Département d'Ingénierie des Systèmes

Approche scientifique

Moyens d'investigation

Expérience acquise sur le bus PCI par le LEI : Expérience "ions lourds" et Herschel.
Savoir-faire acquis par le SIS sur l’instrumentation des projets du SACM et sur les projets associés au LHC.


Instruments

Les frontaux d’instrumentation partagés sont destinés :
- aux systèmes de contrôle commande et d’instrumentation des expériences cryogéniques pour la physique et les grands instruments;
- à la supervision de paramètres électroniques spécifiques et à la mémorisation des informations sur trigger externe (système d’acquisition des systèmes de protection d’aimant supraconducteurs par exemple).


Spécificités Le frontal est destiné à faire cohabiter du matériel spécifique et du matériel industriel.

Contribution du Dapnia

Responsabilités scientifiques et techniques

Etats et perspectives

Dates importantes - 30 Octobre 2002 : CSTS du SIS présentation des axes de R&D du service
Juin 2003-Septembre 2003 : Stage de C. Lesage sur la faisabilité technique du principe du frontal à l’aide de cartes industrielles standards dans un châssis cPCI 6U.

-Décembre 2003, les résultats obtenus lors des essais montrent que les cartes industrielles équipées de buffer de taille respectable permettent de réaliser les fonctionnalités d’automatisme mais pas celles d’acquisition rapide sur évènement. L’orientation de la R&D va vers le bus PCI pour des raisons de coût de la solution technique. Le choix du PC apparaît un point crucial qui devra être étudié en 2004. La réalisation d’une carte prototype au format PCI est décidée.

- 14 Janvier 2004 : Présentation du principe et de l’architecture des frontaux aux ingénieurs électroniciens de FZK (Allemagne) dans le cadre d’une réunion de collaboration possible sur la machine ITER.
- 5 Février 2004 : Réunion bilan sur les travaux de R&D sur les frontaux su SIS

Octobre 2007: En 2007, l'acquisition de buffers générés par les cartes lors d'un évènement externe a été validée. Un test en grandeur réelle avec un pc industriel équipé de 8 cartes de 16 voies (128 voies au total) avec une acquisition à 10 Khz et un buffer temporel sur 700 secondes est fait. Le délai pour remonter ce très gros volume de données au système de supervision général est de l'ordre de 50 minutes, durée qui devra être réduite. La remontée des informations au système de supervision est réalisée alors que l'acquisition à 1 KHz permanente continue à fonctionner. Des essais ont également montrés la faisabilité du transfert à 50 mSecs sur le réseau de terrain FIP de l'acquisition permanente. Un bornier

Perspectives En 2004-2005 : étude et réalisation d’une carte prototype au format PCI permettant de faire l’acquisition simultanée de 16 voies de mesure tension ou courant. Un buffer interne permet un séquencement de lecture par le bus à 1KHz, fréquence standard en automatisme. En cas d’évènement externe (Trigger), la carte mémorise les informations acquises avant et après le trigger (buffer tournant). La fréquence d’échantillonnage des signaux est alors de 20 KHz. La carte devrait être réalisée à l’automne 2004 et finalisée en début 2005. En fonction des résultats obtenus, une phase de réalisation de 3 autres cartes pour constituer un frontal d’instrumentation dans un PC industriel sera ensuite débutée.

En 2005-2007 : choix matériel pour le PC industriel, pour le système d'exploitation embarqué, pour le support remplaçant le disque dur (mémoire Flash). Développements logiciels pour la gestion des cartes, pour le dialogue sur le bus de terrain et pour la présentation des données (interface homme-machine).

En 2008 : implantation d'un frontal composé de 8 cartes analogiques 16 voies et d'une carte réseau FIP sur la station de tests réalisées pour l'aimant ISEULT (station SEHT). Développement d'une carte digitale 32 voies digitales isolées avec le même principe que les cartes analogiques. Paramètres du frontal : echantillonnage des données à 1 KHz, rapatriement des données sur le réseau de terrain FIP toutes les 50 mSecs, buffer de données en cas de quench sur 700 Secs (128 voies 16 bits à 1 KHz pendant 700 Secs soit de l'ordre de 170 Mo de données). Etude de la faisabilité de l'implantation de frontaux sur la station de l'aimant ISEULT, station en cours de développement pour une mise en route en 2012.

Bilan scientifique et technique Les résultats obtenus sont préliminaires et des points techniques clés comme le choix du PC, de son O.S., des composants d’interface avec le bus du PC sont encore à valider. L’année 2005 devrait permettre de valider le principe et de permettre la mise en place sur une expérience pour test en vrai grandeur.

Faits marquants Validation de la possibilité d’utiliser des cartes industrielles possédant un buffer important pour l’acquisition d’un trafic lent pour l’automatisme.

Contact Frederic MOLINIE