PPTX - DAQ-Middleware

Report
J-PARC/MLFの実験データ収集
システム
日本原子力研究開発機構
J-PARCセンター
中谷 健
2012/1/28 次世代データ収集システム研究会
内容
• J-PARC/MLFの実験装置
• MLFのソフトウェアコンポーネント
– ソフトウェアフレームワークIROHA
• データ収集システム
– システム構成
– DAQモジュール群
– イベントレコーディング
• まとめ
大強度陽子加速器施設(J-PARC)
物質・生命科学実験施設
Materials and Life Science
Experimental Facility
核変換施設
Nuclear
Transmutation
ハドロン実験施設
Hadron Beam Facility
500 m
ニュートリノ
実験施設
Neutrino to
Kamiokande
Linac
(350m)
3 GeV Synchrotron
(25 Hz, 1MW)
50 GeV Synchrotron
(0.75 MW)
J-PARC = Japan Proton Accelerator Research Complex
Joint Project between KEK and JAEA (former JAERI)
物質・生命科学実験施設(MLF)
23中性子ビームライン
Neutron Beam Lines
中性子ターゲット
ミュオン実験装置
陽子
ビーム
散乱中性子
中性子実験装置
陽子ビーム
MLF実験装置群
Muon D1
(KEK, JAEA)
Muon U
(KEK)
Muon D2
(KEK)
中性子実験装置:19台
アマテラス
ミュオン実験装置:3台
HRC
(KEK)
大観
(JAEA)
アマテラス
(JAEA)
SOFIA
(KEK)
千手
(JAEA)
匠
(JAEA)
iMATERIA
(Ibaraki
Pref.)
大観
iBIX
写楽 DNA SOFIA
NOBORU
四季
(JAEA)
iMATERIA
PLANET
ANNRI
(U. of Tokyo,
JAEA)
写楽
(JAEA)
NOP
NOBORU
NOP (KEK)
SPICA
匠
SuperHRPD
千手
SPICA
(NEDO, KEK)
PLANET
NOVA
DNA
(NEDO, KEK)
四季
(JAEA)
(JAEA, KEK, Tohoku U.)
NOVA
HRC
VIN_ROSE
(Kyoto U.,
KEK)
SuperHRPD
(KEK)
ANNRI
(Tokyo Tech. U.,
JAEA,
Hokkaido U.)
iBIX (Ibaraki Pref.)
MLFソフトウェアコンポーネント
可視化
外部機関
共通ソフトウェア
2次元
実験制御
3次元
機器制御器
共通ソフトウェア
>3次元
遠隔
解析
機器制御
ソフトウェアフレームワーク
“IROHA”
ワーキングデスクトップ
統合インターフェース
DAQミドルウェア
DAQエレクトロニクス
XML/HTTP
Python
制御スクリプト
ストレージシステム
解析スクリプト
データベース
共通インターフェース
機器監視
APIライブラリ
解析“Manyo-Lib”
シミュレーション
共通インターフェース
共通ライブラリ
実験データ
メタデータ
NeXus File
装置依存ライブラリ.
制御ログ
シミュレーター
粉末回折
解析ログ
第1原理計算
非弾性
単結晶
残留応力
ネットワーク
ストレージ
IROHAを通した測定の流れ
UI
デバイス管理
デバイス制御
Server
process
User made
Working
Desktop
デバイス管理
サーバー
DAQ ミドル
ウェア
DAQ electronics
機器制御ミド
ルウェア
Equipment
controllers
7
IROHAと制御ミドルウェア間のXMLメッセージ (1)
DAQ.params(“config.xml”)
URI : http://ContSv/Dev/Params
HTTP POST
MINE : text/xml
Parameter :
<params>config.xml</params>
制御ミドル
ウェア
Working Desktop / IROHA
HTTP/1.1
<status>OK</status>
8
IROHAと制御ミドルウェア間のXMLメッセージ (2)
DAQ.status()
URI : http://ContSv/Dev/Status
HTTP GET
MINE : text/xml
制御ミドル
ウェア
Working Desktop/ IROHA
HTTP/1.1
<status>OK</status>
<devStatus>Ready</devStatus>
9
データ収集システム
Working
Desktop
Common
module
IROHA
Begin
End
Configure
Status
User
module
Begin
End
デバイス
管理
XML/HTTP
Web
Server
DAQ
Operator
DAQ
Status
Gatherer
Logger
Dispatcher
SiTCP
SiTCP
SiTCP
SiTCP
SiTCP
SiTCP
SiTCP
DAQ Middleware
Monitor
10
データ集積モジュール(NEUNET)
•
•
•
•
•
2008年
8 He-PSD/module
A/D convert (12bit/40MHz) each
pulse from PreAmps of both ends
of PSD.
