2015 Fiscal Year Research-status Report
大強度ビームラインにおけるビーム軌道自動制御システムの研究
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26800153
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| Research Institution | High Energy Accelerator Research Organization |
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Principal Investigator |
上利 恵三 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 技師 (30391741)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 大強度ビームライン / ビームライン制御 / 電磁石電源 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
この研究の目的は安定・安全・高速な動作をするProgrammable Logic Controller (PLC)を用い加速器施設の常伝導電磁石用直流電源を自動制御するシステムの開発である。
近年、J-PARC、LHCそしてILCに代表される大強度ビームラインで電磁石は大電力で運転・制御され、電源の故障や設定値の誤入力により、ビームが短時間に取り出されたり、あらぬ方向に偏向したりすると加速器機器や施設が多大に放射化や発熱するため、電源制御システムは非常に重要になっている。本研究は加速器や大型実験機器で分散制御システムを開発・実装するのによく使用されるExperimental Physics and Industrial Control System (EPICS)によりビームプロファイルをPLCに取り込み、ビーム軌道を計算し、電流・電圧の設定値を各電磁石用電源にフィードバックすることによりビーム軌道自動制御システムの構築を最終目標とする。もしこの研究が成功するのであれば、世界中の大強度加速器ビームラインは安全で安定した電源制御システムを構築できる。
これまで電磁石用電源の調査を行った。電磁石用電源は電源単体と制御システムで分割され、その間では電源のON・OFF、電流・電圧設定値、電磁石の極性、インターロックなどの情報が通信している。制御システムの構築を行うため、PLCと電源間の配線を行い、電源を制御システムで遠隔操作するためのPLCのプログラムを作成した。このプログラム作成後、実機電源でプログラムを試験し、問題なく電源を制御システムで遠隔操作・制御できたことを確認した。また電磁石用電源の設定値やビームプロファイルをPLCへ取り込むEPICSプログラムは現在作成中である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
当該年度の研究によりPLCの電源制御プログラムはほぼ完成したが、ビームプロファイルや電源の電流・電圧の設定値を取り扱うEPICSのプログラムが完成できなかったため。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度は最終年度であるためこの研究を完成させる。
まずPLCで構築した電源制御システムを実際の電源で試験し、遠隔からの電源のON、OFF、設定値に設定できるかなどを調査し、制御プログラムを改善する。
またEPICSのプログラムによりビームプロファイルモニタにより得られたビーム中心位置、幅などを取り込む。取り込まれた値を用い、軌道計算を行うPLCのプログラムを作成する。
最終的に実際のビームラインでこのシステムを試験を軌道を自動制御できるか確認し、国内や国外の学会で発表する。
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| Causes of Carryover |
EPICSのプログラムが未完成で、当初予定していたタッチパネルやパーソナルコンピュータの購入を先送りしているため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度にEPICSのプログラムを作成するために必要なパーソナルコンピュータやPLCのコントロールに必要なタッチパネルを購入予定である。
また必要最低限な電源の安定度がPLCのアナログ出力モジュールで得られなかった場合は外部機器で高精度で電圧・電流を供給するソースメジャーユニットを購入する予定である。
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