Benutzerschnittstellen des ATLAS- Pixeldetektor- Kontrollsystems Diplomvortrag von Tobias Henß

Benutzerschnittstellen Benutzerschnittstellen des ATLAS-des ATLAS-

Pixeldetektor-Pixeldetektor-KontrollsystemsKontrollsystems

Diplomvortrag von Tobias Diplomvortrag von Tobias HenßHenß

7.7.20057.7.2005 Benutzerschnittstellen des ATLAS-Pixel-DCSBenutzerschnittstellen des ATLAS-Pixel-DCSTobias HenßTobias Henß

22

InhaltInhaltEinleitung: Einleitung: LHC, ATLAS, Pixeldet., LHC, ATLAS, Pixeldet.,

DCSDCS

Teil 1: Teil 1: SystemintegrationSystemintegration

Teil 2:Teil 2: AutomatisierungAutomatisierung

Teil 3:Teil 3: Graphische Darstellung der Graphische Darstellung der MesswerteMesswerte


33

Der LHC am CERNDer LHC am CERN ~27 km Umfang~27 km Umfang ~100 m unter der Erde~100 m unter der Erde 4 Großexperimente4 Großexperimente 7 TeV Proton-Strahlen7 TeV Proton-Strahlen 14 TeV Schwerpunktsenergie14 TeV Schwerpunktsenergie Kollisionen alle 25 nsKollisionen alle 25 ns


44

Die physikalische MotivationDie physikalische Motivation

Standardmodell:Standardmodell:Die Suche nach dem Higgs-TeilchenDie Suche nach dem Higgs-TeilchenPräzisionsmessungen der Eigenschaften Präzisionsmessungen der Eigenschaften

bekannter Teilchen (Top-Masse, W-bekannter Teilchen (Top-Masse, W-Masse,…)Masse,…)

Über das Standardmodell hinaus:Über das Standardmodell hinaus:Super-SymmetrieSuper-SymmetrieExtradimensionenExtradimensionen


55

Das ATLAS-ExperimentDas ATLAS-Experiment

44 m lang44 m lang 22 m hoch22 m hoch 7000 t schwer7000 t schwer

MyonkammernHadronisches KalorimeterMagnetsystem

Elektromagnetisches Kalorimeter

Innerer Detektor (TRT, SCT, Pixel)


66

Der PixeldetektorDer Pixeldetektor

~1,3 m lang (mit „Discs“)~1,3 m lang (mit „Discs“) 25 cm Durchmesser (ohne Supportstruktur)25 cm Durchmesser (ohne Supportstruktur) 3 Zylinderlagen, 6 Discs3 Zylinderlagen, 6 Discs ~2 m~2 m22 Sensorfläche Sensorfläche 1744 Module à 46080 Pixel ~ 80 Millonen Pixel1744 Module à 46080 Pixel ~ 80 Millonen Pixel Pixelgröße 50 Pixelgröße 50 m mal 400 m mal 400 mm


77

Versorgungs- und KontrollkanäleVersorgungs- und Kontrollkanäle

Parameter/ Kanal(Setzen/ Überwachen) Setzen Überwachen

Tmod 1744 1 (0/1) 1744 0 1744Tenv + Hum ca. 200 1 (0/1) ca. 200 0 ca. 200

Topto 272 1 (0/1) 272 0 272Tpp2 4*28 1 (0/1) 112 0 112

LV 2*272 6 (3/3) 3264 1632 1632HV 1744 6 (3/3) 10464 5232 5232

SC-OLink 3*272 + 1*272 5 (3/2) (Reset: 1/0) 4352 2720 1632Reg.-System 2*1744 + 272 6 (3/3) 22560 11280 11280

Summe 9464 42968 20864 22104

Kanaltyp Anzahl der KanäleDavon

Parameter/ Typ


88

DCS:DCS: DDetector etector CControl ontrol SSystemystemAufgabe: Überwachung und Kontrolle der Aufgabe: Überwachung und Kontrolle der

gesamten für den Betrieb des Detektors gesamten für den Betrieb des Detektors notwendigen Hardwarenotwendigen Hardware Über eine Entfernung von mehr als 100 mÜber eine Entfernung von mehr als 100 m Zugang während des Betriebes nicht möglichZugang während des Betriebes nicht möglich Schäden an der Hardware müssen verhindert Schäden an der Hardware müssen verhindert

werden (Temperatur, zu hohe Leistung)werden (Temperatur, zu hohe Leistung)Software: PVSS II der Firma ETM dient als Software: PVSS II der Firma ETM dient als

