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)

J-PARC LINAC PLC CONTROL SYSTEM
E. Kadokura A), S. Anami A), Y.Fukui A), K.Mikawa A), M.Kawamura A),
K.Yoshino A) ,C.Kubota A),H. Suzuki B) and E. Chishiro B)
A) High Energy Accelerator Research Organization
1-1 Oho, Tsukuba-shi Ibaraki-ken, 305-0801
B) Japan Atomic Energy Research InstituteTokaimura, Nakagun, Ibaraki-ken, 319-1195
Abstract
We need to control a lot of Klystrons in J-PACK Linac. The control of Klystron P.S., RF, Tank and Tuner areperformed by PLCs (Programmable Logic Controller) and TPs (Touch Panel) which are installed in the Klystrongallery. All PLCs are connected with each other through the FA-Link and share all signals. They are connected to theupper control system via a network. These PLCs and a management computer maintain the control software via a localnetwork.

J-PARCリニアックのPLC制御システム
１．はじめにJAERI−KEKとのプロジェクトJ-PARCは400MeV陽子リニアック、3GeV、50GeVシンクロトロンから構成される。リニアックでは200MeVまでは324MHzクライストロン(Klystron)20本、及び4個の固体アンプを使 用 し て ビ ー ム を 加 速 し 、 400MeV ま で は 972MHz
Klystron26本を使用してビームを加速する。ここでは200MeVまでのPLC制御システムについて述べる。

２．PLC制御システム
基本的にリニアック運転に必要な各パート毎にPLCを配置し、PLCによる、リニアックの統括制御を行う。各パートとして、電源制御、RF制御、TANK制御、TUNER制御に分け、PLC-CPUを割り当て処理を行う。この４つのパートを１ブロックとして、５ブロックでリニアックの200MeVまでの制御を行う。これによりシステムを容易に構築することができる。
ブロック毎の各パートのPLCはFAリンクH（トークンバス1.25Mbps）接続により信号の共有を図っている。
各PLCの親機(PLC-CPUを持つ盤)と子機（I/Oユニットだけの盤）間は光FAバス2(10Mbps)によるループ接続である。図1にPLC CONTROL SYSTEMを示す。すべての操作用タッチパネル(TP)にローカル/リモー
トの切り替えスイッチを付け、操作はTPだけ可能とする。よって現場優先となる。また、PLC実行速度
は 10msec/scan 以 下 で 各 パ ー ト 間 信 号 認 識 速 度 は100msce以下である。
写真１は電源制御用遠隔制御機である。これは前面にTPをつけ、PLC盤を内臓する。汎用性を持たせ、パートにより内部PLCユニットの組み合わせを変えて使用する。

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図１：PLC CONTROL SYSTEM

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２．４TUNER制御
PLC内臓型コントローラユニットで２個のチューナーを制御する。１個のPLC-CPUでコントローラユニット４台を制御する。よって１台が親機(TN-PLCM1)で他３台が子機(TN-PLC-S1..3)となる。

３．PLC Local Network
図２にPLC Local Networkを示す。PLC及びTPはすべ て Ethernet に 接 続 す る 。 PLC と TP 間 は Local
Networkを通して通信する。すべてのPLC親機盤には２個のEthernet(10/100Mbps)ユニットを置き、１個は 上 位 制 御 シ ス テ ム で あ る EPICS シ ス テ ム の VXWORKS IOCに接続する。２個目のEthernetユニット
はLocal Networkに接続する。完全専用NetworkにすることでNetworkがらみのトラブルを軽減することができる。
中央制御室には、メンテナンスマシンとしてPLC、
TP Editor 、 Operation 、 Database Server 、 Wab
Serverを置き、常時監視及び、メンテナンスを行う。
中央制御とKlystron Gallery間は光Ethernetで接続し、各ブロックに１本、光Ethernetを引く。またブロック内は各Klystronの制御ラック列にスイッチ
ングHubを置きPLC、TPに接続する。

写真１a：遠隔制御機のTP

写真1b：遠隔制御機内部のPLC２．１電源制御
電 源 シ ス テ ム は 110kV 高 圧 電 源 (HV) と ４ 本 のKlystronから構成され、HV、Klystron各場所に制御盤があり、各々PLC(CTL1)により制御されている。
これらのPLCをハードとみなし、制御用PLC(CTL2)とI/O 接 続 す る 。 こ の PLC 構 成 は 親 機 (PS-PLC-M1) とKlystron用子機(PS-PLC-S1..4)４台と高圧電源用子機(PS-PLC-S5)１台からなる。操作用タッチパネル(TP)は各Klystron電源制御ラックに２個づつ、計８個 置 い て い る 。 各 TP は 高 圧 電 源 及 び 、 ４ 本 のKlystron操作が可能である。しかし、選択ロック機
能があり、そのTP以外操作不可能となる。
２．２RF制御
RF 制 御 PLC は リ ニ ア ッ ク の 共 振 空 洞 の た め のKlystron、及び固体アンプに供給する高周波位相制
御、振幅制御を行う。このPLCは親機(RF-PLC-M1)と子機(PF-PLC-S1..3)からなり、４本のKlystron（または固体アンプ）の制御を行う。TPは各RF制御ラックに１個置いている。
２．３TANK制御
空洞の温度及び冷却水の監視操作と真空関係（真空度、真空ポンプ、バルブ）などの制御を行う。
このPLCも基本的にRF制御用PLC構成と同じである。

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図２：PLC Local Network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)

４．メンテナンス

５．終わりに各PLCの監視としてPCマシンにNetworkDDE Server、 故障時間の短縮を図るため、システムは簡易的な及びPLC制御監視ソフトを置き、すべてのPLCを監視ものにし、交換を容易にする。故障箇所を容易に判する。また、メンテナンス時は運転操作も可能とす
断するためにI/Oの切り離し箇所を明確なものにする。図３はPLC制御監視ソフトによるメイン画面でる。
ある。画面内ボタンをクリックすることにより細部操作画面、及び各部アナログモニタトレンド画面に参考文献飛ぶことができる。また、このソフトは容易に操作[1] E.Kadokura, et al., “ The improvement of the KEK PS
画面、モニタ画面等を追加することが可能である。
control system ” International Workshop on Controls for
TPに関してもWeb Serverを置き、すべてのTP画面
Small-and Medium-Scale Accelerators (IWCSMSA96)のモニタを可能とする。PLC、TPソフトはブロック
KEK,Tsukuba,JAPAN November 11-15,1996
毎に変えないで共通なものにする。上位制御システ[2]
M.Kawamura, et al., “JAERI-KEK統合計画リニアック
ム用PLCのID、IPはPLC制御監視ソフトにより各PLC
用クライストロン電源システムの開発”,Proceedings ofのデータメモリに自動的に書き込む。
ththe 26 Linear Accelerator Meeting in Japan, Tsukuba,
Aug.1-3, 2001

図３：PLC制御監視ソフトによる200MeV
Linacメイン画面

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