Proceedings of the 1st Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japanand the 29th Linear Accelerator Meeting in Japan (August 4 - 6, 2004, Funabashi Japan)

DATA LOGGING SYSTEM FOR LINAC OPERATIONUSING ORACLE DATABASE
R.Kato1,A), S.KashiwagiA), T.YamamotoA), S.SuemineA), G.IsoyamaA)
A)
Institute of Scientific and Industrial Research, Osaka University
8-1 Mihogaoka, Ibaraki, Osaka, 567-0047
Abstract
The computer control system, which was composed of Programmable Logic Controllers and Personal Computers,
was introduced into the L-band linac at the Institute of Scientific and Industrial Research, Osaka University. Last year,
the data logging system based on the Oracle was added to the control system, and is used for the watching of theextraordinary condition of the equipments and the automatic production of the operation daily report.

Oracleを用いた制御系データロギングシステム
１．はじめに大阪大学産業科学研究所（以下、阪大産研）のL
バンド電子ライナックは、1978年に運転を開始し、高強度の単バンチ電子ビームを加速できるライナックとして稼動してきた。Lバンドライナックのデータロギングシステム開発の試みとしては、1981年にMELCOM 70/40を中核とするリアルタイム・データロギング・システムが構築され、加速器の運転パラメータの抽出が行なわれた[1]。また最近では、一部のビーム輸送路にネットワーク接続されたPersonalComputer（以下PC）のみを用いた制御システムが開発され、FEL運転時の一部制御パラメータのデータベース化も行われた。しかしながら、ライナック本体の制御系は20年以上前に作られたシステムであり、計算機に対する制御インターフェースを持っていない機器も多く、本格的に運用できるようなデータベースシステムの開発は困難だった。
一昨年からLバンドライナックのクライストロン及びクライストロン用モジュレータ電源、サブハーモニックバンチャー用RF源、冷却水装置、電磁石電源など、加速器を安定化させるための機器更新が行なわれた[2][3]。これらの機器更新と合わせて、プログラマブル・ロジック・コントローラー(PLC)とパーソナル・コンピュータ(PC)を主体とした計算機制御システムが導入された[4]。この計算機制御シ
ステムでは、PC間のネットワークであるEthernetとPLC間のネットワークであるFL-netを結びつける１台 の PC に 全 て の 機 器 の 制 御 情 報 が 集 約 さ れ 、Ethernet側のPCに対して共有メモリの形で公開されている。加速器制御のユーザーインターフェースとなるPCでは、共有メモリ上のデータにアクセスすることで機器の制御を実現している。このPCのな
かの１台にデータベースプログラムを導入することで、比較的容易にデータロギングシステムの構築が可能になる。今回、この手法を用いてデータロギン

1

グを行うシステムを導入したので、その概略について報告する。

２．データロギングシステムの構成
2.1 制御システム構成とDB-SVR
Ethernet
DB-SVR

OP-PC

IL-PC

PC

PC

PC

HUB
GW-SVR

Control RoomPC
FL-netKLY-MOD

IL-DCS
PLC
CNT1-DCS

HUB

PLC
LNC1-DCS

Optical
Klystron Room

PLC
Control Room

LNC2-DCS-1〜4

SHPB1-PS〜SHPB3-PS

PLC
HUB

PLC
PLC

Linac Room

PLC

図１：制御系のシステム構成とDB-SVR

E-mail: kato@sanken.osaka-u.ac.jp498Proceedings of the 1st Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japanand the 29th Linear Accelerator Meeting in Japan (August 4 - 6, 2004, Funabashi Japan)

