射光利用-~2 闘加速器

2‑3. 加速器制御システム
三増駒田俊広ぺ秋山篤ぺ工藤喜久雄ぺ川本一孝ぺ山本昇ぺ中村達郎ぺ竹田加藤直彦ぺ浦 J 11 順治ぺ吉田奨料

主主主*
ヌ~繁*

古川武林ぺ Jiri Navratil 料料*高エネルギー物理学研究所，料関東情報サービス，***自立造船，

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今回の放射光実験は 3 ヶ月という限られた期間のチューニングで回るようになるか?

間に行われ，加速器の大幅な改造，全く新しい充分なビーム電流が蓄積できるか?

OPTICS の下で，ムライフが得られるか?

0 からの加速器の立ち上げを非常に短い時間のなかで行わなくてはいけない状況さく出来るか?にあった。そもそもビームがリングのなかを短時られるか?

*高エネルギー物理学研究所

千 305

実験に充分なビー

エミッタンスは充分小放射光の振動は充分小さく抑え制御システムは，予想されるいかな

つくば市大穂 1-1

TEL 0298‑64‑5274 FAX 0298‑
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kek.jp‑23‑‑‑(C) 1997 The Japanese Society for Synchrotron Radiation Research

放射光第 10巻第 2 号

116(1997年)

る困難な状況にも対応できるものでなくてはならRPC は，なかった。その生命線となったのが，加速器軌道な分散型計算機システムの根幹をなすもので，た(StructuredjStrategicAcｭ

とえば電磁石の制御を行う時，オベレータはコンcelerator Design) の活用であった。すなわち今ソールコンピュータでコマンドを打ち込み，別の回制御システムに課せられた一番大きな課題は，電磁石制御用計算機の CPU を使って電磁石の制加速器の状態を SAD で解析出来るような環境を御を行うといったものである。 NODAL は，こ作ること，および SAD で解析したことをすぐにのようなプログラミングが容易に出来るようにな加速器の運転にフィードバック出来ることの 2っている。もう一つの特徴であるデータモジュー点であった。本文では，まず， SAD と加速器制ルの採用とは，例えば，電磁石の電流を変える時御システムをどのように接続したかを中心にのには，常に電磁おグ〉ループのハードウエアの専門

解析計算コード SAD

トリスタン加速器制御システムのよう(Ex‑

者によって用意されたソフトウエア(データモジ

perimentalPhysicsandIndustrialControlSysｭュ~)レ)を通して行うことである。これによっtem) を用いて構築した軌道安定化フィードバッて，ハードウエアは，常にソフトウエアによってクシステムについて述べるも保護され，オペレータのミスによって壊れるこべ，次にもう一つの目玉である EPICSる。

とがないようになっている。通常データモジュー

1.

ルは PCL 言語で書かれ，それを NODAL から呼トリスタン加速器制御システム概要

トリスタン加速器制御システムは， 25 台の日び出すといった具合である。

立製制御用コンピュータ HIDIC80 を転送速度 10Mbps の光ファイバ -NtoN トークンリングネッ2. UnixWorkstation 及び VME ボード
コンピユータの導入

トワークで結んだシステムを使用している。 25台の日IDIC80 は，その役割からハードウエア計

HIDIC80 と大型計算機の複合システムは，算機とシステム計算機に分けられ，ハードウエア年非常に安定して使用されてきた。しかしながら計算機は， RF ，真空，電磁石などのハードウエ

最近の計算機の発達は目覚ましく，特に HIDICアの制御を専門的に取り扱い，システム計算機は，が 16 Bit マシーンであることから来るいろいろなMan鱒Machine Interface の提供，アラーム表示等制約が目につくようになってきた。また，を行っている。また， HIDIC80 では取り扱えなも約 1 Mips しかなく，グラフィックス酒面の表

い軌道補正計算のような複雑な計算は，当時本研示等に非常に時間がかかり，究所データ処理センターで運用されていた大型計

face の部分だけでも Workstation で行えるよう

算機目立 HITAC ，富士通 FACOM を領用した。になれば，マシーンチューニング誌の効率化に果た機器へのインターフェースとしては CAMAC がす影響は絶大なものがある。ところが，採用され， 2000 以上のモジュールで制御を行っ

IC80 は，現在のようにネットワークが発達するている。ソフトウエアとしては，FORTRAN に以前に設計されたプ口セスコンピュータであるた

非常によく似た PCL 言語，および CERN のめイサネット等のネットワークに対応出来ず，他SPS で作られ，日本で HIDIC80 に移植されたイの Workstation から加速器を制御出来なかった。

ンタープリタNODAL を採用している。

そこで， HIDIC と VME ボードコンピュータ簡

本計算機システムの大きな特徴は，

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Man‑MachineInter
ｭ

HID幽の情報交換を CAMAC のメモリーモジュールを

moteProcedureCall) が非常に重要な役割をはた用いて行った。現在，加速器制御に頻繁に使用さしていることと，データモジュールの採用にある O

れているデータは， 400 台のビーム位置モニター‑24‑放射光第 10巻第 2 号(1997年)

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117

ACCELERATORCONTROL SYSTEM NETWORK

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ithUnixWorkstations.