Programmierumgebung (ATLAS-weit)Programmierumgebung (ATLAS-weit)Pixel-DCS: Einteilung in mehrere Pixel-DCS: Einteilung in mehrere

Software-ProjekteSoftware-Projekte


99

TerminologieTerminologieFunktional: Funktional:

Gliederung folgt der Zugehörigkeit zu Gliederung folgt der Zugehörigkeit zu bestimmten Gerätetypenbestimmten Gerätetypen

Beispiel 1: Eine Spannungsversorgung gehört Beispiel 1: Eine Spannungsversorgung gehört zur Gruppe der Hochspannungsversorgungenzur Gruppe der HochspannungsversorgungenZugriff über: Zugriff über: „IsegHV18.Channel3“„IsegHV18.Channel3“

Geographisch:Geographisch: Gliederung folgt der DetektorstrukturGliederung folgt der Detektorstruktur Beispiel: Ein Modul besitzt eine Beispiel: Ein Modul besitzt eine

HochspannungsversorgungHochspannungsversorgungZugriff über: Zugriff über: „Module4.HV“„Module4.HV“


1010

FIT:FIT: FFront-End ront-End IInstallation nstallation TToolool

Kommunikation mit der eingesetzten Kommunikation mit der eingesetzten Hardware über verschiedene Hardware über verschiedene SchnittstellenSchnittstellen

Bereitstellung von virtuellen Geräten für Bereitstellung von virtuellen Geräten für die anderen Subprojekte des Pixel-DCS die anderen Subprojekte des Pixel-DCS (ELMB, Iseg HV, …)(ELMB, Iseg HV, …)

Möglichkeit der Möglichkeit der funktionalenfunktionalen Überwachung Überwachung und Kontrolle (Experten)und Kontrolle (Experten)


1111

SIT:SIT: SSystem ystem IIntegration ntegration TToolool Integration der vom FIT bereitgestellten Integration der vom FIT bereitgestellten

Hardware in die Hardware in die geographischegeographische Struktur StrukturVerantwortlich für die Filterung und Verantwortlich für die Filterung und

Archivierung der Daten in den ArchivenArchivierung der Daten in den ArchivenBereitstellung von benutzerfreundlichen Bereitstellung von benutzerfreundlichen

geographischengeographischen Fenstern (Panels) für Fenstern (Panels) für Überwachung und Steuerung der Überwachung und Steuerung der eingebundenen Hardware (z.B.: Modul-HV eingebundenen Hardware (z.B.: Modul-HV statt Iseg-HV)statt Iseg-HV)


1212

Teil 1: DCS und SystemverwaltungTeil 1: DCS und Systemverwaltung Der Pixeldetektor wird von zahlreichen Der Pixeldetektor wird von zahlreichen

Versorgungseinheiten gespeistVersorgungseinheiten gespeist Diese müssen in DCS eingebunden und von Diese müssen in DCS eingebunden und von

DCS überwacht und gesteuert werdenDCS überwacht und gesteuert werden Dabei müssen die in der Realität Dabei müssen die in der Realität

vorgenommenen Verkabelungen innerhalb der vorgenommenen Verkabelungen innerhalb der Rechner bekannt seinRechner bekannt sein

Eine für die Systemtests bisher unnötige Eine für die Systemtests bisher unnötige Automatisierung der Konfiguration muss Automatisierung der Konfiguration muss vorbereitet werdenvorbereitet werden

Dem Nutzer muss die Möglichkeit gegeben Dem Nutzer muss die Möglichkeit gegeben werden, bei der Vielzahl der Kanäle den werden, bei der Vielzahl der Kanäle den Überblick zu behaltenÜberblick zu behalten


1313

Von DCS zu verwaltende VerbindungenVon DCS zu verwaltende Verbindungen


1414

Modularitäten der HardwareModularitäten der Hardware


1515

Der geographische AnsatzDer geographische Ansatz

Layer PCC Half-Stave Module Channel


1616

Arbeitsteilung FIT/SITArbeitsteilung FIT/SIT

FIT SIT


1717

SIT-Detector KonfigurationSIT-Detector Konfiguration


1818

Das KonfigurationsprinzipDas KonfigurationsprinzipKonfigurationspanel

(GUI)

