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P.Rommeluère Journées du Réseau des Technologies du Vide - 01/10/10 - IEMN 1/18
Architecture de la sécurité et du pilotage du vide au synchrotron SOLEIL
P.RommeluèreGroupe Ultra-vide / Division technique
En collaboration avec les groupes ICA & ECA A.Buteau, P.Betinelli
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Sommaire
1. Design matériel du contrôle/commande du vide
2. Stratégie de pilotage et intégration dans le système informatique général
3. Performances & Fiabilité
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Design matériel du contrôle/commande du vide
Equipements NombreVanne Electropneumatique 138Pompe ionique 489Jauge Penning 131Jauge Pirani 165Jauge Bayard Alpert 82RGA 42Debimetre d'eau 160Thermocouple 657Sublimateur de Titane 128Groupe de pompage mobile 24Baie d'étuvage mobile 10
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Règles de base pour le design matériel
• Pas d’électronique dans les environnements àrayons ionisants
• Regrouper les contrôleurs d’équipements par zones fonctionnelles– Les contrôleurs relatifs à des équipements du vide situés
entre deux vannes sont placés dans une même baie.
• Minimiser le nombre de modèles d’équipements
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250 l/s
120 l/s
120 l/s
250 l/s
400 l/s
120 l/s
BA PI
T°DEB
DEB
Ion pump
Titanium sublimator
Water flow meter
Electropneumatic valve
Pirani Gauge
ThermocoupleT°
DEB
BA
PI
Hot cathode Gauge
DEB
DEB
Vacuum Controllers
19" rack
Technical gallery
Ring tunnel
•Equipements dans le tunnel de l’anneau
•Contrôleurs dans des baies 19” de la galerie technique
•Connections réalisées par des câbles appropriés à travers le mur du tunnel
Design matériel: Méthode de regroupement des contrôleurs d’équipements
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Liens entre les contrôleurs et le réseau de pilotage
Réseau de pilotage (Ethernet)
ProfibusPLC
Baie 19’’
RGA
Contrôleurs d’équipements du vide
~80% des équipements du vide sont compatibles
Profibus
Analogique: mA/ mV ou 0-10V
Numérique:0/24V DC
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VARIAN
Contrôleur pompe Turbo
Navigator /HT /ICE
OerlikonContrôleur
1 jauge IM540
VARIAN
Contrôleur pompe ioniqueDUAL
Adixen
Contrôleur 6 jauges
ACM1000
SEIKO/SEIKI pour Edwards
Contrôleur pompe turbo
STPxxx / SCU
PfeifferContrôleur 4 jauges
TPG300A
Adixen
Marque
Contrôleur pompe turbo
ACTxx
Modèle
MKSContrôleur 5 jauges
HPS937A
MarqueModèle
Equipements compatibles Profibus utilisés à SOLEIL
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Intégration en baieAutomate programmable (PLC)•Compact
•Modulaire
•Dédié
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Intégration en baie
Avantages des bus de terrain•Réduction du câblage
•Rapides (Profibus=12Mbs)
•Robustes et extensibles
•Signaux et données disponibles sous forme numérique
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Stratégie de pilotage et intégration dans TANGO
Des niveaux de contrôle différents pour:
1. Assurer la sécurité du vide
2. Permettre une ouverture vers des équipements autres que ceux du vide
3. Permettre un pilotage facile pour les opérateurs et utilisateurs avec leur propres applications
Pr io
r ité
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Assurer la sécurité du vide : Principe
Profibus
Echange de données continu
1)Les données des équipements sont lues via Profibus ou via des cartes d’acquisition dédiées
2)Traitement local des données par le programme interne au PLC. Prises de décisions si nécessaire
3)Commandes envoyées aux équipements
PLC
Réseau de pilotage EthernetLe même
programme est continuellement
exécuté par le PLC et prend de manière
autonome les décisions pour
assurer la sécuritédu vide
• Profibus est rapide et robuste.
•Temps de cycle moyen du PLC <50ms
• Possibilité d’utiliser des ‘interruptions’ sur des E/S numériques pour diminuer le temps de réponse.