から来るビーム軌道情報， 520 台のステアリング

もう一点制御グループとして注意を払ったこと

マグネットのキック角の情報， OPTICS を決定

は，ゲリラ的に出てきた要求に出来るだけ迅速にする約 110 ワードのパラメータ(電磁石の K 値等)対応出来る体制を整えることである。例えば，ビなどデータの量は少なく転送時間は問題ない(図デオ信号を制御室までヲ i いてくれば，すぐにその1)。

ビデオ信号を Workstation に取り込み解析が出一度，データを Workstation に持ってきてし来るシステムを提供した。光モニターのデータをまえば，いろいろなアプリケーションプログラム

W orkstation に取り込み解析を行ったシステムを使用することが出来る。今回は， X Windowは，その 1 例である。

を使用して Man欄Machine Interface を構築した。

ファイルの検索，ボタン操作等を行うインターフ

ェース画面は，

3. 軌道解析計算コード SAD の加速器制御への導入

トリスタン加速器制御グループで作られた Motif を使ったライフラリーで書かれ，加速器軌道解析計算コード SAD は，本研究所400 台のビーム位置モニターやステプリングマグの加速器研究部で開発され，現在行われている多PV‑WAVE (コマーシャル

くのプ口ジェクトの加速器のデザインに用いられプロダクト)を使用した。この結果，軌道補正計ている。 SAD は， OPTICS の計算， Tracking 等

算及びその表示の速度は約 2 倍速くなった。

非常に汎用性のある計算コードで FORTRAN でネットの表示には，

‑25‑

118

放射光第 10巻第 2 号かれている。数年前 U nixW orkstation (HPｭ(1997年)

軌道安定化フィードバックシステムに EPICS を

UX 及び DEC Alpha) に HITAC から移植され用いた。また，放射光モニターとしてのワイヤーた。 (2) で述べられたシステムを使って収集されたスキャナーも EPICS を通して制御することを可加速器のヂータは， SAD によって解析出来るよ能にし fこ。

うになり，軌道補正計算，バンプの作成， OP嶋く EPICS)

TICS の作成および設定，チューンの微調整，クEPICS は 1) ， VME ボードコンピュータとロマティシティの補正，部分的軌道補正等に用いUnixW orkstation をネットワークでつないだ分られた。 SAD の加速器運転への導入は，放射光散型データベースを持った制御システムである o

実験の始まる以前に何回もトリスタン加速器を使EPICS のシステム構成の標準モデ、ルを図 2 に示って実験され，し\くつかのパラメータの微調整がす。 EPICS は，制御システムの標準モデルとい行われた。軌道データの履歴や， OPTICS のデうものにしたがって作られており，プレゼンテーータは，全て SAD の入力ファイルの形式で保存

ション層としての Unix Workstation ，プロセスされ， OFFLINE 解析が可能であるようになってとしての VME (VxWorks) ボードコンピュータ，そして一番下層のインターフェース層としいる。て CAMAC ， GPIB, A-B , Bitbus, VME, VXI 等を

4. EPICS を用いた加速器制御サポートしている。また，データのやり取りは，新しい試みのひとつとして，加速器制御に EP輔

チャンネル通信という統一的な通信を通して行っICS を導入したことがあげられる。 EPICS は米ている。 EPICS は，通信だけでなく VME ボー

国ロスアラモス国立研究所を中心に主に共同開発

ドコンビュータ上でのデータベース構築ツールされている制御システムで，本研究所の KEKBや，加速器制御グループも導入を決定している。そのプログラミングのツールも幾種類かサポートしてほか加速器関係では，

ANL, LANL, CEBAF,おり今回われわれもそれらのツールを用いて制御

LBL, DESY, SLAC など，天文関係では， Gemiｭ

システムの構築を行った。このシステムで中心とni8MeterTelescope , KeckII , K
ittPeakO
bservaｭなるのは， VME ボードコンビュータで，tory, LIGO などで採用されている。今回我々はタイム性をもった VxWorks を OS として採用しUnixWorkstation 上でのグラフィックスのOoeratorInterfaces
日P/SunUnixWorkstationInput/
OutputControllぽs (IOC's)
VMEん'XI

FieldInput/
OutputAllen‑BradleyGPIBSerial
CAMAC
BitbusTypicalhardwares
tructur
eofEPICSFigure2. SchematicviewofEPICS.

‑26‑リアル放射光第 10巻第 2 号

119(1997年)ている。また U nixW orkstation は Man‑Machine

れている現在の Steering Magnet のキック角のInterface を提供している。

矯報や，ビームの位置の情報を読みにいって，そく主リング放射光実験における EPICS)れを表示あるいは，保存している。通常の EP桐フィードバックシステムは，アンジュレータのICS では， 60Hz のフィードバックまでが可能で両端にあるシングルパスゼーム位置モニターでビあるが，今回のシステムでは， VME ボードコンーム位置および傾きを測定し，水平/垂直方向各ピュータの持っている補助クロックを使用するこ

4 台の高速ステアリングマグネットでビーム位置とにより， 200Hz のフィードバックまでを可能および傾きが一定になるように補正するものであにし fこ oる。まずビーム位置モニターの情報は，CAMAC の ADC ボードを通して VME 計算機に参照取り込まれ， VME 計算機上で軌道補正計算を行

1) L.R. Dalesio , et al.:“ EPICS Architecture",
ICALEPCS91 , KEKProceedings92-15 , (1992)ったのち Steering Magnet のキック角を調整する。 Workstation は， VME の計算機内に保持さ‑27‑pp.
278.