ユーザーI/Fプログラム
共有メモリ

OP-PC

Ethernet
データベース
DB-SVR データロギングプログラム

Ethernet

共有メモリ
Ethernet
共有メモリ
GW-SVR

データ収集/変換/設定プログラム
伝送レジスタFL-netGP-IBスタの値をFL-netモジュールの伝送レジスタに反映させる。FL-netモジュール同士は与えられたノード番号にしたがってサイクリックに通信を行い、一定時間間隔で伝送レジスタ上のデータを更新する。
GW-SVRは、FL-net通信により更新された伝送レジ
スタのデータとGP-IBから収集したデータをもとに制御システムの共有メモリデータを更新する。DBSVRおよびOP-PC上では、UDP送受信プログラムにより共有メモリデータが更新される。DB-SVRではデータロギングプログラムが各データログに決められた収集周期で共有メモリ上のデータをデータベースファイルに記録している。オペレータはDB-SVR
またはOP-PC上から、このデータベースにアクセスすることで、機器の異常履歴の取得やライナックの運転日報の自動作成等を行うことができる。

伝送レジスタ
DCS(PLC)

ラダーシーケンス
入出力レジスタ
BASIC
プロセス
RS232C
I/O
RS485

３．データロギングの仕様
3.1 収集するログの種類

このデータベースシステムでは、Lバンドライ
ナック制御システムと安全系インターロックシステ
機器
ムに取り込まれている信号を以下の５つのグループに分けて収集している。
図２：データの流れ
１） 低速ログ２） 高速ログ３） 設定ログ
今回導入したシステムでは１台のPC (DB-SVR)が４） エラーログ
データロギングを専門に行うPCとなる。Lバンドラ
５） 日報ログ
イナックの制御系全体の構成を図1に示す。このシ１）に含まれるのは、FL-net経由で収集される各ステムは、オペレータに対するユーザーインターDCSに接続された機器のアナログデータ、デジタル
フ ェ ー ス と な る Operator PC (OP-PC)と、FL-netとデータである。それに含まれるのは電磁石電源のEthernetの間の仲介を行うGateway Server (GW-SVR)、 ON/OFF状態やアラーム信号、電流のモニタ値、真制御対象機器を直接コントロールするDevice Control 空計の真空度や真空度異常の有無、ビームシャッStation (DCS)により構成される。制御室、加速器本ターの開閉状態、RF伝送回路の位相器、可変減衰体室、クライストロン室に分散配置されたDCSは、器の位置、電子銃の高圧モニタ値、安全系インターFL-netにより相互接続され、このFL-net上の伝送レロックで取り込まれる各状態信号、冷却水装置のジスタ（コモンメモリ）を互いにコピーしあうこと
ON/OFF状態とフロースイッチの状態などである。
でデータの共有を実現している。DB-SVRはOP-PC
その収集周期は１０秒であり、最大レコード数は１と同様にGW-SVRの共有メモリにアクセスし、その００万件である。２）は１）の収集周期が１０秒とデータを取得する。OP-PCと異なるのは、そのデー長いため、これよりも短い周期で起きる現象を記録タを決められた周期でデータベースファイルに記録するために設けられた。１）で取得されるデータのすることと、データベース管理のためのプログラム中からデジタルデータだけを選択することで、収集を組み込まれていることである。このデータベース
周期を１秒間隔に速めている。最大レコード数は１
管理ソフトとしては、一般的に広く用いられている００万件である。３）はオペレータが制御機器に対ことと使いやすいツール類が揃っていることからして行った操作のログで、OP-PCからGW-SVRに送Oracleを選択した。
られる操作要求を記録する。データ収集は操作要求が発生したときに行われ、最大レコード数は１０万2.2 データの流れ件である。４）は機器の異常状態を記録するためのログで、機器の異常状態が発生したとき（状態信号各機器からDB-SVRまでのデータの流れの概略をが正常から異常へと遷移したとき）、および異常状図2に示す。DCSはDI、ADC等のプロセスI/Oを通じ態から復旧したとき（異常から正常へと遷移したとて機器のデジタルデータ、アナログデータを入力レき）に収集される。最大レコード数は１０万件であジスタに取り込む。一部のシリアル通信機器に関しる。５）は日報を作成するためのログであり、運転ては、BASICモジュール上のプログラムがそのシー日報に記載されるLバンドライナックの運転時間やケンスを行う。DCSのラダーシーケンスが入力レジ499

