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論文

実時間制御用タイミング信号発生機器の開発

赤坂 博美; 高野 正二; 佐藤 朋樹; 川俣 陽一

平成18年度名古屋大学総合技術研究会回路・計測・制御技術研究会報告集, p.106 - 109, 2007/03

JT-60のタイミングシステム(TS)は、JT-60実験運転時に各種計測・制御機器の動作に必要なトリガー信号や基準クロックを各設備に送信するシステムである。このTSを構成しているCAMACモジュールは高経年化による故障が増加している一方製造中止により保守部品の入手は不可能な状況である。また、機能面ではタイマー最大設定が65sまでというハードウェア上の制約、基準クロック1msを250$$mu$$sに分周して動作しているプラズマ位置形状制御計算機は、20sを超える放電ではその精度が問題となっている。現在、TS構成機器の上記問題を解決することを目指し、改修後のJT-60で適用可能なTSの開発を開始した。開発にあたっては2つの設計方針を採用した。(1)遅れ時間を最小にするため、タイミング信号出力の論理演算がプログラミング可能な半導体集積回路であるFPGA(Field Programmable Gate Array)を用いたシステムとする。(2)高精度化のために基本クロックを40MHzとする。本研究会では、新TSのシステム構成の検討結果と開発を開始した実時間制御用タイミング信号発生機器について報告する。

論文

FPGAを用いたJT-60タイミングシステム更新の構想

赤坂 博美; 高野 正二; 川俣 陽一

第17回分子科学研究所技術研究会報告集(CD-ROM), 4 Pages, 2006/03

トカマク型核融合試験装置JT-60のタイミングシステム(以下「TS」と称す。)は、JT-60の実験運転において各種計測・制御機器の動作に必要なトリガー信号やクロック信号の送信,放電シーケンス制御における時間基準を発信するシステムとして重要な役割を果たしている。このTSは、構成するCAMAC機器の高経年化による故障が増加し、また機能面では実時間フィードバック制御の高速化に伴い、基本クロック周期1msが既に最小周期250$$mu$$sとの誤差が長パルス放電時に顕在化するなど課題を抱えた状況である。そこで更新を兼ねて、機能面を向上させながら一方で価格を抑えたシステムの構築を目指して、TSの更新構想検討を行った。2002-2004年に制御ロジックの実行にDSP(Digital Signal Processor)を使用したVMEバスシステムによるプロトタイプを製作し機能検証を行ったが、タイミング遅れ時間を短縮させるには至らなかった。さらなる高速化を目指して制御ロジックの実行にFPGA(Field Programmable Gate Array)を用いた新システムの検討を開始するとともにFPGAについての調査を行った。本研究会では、これまでの検討結果の総括とプロトタイプ改良後の試験結果及びFPGAを用いた新システムの設計構想について報告する。

論文

新タイミングシステムの実システムへの適用

赤坂 博美; 高野 正二*; 川俣 陽一; 米川 出

平成16年度大阪大学総合技術研究会報告集(CD-ROM), 4 Pages, 2005/03

トカマク型核融合試験装置JT-60のタイミングシステム(TS)には、先進プラズマ制御のためのタイミング信号の追加,変更に即応するため高い柔軟性,拡張性が求められている。また当然新規製作時の経済性も重要である。しかし、既存システムにおける改造作業は配線の組み換え,CAMACモジュールの追加及びこれに対応したソフトウェアの変更等があり、必ずしも柔軟性,拡張性があるとは言えない。さらにCAMACモジュールの価格は高価である。これらを考慮して、現在のCAMACモジュールを中心とするハードウェア型駆動方式のTSに代わってソフトウエア型駆動方式を特徴とするVMEバスモジュールで構成する新TSのプロトタイプを開発した。具体的には制御ロジックを市販のソフトウェアで作成できること,タイミング信号伝送に光ネットワークを利用していることが大きな特徴である。現在、このプロトタイプシステムに改良を加えて実システムへの適用を検討している。本発表では、新TSのシステム構成,プロトタイプシステムから実システムに組み込む場合のタイミング信号伝送時間の改善策及び更新計画について報告する。

論文

効率的実験運転に向けたJT-60放電周期管理機能の開発

高野 正二*; 戸塚 俊之; 米川 出

KEK Proceedings 2003-16 (CD-ROM), 4 Pages, 2004/02

トカマク型核融合試験装置JT-60の運転においては、受電電力量やトロイダル磁場コイル絶縁材の最高許容温度の制約があり、運転員の監視業務の負担となっていた。その状況を改善し実験の効率化を図るために制約条件を計算機に組み入れた放電周期管理を行い、最短周期で実験運転を実施して来た。昨年、プラズマ放電時間を15秒から65秒に延伸する改造に伴い、プラズマを生成,制御するためのポロイダル磁場コイル電源では、設計限界値に近い熱負荷で運転を実施することになり、装置保全上、放電周期管理をより強化することが要請された。そこで、新たにポロイダル磁場コイル導体及び電源の熱負荷の制約条件を加えた放電周期管理機能を開発したので、本機能の概要,開発結果について報告する。

