Development of a 3D DCS System

Transcript

1 Development of a 3D DCS System 16/09/2015

2 Outline Το πείραμα ATLAS Σύστημα Ελέγχου Ανιχνευτών Αναβάθμιση του NSW Configuration tool - Primary Panel Integration Demo 2

3 CERN Η αποστολή του CERN Να δημιουργήσει γνώση Να ανακαλύψει νέες τεχνολογίες τόσο για την φυσική (ανιχνευτές) όσο και για την κοινωνία (ιατρική) Να εκπαιδεύσει τους επιστήμονες και τους μηχανικούς του αύριο Να ενώσει ανθρώπους απο διαφορετικες χώρες και κουλτούρες Δημιουργήθηκε το 1954 (Επέτειος 60 χρόνων!) 3

4 LHC Ο LHC είναι ένας συγκρουστής πρωτονίων, δύο δαχτυλιδιών αποτελούμενα από τόξα μήκους 3.3 km που συνδέονται με ευθύγραμμα τμήματα 528 m 27 km μήκος, πίεση κόντα στο απόλυτο κενό, θερμοκρασία -271,3 C 1232 μαγνήτες δύο πόλων και 392 μαγνήτες τεσσάρων ~120 ΜWatt κατανάλωση ισχύος Συγκρούσεις γίνονται σε τέσσερα σημεία. (ATLAS, CMS, ALICE, LHCb) 4

5 ATLAS Το μεγαλύτερο από τα 4 πειράματα του LHC 7000 τόνους, 46 m μήκος, 25 m πλάτος, 100 εκ. κανάλια readout 1 δις συγκρούσεις ανά sec Περιέχει 11 συστήματα υποανιχνευτών διαφορετικών τεχνολογιών Απασχολεί περισσότερους από 3000 φυσικούς και μηχανικούς Βρίσκεται σε διαδικασία παύσης λειτουργίας και αναβάθμισης 5

6 ATLAS 6

7 Αρχιτεκτονική του ATLAS DCS 7

8 WinCC-OA Το back end του DCS είναι SCADA software που τρέχει στα stations Το WinCC-OA κατασκευασμένο από την ETM, είναι εργαλείο κατασκευής συστημάτων ελέγχου, που εμπορεύεται Siemens Eπιτρέπει τη διασπορά του ελέγχου PVSS == WinCC-OA Α"ό την ε"ίσκεψη Control Room 8

9 WinCC-OA Πως μοιάζει ένα σύστημα SCADA; C like scripting Layer driven managers Σύνδεση όλων των υποσυστημάτων μέσω του Distribution manager 9

10 WinCC-OA Πως μοιάζει ένα σύστημα SCADA; C like scripting Layer driven managers Σύνδεση όλων των υποσυστημάτων μέσω του Distribution manager 10

11 JCOP - FSM Τι είναι το JCOP? (Joint Controls Project) Σύμπραξη των 4 πειραμάτων με σκοπό την μείωση του κόστους ανθρώπινων πόρων για την παραγωγή και χρήση των συστημάτων SCADA Τι είναι η FSM? (Finite State Machine) Μια ιεραρχική δομή - Αφαιρετική αναπαράσταση του πειράματος. Σε τι κατάσταση βρίσκεται, αν λαμβάνει δεδομένα, αν εχει κάτι χαλάσει, πως αλλάζει από την μία κατάσταση στην άλλη SMI+ (State Machine Interface): είναι ένα εργαλείο για να δημιουργηθεί μία FSM και ένα σύστημα ελέγχου απαραίτητο καθώς αυξάνει το μέγεθος του μηχανήματος STATUS 11

12 FSM Hierarchy Operator GCS Operator LCS 1. 2 TTC TTC 1.N N.1 LCS LCS Sub-sys 1 Dev 2 LCS N.1. 1 N.1. 2 Dev Dev Sub-sys Dev STATUS... TTC 1. 1 SCS N STATE TTC... SCS 2 Commands SCS Dev 3 Dev 4 Dev 5... N-1 N 12

13 ATLAS FSM Panels 13

14 LS1 - Upgrade Period 14

15 NSW Upgrade Κίνητρα Αναβάθμισης Υψηλότερη φωτεινότητα σημαίνει και υψηλότερο background rate, άρα και υποβάθμιση επίδοσης ανίχνευσης Συμμετοχή στο L1-trigger για αύξηση της αποδοτικότητας και μείωση του trigger rate απο KHz/cm2 στα 20KHz/cm2 15