24bit/40MHz TOF counter
64MB FIFO memory
SiTCP interface
2010年 160㎜×60㎜
データ集積モジュール(GATENET, TrigNET)
TrigNET
•
•
•
•
•
•
•
Open/Close trigger
Distribute pulse ID
and instrument clock
to NEUNET and
TrigNET
32kHz crystal clock
Neutron monitor
input (14bit/40MHz)
Hardware gate
External trigger input
SiTCP interface
T0 IN
DIO
1
2
3
4
5
6
7
8
FADC
1
2
ADC
3
4
5
6
•
•
•
•
8ch DIO
2ch FADC(100MSPS)
4ch ADC(~1kHz)
SiTCP interface
データ集積モジュール(シンチ系)
(1)
(2)
(3)
(4)
(3)
(2)
READOUT モジュール(256×256ピクセル)
T0分配モジュール
READOUT GATE モジュール
SiTCP モジュール
(1)
(4)
13
イベントデータ収集システム
N
CPU DAQs
Time, Position
E
U
Time, Position
CPU UI
T
Time, Position
R
Time, Position
O
Time, Temperature etc.
Time, Position
N
S
DAQ electronics
Sample environment,
Moderator, etc.
Analysis
14
FS
イベントデータ収集の中性子散乱における実用例
Multi-Ei 測定@四季(BL01)
時分割測定@匠(BL19)
d-spacing
構造変化 (Brg index)
過渡現象測定@NOVA(BL21)
低温相
Li11BD4
time /min
Temp change in time
Loading frame
Furnace
加速器が停止
してもデータが
汚染されない
Sample
高温相
d-space / Å
Extensometer
NEUNET, GATENET, TrigNETを組み合わせた
イベントデータ収集システム(案)
TOFトリガ
TOFトリガ
TrigNETは、トリガ入力、パ
ルス入力、レベル変化、ソフ
トウェアトリガでイベントデー
タを出力
装置時刻
PulseID
GATENET
NEUNET
NEUNET
NEUNET
NEUNET
TrigNET
中性子
イベント
計測器
• 外部パルス
(電磁石のKP、チョッ
パーの位相トリガ)
•外部レベル
(チョッパーの同期状態)
•外部アナログ
(温度、磁場…)
GATENET
Trg
Clk
TrigNET
Trg
Clk
NEUNET
Trg
Clk
•T0
• 装置時刻
• 外部パルス
• 外部レベル
• 外部アナログ
• ソフトウェアト
リガ
ExT
Neu
Neu
Neu
40ms
Neu
Neu
Trg
Clk
ExT
Trg
Clk
Neu
Trg
Clk
ExT
Neu
Neu
Neu
Neu
40ms
Neu
Neu
Trg
Clk
Trg
Clk
Trg
Clk
データ収集システム開発体制
3He-PSD
BL01
BL02
Scintillator
BL08
BL03
BL09
BL17
BL21
BL11
BL12
BL14
BL15
BL20
BL21
BBT
GEM
BL18
BL19
Developed by T.
Hosoya (Ibaraki
Univ.)
DAQ-Middleware core
supported by KEK electronics
group
OpenRTM-aist
supported by
AIST
Develope
d by H.
Ohshita
(KEK)
まとめ
• J-PARC/MLFの実験装置群は共通のソフト
ウェアフレームワークIROHAのもとで実験制
御を行っている。
• データ収集システムはネットワーク分散の形
で構成され、柔軟な変更が可能になっている。
• イベントデータ収集によりこれまでできなかっ
たデータ解析が可能になった。

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