Zugriffskript

String-DPEs Struktur-

DPEs

MöglicheVerbindungen

Schreibskript

VorhandeneHardware (FIT)

Vergleich

Legende:Kommunikationlese Datenschreibe Datenlogische VerknüpfungSkriptArbeitsspeicherFestplattenspeicherSchnittstelle

BefehlZugriff

Zugriff

Datentransfer

Anzeige der Daten

Auswahl

Speichern der Verbindung

1

3

2

4

6

5Logik

7

8

9

10

11

12


1919

SIT-Detector graphische AnsichtSIT-Detector graphische Ansicht


2020

SIT-Detector tabellarische SIT-Detector tabellarische AnsichtAnsicht


2121

Export/Import von KonfigurationenExport/Import von Konfigurationen


2222

Zusammenfassung Teil 1:Zusammenfassung Teil 1:Geographischer Ansatz: virtuelles Abbild Geographischer Ansatz: virtuelles Abbild

des Detektors innerhalb von PVSSdes Detektors innerhalb von PVSSKonfiguration entspricht der VerkabelungKonfiguration entspricht der VerkabelungKonf. durch eigene Panels, als auch durch Konf. durch eigene Panels, als auch durch

Import von KonfigurationsdateienImport von KonfigurationsdateienTabellarische und graphische Kontroll- Tabellarische und graphische Kontroll-

und Überwachungsansichtund ÜberwachungsansichtNutzer muss funktionale Struktur nicht Nutzer muss funktionale Struktur nicht

mehr kennenmehr kennen, um das System zu steuern, um das System zu steuern


2323

Teil 2: DCS und AutomatisierungTeil 2: DCS und AutomatisierungExpertenkenntnisse für Betrieb des Expertenkenntnisse für Betrieb des

Kühlsystems in Marseille notwendigKühlsystems in Marseille notwendigWunsch nach AutomatisierungWunsch nach AutomatisierungErweiterung und Nutzung des Erweiterung und Nutzung des

bestehenden DCSbestehenden DCSErstellung von sehr einfach zu Erstellung von sehr einfach zu

bedienenden Kontrollpanelsbedienenden KontrollpanelsAutomatische Überwachung des Automatische Überwachung des

TaupunktesTaupunktes


2424

A’

C

F

F

P

pressureregulator

back pressure regulator

pump

condenser

oil freecompressor

heater

heatexchanger

capillary

cooling channels with silicon detectors

liquid mixture of vapor and liquid

Cooling plantUSA 15

Pressure Regulation Rackson the platforms

UX15

Inner DetectorUX15

B

D

D’

D’’

E

A

booster

Evaporative Kühlung in ATLASEvaporative Kühlung in ATLAS


2525

Das Marseiller KühlsystemDas Marseiller Kühlsystem

Condenser

Compressor

P

P

Buffer

Viewglass

VMFM BPR

Pixel bistave

V3

SYMBOLSR = regulator (dome loaded)BPR = back-pressure regulator (dome loaded)V = valve (hand operated)Vp = valve (pneumatically operated)MFM = mass-flow meter (Vapor only)V3 = 3 way (by-pass) valve (water only)

Vp

Filters/dryers

Vacuum port

Lineprecooling

VV

V

V

V V

V V

V

Vp

Precoolingcapillary

Bistavecapillary

Specialistby-pass

P

P

P

P

V

Vp

Vp

Vp

Vp

Vp

Pixflow

PCflow

RR

V

V

P


2626

DCS-KühlsystempanelDCS-Kühlsystempanel


2727

Zusammenfassung Teil 2Zusammenfassung Teil 2

Mit Hilfe einer FSM ist die Bedienung Mit Hilfe einer FSM ist die Bedienung während des Betriebes durch Nicht-während des Betriebes durch Nicht-Experten möglich und wird genutztExperten möglich und wird genutzt

Durch die Implementation eines PID-Durch die Implementation eines PID-Reglers im Kühlkreislauf kann die Reglers im Kühlkreislauf kann die Temperatur automatisch geregelt werdenTemperatur automatisch geregelt werden

