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遅い取り出し部制御
スピル制御（案）
制御グループ
＆遅い取り出しグループ
発表中川
目次
• 共通部分
– Ｔｉｍｉｎｇ
– Ａｂｏｒｔ／ＭＰＳ
– ＰＰＳ
– Ｎｅｔｗｏｒｋ
– ローカル制御室
• 電源制御
– ＥＳＳ
– セプタム
– バンプ
– 6極
– スピル
• モニタ
• ハドロン
Ｓｌｏｗ制御システム日程
Ｈ１９
Ｈ２０
Ｈ２１
Ｈ２２
スピル以外
運用
運用
製造
プログラム
打ち合わせ
開発・試験
タイミング
共通部分
完成
個別部分
拡張
運用
運用
ＭＰＳ
共通部分
完成
個別部分
つなぎこみ
運用
運用
Network
完成運用
運用
運用
電源制御
運用
共通部分（Ｔｉｍｉｎｇ）
制御へのトリガー要求（遅い取り出し）
6極電磁石
バンプ電磁石
セプタム電磁石
Gate(EQ）
Gate(RQ）
Gate(Ext 中　：FB)
Spill Mon.
2007/3/15
電源台数マグネット光トリガー光１２ＭＨｚ電気トリガー Room
2
2
2
D2
4
4
4
4
D2
4
4
4
D2
1
1
1
D2
2
2
2
D2
1
EQ,RQ
1
D2
3
D2
光トリガー/光１２ＭＨｚは、ＬＣＲ～電源棟電源内
電気トリガーは、」ＬＣＲ内の配線
共通部分（Ｔｉｍｉｎｇ）
MR GAP Short GATE
６極
バンプ
セプタム(将来)
フィードバック
スピル観測
取り出し中（？）
スピル
リング内強度
（RF）
共通部分（ＴｉｍｉｎｇーRF）
J-PARC
KEK-PS
•
18.
19.
20.
21.
FAST/SLOW GATE
BEAM + ARC
MR GAP Short GATE
LLRF Control GATE 1
LLRF Control GATE 2
Feedfoward Control GATE
Sch.
Sch.
Sch.
Sch.
Sch.
Sch.
Phase Check Trigger 1, 2, 3
MR Bucket Selection GATE
MR Injection Sync. Trigger
MR Extraction Sync. Trigger
MR Injection Kicker Trigger
MR Extraction Kicker Trigger
BEAM
BEAM
BEAM
BEAM
BEAM
BEAM
この種のデータの扱い：確認中 → すみ
Reset Vacc RF
Reset Freq.(detuning)
Detuning Frequency
Bump(ext) On
:
:
:
:
119
1.00
0.70
700
msec(P3~)
msec(Vrf.Off~)
V
msec(P2~)
RF Ｔｉｍｉｎｇ for Slow Extarction
• 18. Reset Vacc RF
:
119 msec(P3~)
RFの振幅はパターンであたえますから、このタイミングは必要ありません。
• 19. Reset Freq.(detuning)
:
1.00 msec(Vrf.Off~)
空胴には同調システムがありませんので、このタイミングも必要ありませ
ん。
• 21. Bump(ext) On
:
700 msec(P2~)
取り出しグループがどのような軌道制御を考えているか定かでありません
