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OPC UA案例二——OPC UA控制到宇宙的窗口

发布时间:2017-05-10

德国电子同步加速器DESY打算使用OPC UA在全球范围内控制望远镜

背景

来自宇宙的各种粒子不断地到达地球——可以提供洞察宇宙深处发生的事件的粒子。因此,高能伽马射线被用于揭示恒星爆炸,宇宙粒子加速器(如黑洞周围)或暗物质的秘密。望远镜由巨大的镜子系统组成,将来自这些飞行器的大气光聚焦到能够解决一亿分之一秒的事件的高速相机上。这种望远镜建立在高山上,尽可能远离会干扰结果的光源,例如在大西洋的拉帕尔马(MAGIC)或纳米比亚(H.E.S.S.)。为了在宽的能量范围内实现伽马射线灵敏度的十倍的增加,需要在至少一平方公里的面积上布置直径在4和23米之间的50个以上的望远镜。伽马射线望远镜CTA(Cherenkov望远镜阵列)由国际联盟构建,以寻找具有先前不可用的灵敏度的宇宙高能加速器。DESY物理学家正在参与优化计算,作为一部分CTA原型研究的巨大的反射望远镜的设计以及操作和数据中心。

挑战

操作和数据中心协调望远镜阵列的使用。不同国家的研究团队可以在预定义的时间段内请求某个天空扇区的数据记录。这些请求被排序、调度和执行,并且记录数据,分析并压缩。 阵列内所有望远镜的控制,同步定位和移动对记录数据的质量至关重要。

每个望远镜具有本地控制和运动系统,以便在垂直和水平方向上移动,这取决于尺寸高达60吨的移动需求。

使用不同制造商的各种控制和操作系统,并且定义了控制器软件和协调操作中心之间的通信的特殊要求。

当寻找一个可以集成到现有系统中并且可用在即将到来的设备中灵活、可扩展的解决方案时,DESY评估了现有的总线系统和协议。

解决方案

通信解决方案应基于以太网,并且必须遵循国际的、供应商无关、可用的标准。由于要实现在其他位置或远距离控制望远镜的可行性,数据传输必须安全、认证和加密。选择了新的工业标准——OPC统一架构,它满足了平台独立,多供应商和安全通信基本结构的所有要求。操作和控制中心的软件运行在Linux操作系统上。这里集成了OPC UA客户端,将控制信号发送到望远镜,并获得反馈,显示位置和状态信息。在服务器端,首选集成OPC UA功能的硬件。但如果在设备中不可用,则使用来自Unified Automation的SDK开发OPC UA服务器接口并将其集成到设备中。

使用Unified Automation的产品

基于JAVA以及C ++的OPC UA SDK / Toolkit开发的便携式OPC UA服务器和客户端。这两个版本都包含公共基本库,将相应的OPC UA Stack封装在舒服的界面后面。因此,它提供了一个大大简化的实现和高效集成到现有应用程序。除了简化UA Stack API之外,SDK还包含了通用的UA功能,这在所有UA应用程序、实用程序和帮助程序类型以及实现安全处理中都是必需的,SDK用示例代码展示最常见的用例。SDK由用于地址空间的图形建模的工具完成,并且可以直接生成相关的源代码。

关于DESY

研究中心在国际舞台上的第一次出现是在1966年,在Hamburg使用第一个粒子加速器进行精确测量,这之后该设施被研究中心命名为“德国电子同步加速器”,或简称DESY。DESY是欧洲和全球理论粒子物理学的基石。 在Hamburg和Zeuthen的DESY理论组研究解释基本粒子的世界和它的物理定律的基本原理。Zeuthen位置的主要研究焦点是天体粒子物理学领域。 因此,DESY科学家正在参与IceCube(南极的中微子望远镜)和伽马射线望远镜Fermi,H.E.S.S.,MAGIC和VERITAS,以及与CTA相关计划的开发工作。


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