Ein einfaches Alarmsystem warnt vor Ein einfaches Alarmsystem warnt vor Unterschreiten des TaupunktesUnterschreiten des Taupunktes


2828

Teil 3: Graphische Darstellung der Teil 3: Graphische Darstellung der MesswerteMesswerte

Darstellungsfähigkeiten von PVSS stark Darstellungsfähigkeiten von PVSS stark eingeschränkteingeschränkt

Nutzung einer unabhängigen und Nutzung einer unabhängigen und leistungsfähigen Software zur grafischen leistungsfähigen Software zur grafischen „Online“-Darstellung der Messwerte: ROOT„Online“-Darstellung der Messwerte: ROOT

Implementation einer Schnittstelle zwischen Implementation einer Schnittstelle zwischen PVSS und ROOTPVSS und ROOT

Erstellung eines einfach zu handhabenden Erstellung eines einfach zu handhabenden Benutzerpanels auf ROOT-BasisBenutzerpanels auf ROOT-Basis


2929

TerminologieTerminologie

Graph:Graph: „Wert gegen Zeit“ (statisch) „Wert gegen Zeit“ (statisch)

Trend:Trend: „Wert gegen Zeit“ (dynamisch) „Wert gegen Zeit“ (dynamisch)

Histogramm:Histogramm: „Häufigkeit gegen Wert“ „Häufigkeit gegen Wert“

Relationsplot: „Wert gegen Wert“Relationsplot: „Wert gegen Wert“


3030

Die ProblemstellungDie Problemstellung Nutzung eines geeigneten Protokolls für die Nutzung eines geeigneten Protokolls für die

DatenübertragungDatenübertragung Extraktion und Umwandlung der Daten aus den PVSS-Extraktion und Umwandlung der Daten aus den PVSS-

ArchivenArchiven Im Falle eines Trends kontinuierliche Extraktion und Im Falle eines Trends kontinuierliche Extraktion und

DarstellungDarstellung Erstellen der Graphen, Histogramme oder RelationsplotsErstellen der Graphen, Histogramme oder Relationsplots Unabhängigkeit des ROOT-Panels von PVSS Unabhängigkeit des ROOT-Panels von PVSS

(Remoteüberwachung)(Remoteüberwachung) Verzicht auf ROOT-Makros zugunsten eines einfach zu Verzicht auf ROOT-Makros zugunsten eines einfach zu

bedienenden Front-Panelsbedienenden Front-Panels

Nutzung/Erweiterung des bereits bestehenden Interfaces Nutzung/Erweiterung des bereits bestehenden Interfaces von von Viatcheslav FilimonovViatcheslav Filimonov (ATLAS-DCS, CERN) (ATLAS-DCS, CERN)


3131

Das ROOT-PVSS-InterfaceDas ROOT-PVSS-Interface

ROOT-PanelPVSSAccess-

Library

Datenpunkt-struktur

PVSS-Archive

Su

chm

ust

er

Suche

DPE-Namen

DP

E-N

amen

Plotbefehl

Anf

rage

Dat

en

Dat

en

GraphischeDarstellung

Aufbereitete Daten

Zugriff auf Klassen

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

PVSS-API-Manager

(10)

(10)

(10)


3232

Die ROOT-KlassenDie ROOT-Klassen


3333

Client-Server-PrinzipClient-Server-Prinzip


3434

Das ROOT-Panel (oder Client)Das ROOT-Panel (oder Client)


3535

HistogrammeHistogramme


3636

Zusammenfassung Teil 3Zusammenfassung Teil 3

Durch Verwendung von TCP/IP und Durch Verwendung von TCP/IP und ROOT ist das System ohne PVSS-ROOT ist das System ohne PVSS-Installation auf „nicht-DCS-Rechnern“ Installation auf „nicht-DCS-Rechnern“ verwendbarverwendbar

Das Kommunikationsprotokoll erlaubt nun Das Kommunikationsprotokoll erlaubt nun eine ausreichende Datentransferrateeine ausreichende Datentransferrate

Trends, Graphen, Histogramme und Trends, Graphen, Histogramme und Relationsplots sind nun möglichRelationsplots sind nun möglich

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