ので、取り出しグループに聞かれてはいかがですか。そこで、取り出し
の軌道を調整したいというのであれば、パターンんで軌道制御を行える
ようになっていますので、タイミングは必要ありません。
（吉井さんからの回答）
共通部分（Ａｂｏｒｔ／ＭＰＳ）
• 電気仕様（出力のみ）
– リレー接点（２４Ｖ、数十ミリＡ以上）
– 正常時：閉
– 応答速度：期待できる範囲で速く（数十ミリ秒）
• 処理
– 加速中：アボートと次加速停止
– 取り出し中
• 加速器側：次加速停止
• ハドロン側：次加速停止
– 磁場下げ時：次加速停止
Ａｂｏｒｔ／ＭＰＳ構成(主部）
LINAC
CCB
D3
D1
HD
D2
NU
子機としてロスモニタ入力装置あり
Abort/MPS モジュール
Ａｂｏｒｔ／ＭＰＳ
試験：秋山まとめ：里
Ａｂｏｒｔ／ＭＰＳ
試験：秋山まとめ：里
Abort/MPS 予定
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Ｈ１９
Ｈ１９
Ｈ１９
Ｈ１９
Ｈ１９
Ｈ１９
Ｈ２０
Ｈ２０
Ｈ２０
５
６
７
８
１１
１２
１
５
１２
モジュール再試作・試験
ＭＰＭＰＳモジュール仕様確定
光伝達仕様確定
ＭＲＭＰＳモジュール量産
上記モジュール設置（ターボ！）
ＣＰＬＤ，ＦＰＧＡの試験用データ作成
部分運用
アボート試験
アボート運用
共通部分（ＰＰＳ）
• 電気仕様
– リレー接点
– 応答速度：期待できる範囲で速く（数十ミリ秒）
• 信号
– 正常時出力：閉2接点
– 正常時出力：開2接点
– 動作許可入力：許可時閉
• 位置付け
– 放射線安全
– 電気安全
詳細は日を改めて竹内さんから
共通部分（Ｎｅｔｗｏｒｋ）
• 機器、ＩＯＣ（ＶＭＥ）間
– 制御用ラックのハブが取り合い点
– ハブは1000Ｂａｓｅ－Ｔ対応（ＩＯＣ側）
• ＩＰアドレス
– １０．６４．A.B
A: 機器グループ
B：通し番号
• 無線ＬＡＮ：Ｊ－ＬＡＮ＆制御ＬＡＮ
共通部分（Ｄ２ローカル制御室）
多少の変更あり
Ｄ２ローカル制御室（制御部）
制御ラック（Slow用）
• 右端
• 上から
Ether
Timing
IOC(VME)
UPS
２K
１K
３K
１K
１K
Ｄ２ローカル制御室（Ｓｌｏｗ）
• 右側上から
Hadron
Spill FB
Monitor
ESS・セプタム
• 左側上から
バンプＦＢ
予備
電源制御（ＥＳＳ）
•
•
•
•
•
•
•
ＰＬＣで電圧設定
ＰＬＣでＯＮＯＦＦ
ＰＬＣでステータス
ＰＬＣでインターロック
Ａｂｏｒｔ／ＭＰＳあり
ＰＰＳあり
位置制御機構あり（現在検討中→後で説明）
電源制御（セプタム）
• ＰＬＣで電流パターン発生（指示はＩＯＣから）
– スタートとクロックあり（但し初期にはＤＣでこれら不要）
•
•
•
•
•
•
ＰＬＣでＯＮＯＦＦ
ＰＬＣでステータス
ＰＬＣでインターロック
Ａｂｏｒｔ／ＭＰＳあり
ＰＰＳあり（放射線）
位置制御機構あり（今後の検討）
電源制御（バンプ）
• 初期：ＰＬＣで電流パターン発生（指示はＩＯＣから）
– スタートとクロックあり
•
•
•
•
•
•
フィードバック入力つき：制御部は将来
ＰＬＣでＯＮＯＦＦ
ＰＬＣでステータス
ＰＬＣでインターロック
Ａｂｏｒｔ／ＭＰＳあり
ＰＰＳなし
電源制御（ 6極）
• ＰＬＣで電流パターン発生（指示はＩＯＣから）
– スタートとクロックあり
•
•
•
•
•