16 NSW Layout - MicroMeGaS Υψηλή χωρική διακριτική ικανότητα (<100μm) Καλή ικανότητα διαχωρισμού τροχιών (~0.5 mm readout pitch) Εξαιρετική ικανότητα λειτουργίας σε υψηλούς ρυθμούς hit stgc stgc MicroMeGaS 16

17 Resistive MicroMeGaS Μικρή περιοχή ενίσχυσης (128 μm) Χρήση μονωτήρα για αποφυγή sparks και dead times Έχει αναπτυχθεί από το MAMMA collaboration δηλαδή και από την ομάδα μας! 17

18 DCS Upgrade Μεταφορά στο WinCC-OA των υπάρχοντων projects Μεταφορά σε OPC UA από OPC DA Νέα DCS για τους νέους ανιχνευτές 18

19 3D DCS - NSW Απλή αναπαράσταση Γρηγορότερη ανίχνευση προβληματικών multiplets Διαισθητική χρήση Εύκολη εγκατάσταση στο υπάρχον DCS του ATLAS Version

20 Διαστάσεις & Συντεταγμένες Επίκαιρες διαστάσεις και συντεγμένες από το stgc & MM Parameter Book Αποθήκευση των δεδομένων mapping σε Datapoints στην βάση δεδομένων του WinCC-OA 1920 DPEs 37 MB Δομή του Datapoint Type που χρησιμοποιήθηκε ATL_MMGQuadruplet 20

21 Ονοματολογία & Δομή DPT MMG για τους MicroMeGaS (λόγω σύμβασης) 21

22 Configuration Tool Ένας μικρός wizard για την παραμετροποίηση των quadruplets Ομαδοποίηση σε tabs ανάλογα με το μέγεθος του wedge Απλότητα, αποδοτικότητα Πρόληψη και διαχείρηση εσφαλμένων δεδομένων 22

23 Main Panel 3D πλοήγηση (+seek to quadruplet) Διαισθητική χρήση Πληροφορίες για τα HV, LV, Gas, Temp, Magnetic Field ανά quadruplet Ελάχιστη απαίτηση λειτουργίας η FSM των παραπάνω συστημάτων, όχι τα DPTs και τα DPs No hardware, no problem 23

24 Η συνάρτηση περιστροφής Ανακτά raw data από την mapping βάση Υπολογίζει της βασικές διαστάσεις που θα περάσουν στο επόμενο στάδιο Δημιουργεί τους βασικούς πίνακες στροφής Πολ/ζει κατά σειρά και επιστρέφει τον πίνακα περιστροφής αντικειμένου Καλεί τη συνάρτηση σχεδιασμού αντικειμένου χρησιμοποιώντας ως παράμετρο τον πίνακα αυτόν 24

25 Δυσκολίες στην ένταξη Το configuration tool wizard πρέπει να τρέχει εντός του FSM window Hardware ακόμα δεν υπάρχει Τα τελικά σχέδια για τα specifications των quadruplets είναι υπό μελέτη Το FSM-tree του ATLAS για τους MMG δεν υπάρχει ακόμα 25

26 The Chimpanzee Concept Μπορεί να συμμετέχει ως node σε κάθε FSM-tree ως Logic Unit! (chimpanzee node) H ακόμα και ως standalone Δημιουργήσαμε DPs για τα states του κάθε συστήματος (HV, LV, Gas, Temp) Δημιουργήσαμε DPs για όλα τα Device Unit Elements που παρακολουθούμε Συνδέονται με ένα dp_fct config Υπολογίζει το state του κάθε quadruplet ως συνάρτηση των states των υποσυστημάτων του 26

27 DEMO - Features 27

28 28

29 DEMO - Dp_fct config 29

30 30

31 Συμπεράσματα Τι έχουμε πετύχει; Ένα έτοιμο project για monitoring όλων των υποσυστημάτων για τους MicroMeGaS και τους stgc Κάθε υποσύστημα ανάγει την κατάσταση του ανά κάθε quadruplet Συνολική επίβλεψη του NSW ανεξαρτήτως project Mission Accomplished? Σίγουρα Όχι! Υπάρχουν ανεξάντλητες βελτιώσεις και τροποποιήσεις στα χαρακτηριστικά του project Αυτοματισμός εγκατάστασης και δημιουργία libraries Σύνδεση με το project MSW MMG και την FSM του και δοκιμές σε πραγματικές συνθήκες. Προσθήκες που αφορούν την επίβλεψη των ηλεκτρονικών 31

32 Σας ευχαριστώ! 32