Как сообщили в Институте ядерной физики СО РАН, ученые разработали программно-аппаратный комплекс управления устройствами питания, предназначенный для систем Центра коллективного пользования «Сибирский кольцевой источник фотонов», который можно сравнить с нервной системой человека.
Комплекс будет управлять источниками питания магнитных элементов СКИФа, которых будет более 2,5 тысячи. Он отвечает за функционирование всех частей ускорительного комплекса, поэтому его еще называют мозгом и нервной системой установки.
Основной элемент комплекса – это контроллеры, специальные электронные устройства с собственным программным обеспечением, которые будут задавать и контролировать отработку тока для каждого источника питания по заданному сценарию.
«Основные элементы установок ускорительного комплекса – это электромагниты, которые обеспечивают циркуляцию электронного пучка в бустере и накопителе, а также прохождение частиц по каналам транспортировки, – поясняет научный сотрудник ИЯФ СО РАН Павел Чеблаков. – Ускорительный комплекс СКИФ будет включать более двух с половиной тысяч магнитных элементов, и почти такое же количество прецизионных специализированных источников питания, которые будут питать током их обмотки возбуждения. К таким устройствам на подобных физических установках предъявляются очень высокие требования по точности и стабильности отработки. Например, относительная стабильность отработки большинства источников питания для ускорительного комплекса ЦКП “СКИФ” составляет 0.01 %, а в ряде случаев этот параметр будет достигать 0.002 %. То есть, выдавая в нагрузку максимальный ток, например, 900 ампер, источник питания в течение длительного времени должен отрабатывать это с точностью лучше, чем 20 миллиампер. Промышленность не производит такие прецизионные источники питания ни в каком диапазоне выдаваемой мощности, потому что на них нет широкого спроса, но в ИЯФ СО РАН имеются все компетенции, требующиеся для их разработки и изготовления».
«В создании контроллеров участвуют специалисты по разработке электронного оборудования и специалисты по написанию программного обеспечения, – добавляет Павел Чеблаков. – Несмотря на то, что эти области смежные, все же они требуют различных компетенций, поэтому для получения хорошего продукта необходимо, чтобы у них было как можно меньше точек соприкосновения в рамках реализации проекта. В программировании это называется принципом инкапсуляции – каждый специалист видит только определенный интерфейс, который необходим ему в работе, остальная часть системы для него представлена в виде «черного ящика». Такой подход используется при разработке больших и сложных систем, он позволяет избежать запутанных связей между компонентами системы. Мы применили этот подход при разработке контроллеров, провели некую границу зон ответственности межу электронщиками и программистами, и получили хорошо работающий результат».
На данный момент специалисты ИЯФ СО РАН совместно с партнерами разработали и выпустили ряд контроллеров разных типов для работы с различными источниками питания. Их работа опробована на тестовых стендах, а также на линейном ускорителе – части ускорительного комплекса ЦКП «СКИФ», в которой формируется пучок электронов.
Разработанные в ИЯФ СО РАН контроллеры являются основной частью программно-аппаратного комплекса, который и будет управлять всеми источниками питания УК СКИФ.