ＰＬＣでＯＮＯＦＦ
ＰＬＣでステータス
ＰＬＣでインターロック
Ａｂｏｒｔ／ＭＰＳあり
ＰＰＳなし
電源制御（スピル）
• ＥＱ／ＲＱ
– ＰＬＣでＯＮＯＦＦ
– ＰＬＣでステータス
– ＰＬＣでインターロック
– ＦＢから電流値
（光デジタル信号）
– 光動作許可信号
– Ａｂｏｒｔ／ＭＰＳあり
– ＰＰＳなし
• ＦＢ
– ＩＯＣ内臓
（直接ＥＰＩＣＳでの操作）
– ＤＳＰフィードバック
– ハドロンからデジタル
化スピル情報をもらう
– モニタから強度をもらう
– Ｔｉｍｉｎｇで動作時間
モニタ
•
•
•
•
•
•
カメラ系 → Ｗｅｂ
ハドロンからのスピル信号
ハドロンからの位置情報（？）
ハドロンからのプロファイル（？）
各機器の電流測定
将来：ピンポイントロス
デジタイズ → ネットワーク
ＨＴＴＰ（Ｗeb：Ｔ－オシロスコープ）
ＣＡ（ＥＰＩＣＳ：ＷＥ）
ハドロン
• スピル信号
– リアルタイム
– デジタル化
– 2系統
– 信号源
• その他の信号
– プロファイル
– 位置
– 強度
– 評価
• 3通り程度検討中
– 経路
• 信号源→Ｄ２直接
• 受け渡し
– ＥＰＩＣＳデータ
ハドロン（Ａｂｏｒｔ／ＭＰＳ）
• 信号：光
• 接続点：Ｄ３ＣｏｎｔｒｏｌＭＰＳラック
• 信号：全体制御ＭＰＳに準じる
方法の仕様が提供されないので、技術的に確認中
ハドロン（Ｄ２での制御ネットワーク）
• 加速器のＩＰ範囲
（ＭＲのＶ－ＬＡＮのドメインを使ってもらう）
• ＣＡーＧａｔｅｗａｙでＥＰＩＣＳ通信がＨＤと可能
• ルータの設定で中央制御棟の機器、ハドロン電
源室と通信可能
ハドロンのドメインは１０．８８．＊.＊
加速器のドメインは１０．６４．＊.＊
ハドロン（タイミング）
• Ｄ３で分岐
ＣＣＢ
– ５０Ｈｚ（２５Ｈｚ）
– １２ＭＨｚ
– タイプ信号
Ｄ３
ディレー値
ＨＤ
タイミング信号
• 光
– シングルモード光伝送
• 電源室でディレーモジュールなどでトリガやゲー
トを作る。
Ｄ２ローカル制御室（ハドロン）
• 右側上から
Hadron
Spill FB
Monitor
ESS・セプタム
• 左側上から
バンプＦＢ
予備
スピル制御
• EQ & RQマグネット
• EQ ＆ RQ 電源
• フィードバック装置
H19
協力者(専門家)
協力者(専門家)
武蔵工大＋NIRS
H20
磁石設計、試作
製造
電源設計
製造
FB M2,M3 試作（NIRS) 製造
調整
EQ,FBなし
H21
設置
設置
設置
あり
H22
スピルシュミレーションの例
spill_v2_02.f
スピル制御（ EQ specification案）
○スピルの形
Qxの変化量最低0.004程度 ->安全を見て0.007とする
Missing bend region in arc (SFX7)
L=0.7m, K1=0.01 by MAD, 1.9T/m @50GeV (lattice Qの1/10)
セラミックチェンバー ,チェンバー内径φ130mm
Max磁場に対して立ち上がり下がり 0.05s
○リップル補正
QFNの場合 3x10-4 ripple Qxの変化量 0.0007 (by MAD)
Max磁場の1/10 100Hz
○EQ磁石
Eddy current効果を減らす
0.1-0.3mm鋼鈑、 inductance低減（ターン数の選択）
側板,端板の工夫
コイルの形状（ストランド線?)