論文

Development of a new discharge control system for JT-60 with a UNIX workstation and a VME-bus system

戸塚 俊之; 赤坂 博美; 末岡 通治; 高野 正二*; 米川 出

Fusion Engineering and Design, 60(3), p.409 - 414, 2002/06

 被引用回数:2 パーセンタイル:17.07(Nuclear Science & Technology)

JT-60の実験開始以来、全系制御設備の放電制御計算機システムとして使用してきた16ビットミニコンピューターを更新した。新しい放電制御計算機システムはWSとVME-busで構成する分散処理型計算機システムとした。機能分担として、WSは、ネットワークとの接続性,ファイルシステムの管理,プログラム開発の容易性から、JT-60各設備との通信や各種演算処理,データ収集等を分担し、VME-busは、リアルタイム処理に適していることから、放電シーケンスの実行とハードウエア信号の入出力処理及び一部更新できず残るCAMACとのインターフェースを分担するものとした。このシステム更新により、データ収集等が高速となり、実験が効率的になった。また、機能追加や変更に容易に対応でき、JT-60改修後の放電制御システムの改造にも十分対応できる性能を備えたものとなった。

論文

JT-60保護インターロックVME-busシステム開発

高野 正二*; 赤坂 博美; 戸塚 俊之; 米川 出

NIFS-MEMO-36, p.443 - 446, 2002/06

JT-60保護インターロックCAMACシステムは、JT-60プラント機器の保護動作を行うハードワイヤードシステムとは別に、非標準事態信号及びその保護動作状態を運転員に通知するためのものである。本システムを構成するCAMACモジュールは製造後約18年が経過しており、維持管理が困難になりつつある。一方、上位のJT-60プラント運転状態を監視する運転系計算機システムは、ワークステーションへの更新が検討されている。そこで、本システムについても新運転系計算機システムと整合をとり、VME-busシステムへの更新を計画した。新たな保護インターロックVME-busシステムは、高速演算プロセッサ(MVME2604)とI/Oモジュールを搭載したVME-busシステムで構成し、ソフトウェアは従来の機能を維持した。本システムの開発にあたっては、システムの動作状態を通知すること、入力信号模擬装置を製作し動作確認を行うなどの工夫をした。本研究会ではシステム構成及び工夫点について報告する。

報告書

ワークステーションとVME-busを利用したJT-60新放電制御計算機システムの開発

赤坂 博美; 末岡 通治; 高野 正二*; 戸塚 俊之; 米川 出; 栗原 研一; 木村 豊秋

JAERI-Tech 2001-087, 109 Pages, 2002/01

JAERI-Tech-2001-087.pdf:6.83MB

1985年の実験開始以来使用してきた放電制御計算機システムを、2001年3月に、ワークステーションとVME-busによって構成する分散型制御システムに更新した。ワークステーションは、VME-bus及びJT-60各設備との通信と放電制御における演算処理を分担し、リアルタイム処理に適しているVME-busは放電シーケンス制御を分担するものとした。この更新により、放電制御システムの制御機能及び信頼性が向上するにとどまらず、今後のJT-60の改造にも充分に対応できるものとなった。4月からの運転は順調に行われ、データ収集速度は従来の約2倍になったことを確認した。本報告書では、新放電制御計算機システムの機能,開発上の工夫及び初期運転結果についての詳細を述べる。

論文

Remodeling of JT-60 discharge control system

米川 出; 戸塚 俊之; 赤坂 博美; 末岡 通治; 高野 正二*; 栗原 研一

Fusion Engineering and Design, 48(1-2), p.17 - 23, 2000/08

 被引用回数:3 パーセンタイル:26.46(Nuclear Science & Technology)

JT-60の放電制御系は、制御用計算機、CAMACモジュールを主要な構成機器として、約15年に渡り使用されてきた。その間、プラズマ実験の進展に伴い、種々の改造を実施してきたが、部品供給、コスト及び性能面から、限界点に到達したと云える。そこで、可能な限り低コストで、拡張性を備えた放電制御系に改造することとした。改造にあたっては、JT-60の実験停止期間を最小にするために、運転経験に基づく改良を除いて、これまでの機能を維持することを基本とした。新放電制御系は、ソフトウェア開発用のワークステーションと、実時間で稼動するVMEバスシステムをイサーネットで接続した制御システム構成を基本とした。このシステム構成により、新システムが稼動した後も、ホストワークステーションで並行してソフトウェア開発が可能となる。新放電制御系は、2001年初頭から運用開始となる予定である。

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