• Le programme fonctionne indépendamment de l’état du réseau de pilotage Ethernet
Cycle PLC:
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Assurer la sécurité du vide : Définition et programmation des règles
1) Rédaction des règles sous forme de logigramme
Exemples:–Fermeture des vannes amont et aval de la pompe ionique dont la pression dépasse un seuil d’alarme–Inhibition de la haute tension des pompes ioniques si les jauges Pirani mesurent une pression supérieure à 10-3 mbar
2) Programmation dans l’automate à l’aide du langage dédié
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Interlock de position du faisceau
(16 PLCs)
Dorsale du système interlock de la radiofréquence17 distribués autour du Booster et de l’anneau de
stockage équipés de processeurs booléens pour assurer une réaction rapide
Moniteur de courant(2 Racks)
Interlock du vide(60 PLCs)
Interlock d’instabilité(1 PLC)
Interlock de moniteur de rayonnement visible
(1 PLC)Signaux 0/24V DC
Ouverture vers d’autres équipements que ceux du vide
Coupure de la cavitéRF
Indication de l’état, de la position et de la priorité des interlocks via une application de
supervision dédiée
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Postes serveurs TANGO:•Hébergement des ‘Device Servers’•Hébergement des bases de données statiques et historiques
Valve DeviceServer
PumpDeviceServer
Contrôleur de jauge
Ethernet
Gauge DeviceServer 3
Profibus
Protocole SIEMENS S7
PLC
Intégration TANGO : Depuis les échanges de données bas niveau jusqu’à la supervision
Protocole TANGO
Postes clients
Outils TANGO génériques
Superviseur mono-device ATKPanel
Archiveur + extracteur MAMBO
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Pluralité des applications de supervision
GlobalScreen :Supervision du vide d’une cellule
Librairies TANGO sont disponibles pour différents environnements de développement (LabVIEW, GlobalScreen, MathLab, Python,…)
LabVIEW: Adapté au besoin de tracés synthétiques (Exemple, toutes les pompes
ioniques en un écran)
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Performance & Fiabilité
• Le dispositif fonctionne depuis 2006.
• Environ deux interlock par mois (Pression, surchauffe)
• Un seul faux positif
• Supervision toujours en développement
• Besoin de plus de commandes groupées
• Configuration ‘en un clic’
• Les outils d’archivage et de visualisation des données sont très utiles pour les diagnostics
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Fuite importante due à une déformation thermique d’une bride en cellule N°3
Pression d’alarme atteinte sur une pompe ionique de la cellule 3
-> Fermeture des vannes secteur des cellules 2, 3 et 4 (étanchéitéen 3 secondes max)
La pression continue de croitre dans la seconde partie de la cellule 3 (à cause de la fuite), mais décroit dans la première partie et dans la cellule 4
Presque aucune effet sur la cellule 2
Cell #2
Cell #3
Cell #4Position de la fuite
Performance & fiabilité: Exemple de la fuite du 6 O ctobre 2006
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Détail du mouvement d’une vanne secteur:
1. Mouvement des doigts RF: ~0.5s
2. Mouvement du corps de vanne:1.5 à 1.7s
3. Etanchéité assurée après 3s
-> Le faisceau est tué avant de frapper le corps de vanne
Performance & fiabilité: Exemple de la fuite du 6 O ctobre 2006
PLC du videPLC de la dorsale
du système interlock
Alimentation cavité RF
Indicateur de position de vanne secteur
Signal0/24V DC
Signal0/24V DC
FaisceauSignal0/24V DC
Signal HF
30 to 50ms 1ms 360µs<1msRF stopped by interlock system
Faisceau tué et perdu dans la chambre à vide
Signal somme (Proportionnel au courant stocké)
Position du faisceau (Mesuré par les BPM)
RF coupée par le système interlock
tours
Faisceau stocké dans l’anneau
Bruit sur les BPM en l’absence defaisceau
(mm)
Entre l’interlock RF et la perte faisceau, les électrons font environ 300 tours, ce qui correspond à 360µs
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