LKS Laboratorij za kontrolne sisteme

Laboratorij za kontrolne sisteme je usmerjen v raziskave in razvoj novih rešitev na področju tehnologij kontrolnih sistemov.

Glavna področj delovanja:

časovno kritična omrežja (v namene doseganja boljše sinhronizacije in hkrati dobre prepustnosti prenosa podatkov z uporabo standardnih omrežnih rešitev), nadzorni sistemi za velike eksperimentalne infrastrukture (primer je ITER, prvi eksperimentalni fuzijski reaktor, kjer bodo znanstveniki optimirali možnosti rabe fuzije za proizvodnjo energije) in kontrolne sisteme za terapijo raka z delci (medicinski pospeševalniki grajeni na osnovi medicinskih varnostnih standardov).

Naše najpomembnejše konceptualne izboljšave, ki bi jih radi  intenzivno razvijali tudi v prihodnje, in znanje nadgrajevali tudi z drugimi institucijami v mednarodnem merilu, so:

  • Časovno sinhroniziran prenos podatkov preko standardnih Ethernet omrežij (z boljšimi redundancami in boljšimi determinističnimi karakteristikami)
  • Sistem zaščite naprav (to so sistemi za zaščito naprave pred nepravilnimi stanji, ki utegnejo trajno poškodovati naprave)
  • Nadzorne platforme na osnovi FPGA logike (časovno realna nadzorna platforma z nano-sekundno časovno resolucijo obdelave signalov,  vključeno implementacijo prenosnih protokolov in podporo različnim vrstam izjemno hitrih vhodno-izhodnih enot)

Naš laboratorij je sposoben izvajanja aktivnosti z vsemi široko razširjenimi kontrolnimi platformami, kot so VME, PXI in cPCI platforme, kot tudi uvajanjanja nove visoko zmogljive platforme, kot je uTCA.

Zaključeni projekti

Časovno kritična omrežja (TCN)

Cilj projekta je bil analizirati in raziskati omrežne rešitve, ki omogočajo realno-časovno  komunikacijo. Takšna omrežja so ključnega pomena, če se uporabljajo v nadzornih sistemih velikih kontrolnih sistemov, kjer je odzivnost v realnem času nujna funkcionalnost.  Taki primeri delovanja so sistemi večjih eksperimentalno-fizikalno infrastruktur kot tudi nove napredne procesne avtomatizacije industriji, kjer imamo identificiranih več možnosti za uvajanje naših inovativnih tehnologij.

Dosegli smo nove uporabne rešitve kombinacije standardnih industrijskih Ethernet komponent in inovativnih programskih rešitev.  Oblikovali smo realno-časovno omrežje, ki je temelji na izboljšanih tehnologijah, predvsem  realno časovni UDP (ang. User Datagram Protocol). Poleg tega z enako tehnologijo prenosa izvajamo t.i.  (ang.) Reflective Memory  preko Ehernet omrežja, v namene uporabe kot hitro podatkovno omrežje za izmenjavo podatkov v porazdeljenih sistemih. V namene testiranja omrežij smo izdelali tudi prototip za preverjanje časovnih zmogljivosti različnih omrežij.

 

Kontrolni sistemi za velike eksperimentalne infrastrukture (CSEI)

Projektna naloga je prilagajanje odprto-kodnih kontrolnih sistemov (pogosto uporabljeni za kontrolo pospeševalnikov delcev, kjer najpogosteje zasledimo EPICS) v namene izboljšanja delovanja za večje obsege, kar pomeni izboljšanje združljivosti, zanesljivosti in možnosti nadgrajevanja, kot tudi boljšo sledljivost pri implementacij posameznih delov.

Izdelali smo novo inovativno metodo združevanja programske kode, primerno za uporabo v velikih eksperimentalnih sistemih. Poleg smo uvedli dva nova koncepta za podporo pri tako kompleksih sistemih, kjer posamezne sestavne dele programske opreme vgrajuje mnogo dobaviteljev. Prvi koncept je t.i. Control-Box (ang.), ki je namenjen boljši sledljivosti in boljši standardizaciji sestave strojnih in programskih komponent. Drugi koncept je orodje za nemoteno delovanje obstoječih kontrolnih sestavin z integracijo novih programskih delov kontrolnega sistema. Vse te tehnologije bodo v bodoče pomembno orodje za gradnjo kontrolnih sistemov na vseh večjih eksperimentalnih infrastrukturah, kjer bo na stotine različnih projektnih partnerjev prispevalo posamezne dele nadzornega sistema, ki običajno prihajajo iz vseh delov sveta. Eden od naših pomembnih dosežkov je COBIK različica orodja CSS (Control System Studio). CSS omogoča razvoj in izdelavo grafičnih uporabniških vmesnikov, prvotno je bila zgrajena kot skupna platforma laboratorijev DESY, ORNL in BNL. Nova COBIK-ova CSS različica ima implementirane boljše možnosti razširljivosti in podporo MS SQL.

Kontrolni sistemi za terapijo raka z delci (CSCT)

Na projektu delujemo z namenom prilagoditve obstoječih sistemov iz sveta kontrolnih sistemov za velike eksperimentalne infrastrukture v namene izboljšanja  skladnosti z medicinsko varnostnimi  standardi. Želimo zajeti vse nivoje obvladovanja razvoja, vključno s programsko in strojno opremo. Naši raziskovalci delujejo na novih razvojnih tehnikah za programiranje FPGA (ang. - Field-Programmable Hate Array), in prilagajanju  uporabi v medicinskih aplikacijah. Naredili smo celovit prototip časovnega sistema z nano-sekundno resolucijo, namenjenega za kontrolo magnetov za medicinske pospeševalnike. Pri razvojnih procesih smo uveljavili inovativen pristop, ki združuje zahteve za analizo modeliranja in obvladovanje tveganj, kar je bistvenega pomena pri razvoju sledenja medicinskih projektov. Eden od naših postopkov je tudi uporaba drevesne topologije za sisteme zaščite naprav, ki je hiter in povsem programsko prilagodljiv sistem, hkrati pa  omogoča zanesljivo obvladovanje motenj z mikro-sekundnim odzivnim časom.

Razvili smo tudi programska orodja za gradnjo celostnih FPGA - VHDL aplikacij, ki omogočajo hitrejši razvoj in višjo stopnjo nadzora kakovosti. V namene hitrega preizkušanja delovanja smo zgradili univerzalno FPGA prototipno platformo, ki omogoča enostavno preizkušanje sistemov vključno z lastnimi optičnimi komunikacijskimi protokoli. Naš pomemben rezultat je tudi tehnično optimizirana nadzorna plošča skladna z medicinskimi standardi.

  

Kontakt:

info@cobik.si, 05 8500893


Vodja laboratorija:

dr. Robert Jeraj

Namestnik vodje laboratorija:

Predstavitveni video

COBIK LKS

Fotogalerija

LKS

več »