(富澤)
スピル制御（RQ specification案）
空芯もしくはフェライト
Missing bend region in arc
L=0.7m, K1=0.001, 0.19T/m @50GeV (lattice Qの1/100)
セラミックチェンバー ,チェンバー内径φ130mm
応答性 5KHz (40ターン）
(富澤)
2
ESS
40
37
4
1
3
Mark-Ⅱ
既成品、比較的早期に実験
構成 C6713+FPGA既成品
システム構成
① DSPボード TMS320C6713 DSK (TI社)
DSP C6713(TI社）スターター･キット
② AD/DA ボード ORS-112
入力４ｃｈ：ADC 16bit x 4
出力４ｃｈ：DAC 16bit x 4
100万ゲートのＦＰＧＡ VartexⅡ1000-4C つき
③ 通信用IO ボード SZ130-SIL
SUZAKU-S スターターキット
イーサネット用Ｉ/Ｏ（選定中）
ハード
サンプリング周波数：225MHz
ＦＰＧＡ内でＰＳＤ処理
ＤＳＰ内で制御信号処理
ソフト
Ｃ、ＣＣＳ、ＩＳＥ、ＥＰＩＣＳ、 μCLinux
Mark-Ⅱ
① TMS320C6713 DSK
概要
高性能32ビット浮動小数点DSP搭載
Xilinx SPARTAN 3 FPGA搭載
CPU
TMS320C6713
プロセッサの最高性能
2400 MIPS , 1350 MFLOPS
クロック周波数
225 MHz
RAMのタイプと容量
8 MバイトSDRAM
ブート用フラッシュメモリー
0.5 Mバイト
ソフト
C、ＣＣＳ（Ｃコンパイラ、アセンブラ、リンカ）
Mark-Ⅱ
② AD/DA ボード ORS-112
入力４ｃｈ
16 bit [AD9260 x 4] , Up to 2.5 MSPS
4Vpp, 200 Ohm inputs
AC or DC coupled inputs
出力４ｃｈ
16 bit [LTC2602 (2ch 内蔵) x 2] Up to 625kSPS/ch
FPGA VartexⅡ1000-4C
パワースペクトル(PSD)を実時間処理
内部にメモリを確保
Mark-Ⅱ ③ 通信用IO ボード SZ130-SIL
FPGAの中にCPUコアを搭載
FPGA ：XC3S1200E-4FG320C
CPUコア：MicroBlaze
DRAM
： 16MB x 2
フラッシュメモリ： 8MB (SPI)
LAN ： 100 BASE-TX / 10 BASE-T
OS： μCLinux 2.6
Mark-Ⅱ
②
ADC
システム構成
右図参照
FPGA
(PSD, Memory)
DAC
③
FPGA
(CPU)
ハード
入力アナログ：４ｃｈ（16 bit ）、
出力アナログ：４ｃｈ（16 bit ）
サンプリング周波数：225MHz
ＦＰＧＡ内でＰＳＤ処理
ＤＳＰ内で制御信号処理
Ethernet
①
DSP
ソフト
Ｃ言語、ＣＣＳ、ＩＳＥ、ＥＰＩＣＳ
μCLinux 2.6
注：ボード上のメモリは省略
Mark-Ⅲ
②
ADC
システム構成
Mark-Ⅱと類似構成
専用ボード設計製造
③
FPGA
(PSD, Memory)
変更
FPGA
(CPU)
ハード
入力デジタル：４ｃｈ（16 bit ）
出力デジタル：４/５ｃｈ（16 bit ）
サンプリング周波数：225MHz
ＦＰＧＡ内でＰＳＤ処理
ＤＳＰ内で制御信号処理
Ethernet
①
DSP
ソフト
Ｃ言語、ＣＣＳ、ＩＳＥ、ＥＰＩＣＳ
μCLinux 2.6
DAC
注：ボード上のメモリは省略
機器運転用ソフト
• スピルフィードバック：
– 武蔵工大の学生＋中川(清道)
• その他の機器：
– ＥＰＩＣＳのレコードＤＢ
– 操作画面
– 人を付けてほしい

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