Proceedings of the 1st Annual Meeting of Particle Accelerator Society of Japanand the 29th Linear Accelerator Meeting in Japan (August 4 - 6, 2004, Funabashi Japan)

１）最初に検索されるケース

取得タイミング

LV ON
MOD HV ON
GUN HV ON
２）２番目に検索されるケース

取得タイミング

LV ON
MOD HV ON
GUN HV ON
３）３番目に検索されるケース

子銃（GUN）とモジュレータ（MOD）の高圧は同時にON/OFFされるので、最初に検索されるのは両者が同時にON状態になっている時のデータである。
このデータが存在しない場合には、一方のみが高圧ONとなる試験運転等が考えられる。そこで２番目に、どちらか一方の高圧がONされる場合の最新のデータが検索される。最後に考えられるのはLV ONのみで高圧がONされなかった場合であるが、この時はLV ON中の最新データを検索する。ここでいう最新データとは、HV OFFまたはLV OFFが実行される１サイクル前のデータである。

４．まとめ
取得タイミング

LV ON
MOD HV ON
GUN HV ON

図３：日報ログの取得タイミング

このデータロギングシステムは昨年１２月に導入され、順調に稼動している。このシステムを用いる
ことにより、それまで時々発生していたビーム停止の原因が、スイッチング電源のステータス読み出しの誤動作（１０００回に平均２回の割合で発生する状態信号の誤動作）であることが判った。また、機器が故障したときの故障原因の推定、ライナックの稼働時間の積算等にも利用されている。

５．謝辞

運転モード、ビームポート、主要な機器状態データを記録している。収集タイミングは日報生成のリク
エストを基準として、次節で述べるように過去にさかのぼってデータ検索を行う。最大レコード数は１０万件である。以上のデータログはリングデータ形式を取っているため、最大レコード数を超えた場合は、古いデータから順に上書きされていく。

このデータロギングシステムの詳細設計とプログ
ラム開発は、Lバンドライナックの制御系と同様、(株)東芝 電力・社会システム社が担当されました。
開発に携わられた方々に、この場を借りて御礼申し上げます。

3.2 日報作成の自動処理化

参考文献

日報プログラムはOP-PC上で動作し、日々のライナック運転の運転記録作成を自動化する。このプロ
グラムはLバンドライナック制御プログラムからLV
ONが実行されたときにSQLのINSERT INTOコマンドにより日報テーブルに日付と運転開始時間を登録する。また、LV OFFが実行されたときには、運転開始時間からLV OFFまでの時間内の主要機器のパ
ラ メ ー タ を デ ー タ ベ ー ス か ら 検 索 し 、 SQL のUPDATEコマンドにより残りの項目を日報テーブルに登録する。問題となるのは、試験運転の場合には電子銃の高圧とモジュレータの高圧が別々にON状態になる可能性が考えられることで、このためいくつかの条件分岐が必要になる。図３に示されるのはその取得タイミングである。運転時間はLV ONの継続時間とし、一般的なライナックの利用運転では電[1] T. Hori, S. Takeda, K. Tsumori, T. Yamamoto and N.
Kimura, “Real-Time Data Logging System for the Osaka
University Single Bunch Electron Linear Accelerator”,
Proceedings of the 6th Meeting on Linear Accelerator inJapan, Sapporo, July 27-29, 1981, pp.162-166.
[2] G. Isoyama, et al., “Remodelling of the L-band Linac at
ISIR, Osaka University”, Proceedings of the 27th Linear
Accelerator Meeting in Japan, Kyoto, Aug. 7-9, 2002,
pp.115-117.
[3] 加藤龍好、et al.,”阪大産研Lバンドライナックの改造と性能評価”, Proceedings of the 28th Linear Accelerator
Meeting in Japan, Tokai, Jul. 30 -Aug. 1, 2003, pp.51-53.
[4] 加藤龍好、et al.,”FL-net上に構築されたPLCベースの加速器制御システム”, Proceedings of the 28th Linear
Accelerator Meeting in Japan, Tokai, Jul. 30 -Aug. 1, 2003,
pp.461-463.

500