電磁石電源の制御
Magnet PS Control

  • SPring-8 Storage Ring （蓄積リング）の電磁石電源は全てVME-- RIOで制御している。

    VME Rack     		　　
    in the Steering Magnet PS Room

  • このRIOシステムは 1 Mbps の通信速度でVME のRIO Master Card のメモリーDataを　0.2 mS/Ch でRIO Slave CardへコピーするField BUSシステムであるためソフトウェアの構造を単純化できる。
  • 光ケーブルを使うことにより、耐ノイズ性、絶縁性、信頼性を確保している。 （このRIOシステムはSPring-8 内のビーム診断系、真空系、及び一部のＩＤ制御でも利用している）


  • 全てのSR 電磁石電源は４台の VME （HP-RT）で制御されている。 この４台のVME はリング棟の４カ所の電源室に配置され、 FDDI ーEthernet 経由で上位計算機 (Unix WS) と接続されている。 VMEシャーシに入れたMaster Card から光スターカプラ（ Branch ）で（８ポート/ Card）分岐してRIO Slave Card に接続される。


    ＱＰのRIOカード ( Type-B)     		　
    ＳＰのRIOカード ( Type-B)

  • １匡体に沢山のRIOスレーブカード( Type-A) が入るSTP電源の場合は、光スターカプラ（ Branch ）がSTP電源匡体側に収容される。（下図）


    STP電源（左）     		　　
    STP背面（スターカプラ上部）
    光ケーブル　--- 　StP 各UNIT
    　　

    • RIO pin assign Table

    VMEｰ RIO 制御Network　と　冷却水インターロックシステムの関係


    Magnet冷却水の流量チェッカや温度Switchはインターロック用ＰＬＣで電源にハードワイヤ接続される。


    ＰＬＣスレーブ局（２４台/保守通路全周）黄色ケーブルは磁石冷却水流量ＳＷ・温度ＳＷに接続




    ＜参考 文献＞ Engineering Note （1994.Jun 14　武部英樹著）より
    　

    ＶＭＥ用リモートＩ／Ｏシステムの特徴
      ＶＭＥシステムは近年、ＦＡなどの分野で急成長した計測制御装置で加速器の制御装置としても、ＣＥＲＮやＥＳＲＦ、ＳＰｒｉｎｇ−８、ＫＥＫ等でも推奨され、使用されている。　非制御装置までの距離が２、３ｍを越えてＶＭＥモジュールから信号線をのばすときに、回りがノイジーな環境であった場合、シールド線等を使って、対処するが、もし、ここに光ケーブルを使って、何十ｍものばせると便利であり、また、信頼性も向上する。　光ケーブルは近年、安価なものが出回ってきており、ＶＭＥーＣＰＵから Field Bus として光ケーブルを用いたＩ／Ｏ延長システムが使いやすい。これをＶＭＥ用リモートＩ／Ｏシステムと呼ぶ。

    1)　Master Card (RIO Controller)
      ＶＭＥモジュールのRIOコントロール 用 Master Card（１〜２スパン）からRS485＋HDLC の規格を使い、光ケーブルと８ポートスター型の Branch を通してＲＩＯモジュールへ継ぐ。

    2)　Branch Rack 、光ケーブル
      Master Card　からGlass Fiber Cableで来たものを、８本の Glass Fiber Cable へ分岐するためのBranch カードを設ける。Branch カードは VME とおなじシャーシサイズのBranch Rackに収納され、 Data Busと電源を後ろから供給され、複数枚のカードがさされた Branch Rack として８〜６１分岐装置として利用される。 VME シャーシに空きスロットがある場合はBranch カードをさして電源をVMEから供給されて使用することも出来る。　光ケーブルの両端には Dupont 社製のＤＬコネクターを使う。

    3)　ＲＩＯ（スレーブ）カード
      ＲＩＯカード（スレーブ）は、光ケーブルを通じ、Master Cardと通信し、被制御対象へ接続される。　被制御対象へ直結することにより，コネクター接点数も減少し，信頼性，保守性，が格段に向上 特に、Q-A用のものは、FloatingしたＤＣ電源を供給されれば、DAC出力を直結でき、電源側のＩ／Ｆ，部品を省略できる。
      各Ｉ／Ｏへの出力のスピードは、Magnet-P.S.のステップ制御を考え、１ポート（１６ｂｉｔの同時性は△ｔ＜５μｓ ）出力が、５ｍＳｅｃ以下とし、４〜６０ポートへ２０ｍＳｅｃ内で、ほぼ同時に電流セットが可能であれば良い（放医研向のＲＳ４８５のMulti-Drop方式では１ボード ０．２ mS 以下，６２ボード接続で　１サイクル　１２ｍＳである）。

      RIOボードは、DAC，ADCをVMEから絶縁する必要が多いため、電源は制御対象機器からDC５Ｖ，±１５Ｖを供給する。

      RIOボードのプリント基盤は、Type-Ａ，Ｂ，Ｃ の ３種類。
      （その後、Type- Ｄ，E，Fが設計されて 6 種類）。

      各I/O入出力の仕様は以下のとうりである。
      （第１表）

      Typeサイズ DI ADC(bit/ch) DO DAC Devices
      A Single 8 16*1 8 16 QA,St-P
      B Double 32 32 B,Q,Sx-P
      C Double 32 16b * 16 ch 32
      D Double 32 32
      E Double 32 32

      Glass Fiber Cable (Dupont Co.), DL コネクター付き、（５０００円〜／５ｍ、３８０円／ｍ）
      サイズ：Single: はVME Single height Sizeと同じ、また、Double:はVME Double height Sizeと同じ。

      Type-Ａ は QA , 及び， StP 用（６００枚）であり，コスト、サイズを最小にしている。
      I/O入出力の仕様は以下のとうりである。
      • DAC ; 16bit (0〜10V、±10Ｖ、叉は、±1Ｖ)　
      • DI ; Photo-Coupler 入力 8点　
      • DO ; Photo-Coupler 出力 8点　
      • ADC * ; 16bit (±０.１、±１、±10V)　２重積分型。


      RIO Type-A is installed into the St-PS, QA-PS units




      Type-Ｂは３２ Bit ＤＩ・ＤＯのPhotoCouplerで信号を取り込むカードで、Ｂ，Ｑ，Ｓ等の大きな電源 （ADC、DACはB, Q, S,- 電源内部に内蔵している）を制御している。
    • DI ; Photo-Coupler 入力 ３２点　
    • DO ; Photo-Coupler 出力 ３２点　



      RIO Type-B is installed into the BP, QP, and SxP units


      This is a Proto-type B model.


      Type-Ｃは１６ｃｈMPX付きADC等で水温、真空度等のアナログ信号を取り込むカードである。

      Type-D, E, F はモニター系等の信号を取り込むカードである。

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    takebe@sp8sun.spring8.or.jp Mar 19,1996