AbstractRFX employs a centralized approach to the tasks of control, monitoring, data acquisition and machine protection. In this paper we describe the requirements, the structure, the components, and the operation of the corresponding systems of RFX.To guarantee a high degree of reliability, a strict subdivision has been imposed from the very start, between the control, monitoring and data acquisition system SIGMA (“sistema di gestione, monitoraggio ed acquisizione dati”) and the global fast machine protection system SGPR (“sistema generale di protezione rapida”).SIGMA has been designed for the following signals: about 5000 slow, mostly digital, signals, which provide non-shot-related information from the plant and commands to the plant, and about 1000 channels of fast (2 kHz–1 MHz), shot-related data from the plant, which produce up to 20 Mbytes of data per shot. In addition, fast plant-wide timing signals (precision better than 10 μs) have to be provided.SIGMA employs two distinct technologies: industrial-type programmable controllers (PLCs) handle the slow signals; a centralized VAX-VMS computer cluster with front end according to the CAMAC standard takes care of the fast system components. The CAMAC-based system covers both the fast data acquisition and the timing requirements. Workstations are used as operator consoles for the fast part of the system; personal computers are used as consoles to the PLCs. All components of the system communicate via a single, fibre optic Ethernet. A single PLC acts as supervisor of the entire shot sequence.The PLCs are programmed in an assembler-type language at the lower level and in a language according to the grafcet standard at the higher level. The PC-based consoles employ a commercial package for plant monitoring and control. The VAX-based systems run a purpose-developed software package, known as mds-plus, which provides integrated operation of timing and fast data acquisition. mds-plus is a joint software development with the MIT Plasma Fusion Center and the Los Alamos National Laboratory.The machine protection system SGPR has to deal with up to 50 possible requests for fast intervention and to distribute the corresponding command signals with an overall reaction time of 1 ms. SGPR is based on dedicated hardware which implements decision logic for intervention requests of four different urgency levels. It despatches the intervention commands to the corresponding protective devices in the various local units. All signal paths and the decision logic are duplicated with continuous automatic checks for integrity. Single transmission from the sensors and to the protective devices is by duplicated fibre optic lines with continuous self-test.Operation of RFX is under complete control of SIGMA from a single, central control room. It houses the supervisor console, all subsystem consoles (PCs and workstations) as well as some additional equipment (SGPR display, printers, television equipment, etc.). Shot execution follows a strict sequence, which is implemented as a unique state machine on all subsystems (PLCs and VAX computers). The supervisor console is the operator interface to the system-wide state machine which controls the shot sequence.The performance of the system is considered satisfactory with scope for further improvement. The cycle time of the PLCs is below 200 ms; the picture update time on the PC-based consoles is below 3 s. The fast system acquires all channels (at the moment around 15 Mbytes of uncompressed data per shot) within around 10 min. This time includes the display of several hundreds of measurement channels on different workstations in the central control room, and the automatic execution of a number of data analysis programs.
RFXは、制御、監視、データ収集、および機械保護のタスクに対して集中化されたアプローチを採用している。本論文では、対応するシステムの要件、構造、構成要素、および動作について説明する。高い信頼性を保証するため、制御・監視・データ収集システムSIGMA（「sistema di gestione, monitoraggio ed acquisizione dati」）と、グローバル高速機械保護システムSGPR（「sistema generale di protezione rapida」）との間には、当初から厳格な区分が課されている。SIGMAは以下の信号を対象として設計されている：約5000の低速で主にデジタルの信号（プラントからの非ショット関連情報とプラントへの指令を提供する）、および約1000チャンネルの高速（2 kHz～1 MHz）ショット関連データ（1ショットあたり最大20 Mバイトのデータを生成する）。さらに、高速のプラント全体にわたるタイミング信号（精度10 μs以上）を提供する必要がある。SIGMAは2つの技術を採用している：産業用プログラマブルコントローラ（PLC）が低速信号を処理し、CAMAC標準に準拠したフロントエンドを備えた集中型VAX-VMSコンピュータクラスタが高速システム構成要素を担当する。CAMACベースのシステムは、高速データ収集とタイミング要件の両方をカバーしている。ワークステーションは高速部分のオペレータコンソールとして使用され、パーソナルコンピュータはPLCへのコンソールとして使用される。システムの全構成要素は、単一の光ファイバイーサネットを介して通信する。単一のPLCがショットシーケンス全体のスーパーバイザとして動作する。PLCは、下位レベルではアセンブラ型言語でプログラミングされ、上位レベルではグラフェット標準に準拠した言語でプログラミングされる。PCベースのコンソールは、プラント監視および制御用の商用パッケージを採用している。VAXベースのシステムは、MDS-Plusとして知られる独自開発のソフトウェアパッケージを実行し、タイミングと高速データ収集の統合運用を提供する。MDS-Plusは、MITプラズマ融合センターおよびロスアラモス国立研究所との共同ソフトウェア開発である。機械保護システムSGPRは、最大50件の高速介入要求を処理し、全体の反応時間1 msで対応する指令信号を配信する必要がある。SGPRは、4つの異なる緊急度レベルの介入論理を実装する専用ハードウェアに基づいている。さまざまなローカルユニット内の対応する保護デバイスに介入指令を送信する。すべての信号経路と論理は二重化され、完全性の継続的な自動チェックが行われる。センサーから保護デバイスへの単一伝送は、二重化された光ファイバ回線と継続的なセルフテストによって実現される。RFXの運転は、単一の中央制御室からSIGMAの完全な管理下で行われる。制御室には、スーパーバイザコンソール、すべてのサブシステムコンソール（PCおよびワークステーション）、およびいくつかの追加機器（SGPRディスプレイ、プリンタ、テレビ機器など）が設置されている。ショット実行は厳格なシーケンスに従い、すべてのサブシステム（PLCおよびVAXコンピュータ）上で一意のステートマシンとして実装されている。スーパーバイザコンソールは、ショットシーケンスを制御するシステム全体のステートマシンへのオペレータインターフェースである。システムの性能は、さらなる改善の余地を残しつつも満足できるものと見なされている。PLCのサイクルタイムは200 ms未満であり、PCベースのコンソールでの画像更新時間は3秒未満である。高速システムは、すべてのチャンネル（現時点では1ショットあたり約15 Mバイトの非圧縮データ）を約10分以内に収集する。この時間には、中央制御室の異なるワークステーションでの数百の測定チャンネルの表示と、多数のデータ解析プログラムの自動実行が含まれる。