CERN väljer ARC Informatiques PcVue mjukvarupaket för övervakning och hantering av LHC ventilation och kyla

LHC (Large Hadron Collider) är den mest kraftfulla partikelaccelerator som någonsin byggts. Invigd i oktober 2008 i CERN, nära Geneve vid gränsen mellan Frankrike och Schweiz, är den inhyst i en rund tunnel med en omkrets på 27 kilometer, och nedgrävd på ett ungefärligt djup av 100 meter på den del som tidigare innehöll LEP (Large Electron Positron) Collider, som den nu ersätter. Till skillnad från LEP, där elektroner och positroner var konstruerade för att orsaka kollisioner, accelererar LHC protoner från Hadron-familjen samt tunga joner, såsom bly. Denna storslagna apparat tillåter fysiker från hela världen att studera de minsta partiklarna som man känner till idag, med målet att upptäcka universums hemligheter.

För att uppnå detta snurrar två bommar av hadroner eller tunga joner i motsatta riktningar och accelererar i en 27 kilometers ring för att uppnå en hastighet nära ljusets hastighet och på mycket höga energinivåer. När dessa partiklar frontalkrockar gör shocken, som kollisionen åstadkommer, det möjligt att exempelvis experimentellt nyproducera det tillstånd som var alldeles efter Big Band. Partiklarna som skapades genom dessa kollisioner har analyserats genom specifika detektorer, som levererar information översatt av forskare i över hundra länder.

För att göra det möjligt att genomföra experimenten behöver LHC inte mindre än 9.300 magneter nedkylda till -271.3°C (1,9K), tack vare 10.080 ton av flytande nitrogen och 130 ton flytande helium via ett gigantiskt kryotontekniskt distributionssystem. En installation behöver också ett ventilationssystem i storlek att etablera en atmosfär som passar till både de människor som arbetar i den och till den installerade utrustningen i de experimentella zonerna.

LHCs ventilation tillhandahåller även den kyliga rökutvecklingen och tryckluftsfunktionerna i de underjordiska överlevnadszonerna. Ventilationssystemets konstruktion innefattar modifieringar till de existerande ventilationsprocesserna (renovering av LEP ventilation) tillsammans med ny utrustning. För att kunna passa LHCs ventilations- och kylsystem, behövde CERN en övervakningsmjukvara i passande storlek till detta utförande, som inhyser mer än 200 delar av automatisk utrustning till ett bra pris och framför allt ett erbjudande om en konkurrenskraftig Total Cost of Ownership. Den föreslagna lösningen måste även möta CERNs integreringsbestämmelser: undertryckta nätverk naturligtvis och likaså möjlighet till begränsningar.

- I den arkitektur som antagits av CERN är antalet klienter, som har möjlighet att simultant ansluta sig till systemet, närmare 30 (8 stora klienter och 20 Terminal Server-klienter) vilket betyder att det hela måste fungera virtuellt i realtid. Den undertryckta tillgången är därför extremt hög. Konsekvensen blir att systemet alltid måste vara tillgängligt. Vi har därför antagit principen om att ge en server med överskott av frisignaler möjligheten att ta över om någon annan server inte finns tillgänglig, förklarar Lionel Diers, projektledare vid Assystem France, ansvarig för projektets service.

Man har studerat marknadens tillgängliga lösningar för övervakning för att kunna möta de specifikationer som CERN bestämt för PcVue-paketet, utvecklat av företaget ARC Informatique.

- Förutom det faktum att PcVue’s lösning stämmer med vår prestanda och våra prisbestämmelser, har denna produkt även fördelen att vara välkänd för många systemintegrerare med erfarenhet av dess implementering, säger Mario Batz, projektledare i CERN Engineering Department för kylnings- och ventilationsgruppen.

PcVue gör det möjligt att ansluta till automatiska utrustningar, standardnätverk som Profibus, Industrial Ethernet och många andra, för att kunna övervaka och/eller kontrollera den aktuella processen. Kontrollörens uppgift består av att samla data och sända dem till ett informationssystem där de analyseras. Dessa data behandlas direkt av PcVue så att de kan visas i animerad form (kallad mimic display) genom symboler som kan vara ögonblickliga (så kallade objekt). Den samlade informationen översätts till standard PcVue-objekt (händelseobjekt och larmobjekt för ”On/Off” data, analys av diagram för analoga data) och därefter arkiveras de i databaser med syfte att senare kunna analyseras i tillhörande kalkylprograms skrivutrustning etc. I detta fall klarar PcVue 80.000 variablar (av vilka 66.000 är arkiverade), 1.200 är mimic displays och 600 är objekt.

PcVue tillhandahåller större innovationer med syfte att reducera ytterligare utvecklingstid och arbetstid samt kostnader av industriella processövervakningsprojekt, speciellt för användning i stor skala såsom i monteringsverkstäder, kärnkraftverk, kemikalier, anläggningar för läkemedels- eller livsmedelstillverkning etc.

- De specifika egenskaperna hos PcVue, med respekt för de andra verktygen som finns på marknaden, är idén om trädstruktur. Här är det en fråga om att underlätta det omedelbara hos objekten och därför begränsas utvecklingsarbetet. Så, för åtskilliga inslag av ”föränderliga hastigheter” av till exempel skrivutrustningar, behöver man endast skapa ett ”föränderligt hastighets”-objekt och installera det varje gång som en del av utrustningen finns i processen, förklarar Lionel Diers från Assystem France.

Det finns också andra intressanta verktyg i PcVue’s mjukvara, exempelvis HDS (Historical Data Server) arkivering, som hanterar gränssnittet mellan övervakningssystemen och arkivens databas, eller ”Terminal Server” som, tack var Windows funktioner, gör det möjligt att använda flera PcVue-sessioner på varje station. I en miljö liknande den hos LHC är den funktionen främst tilltalande vad gäller utnyttjande och utvecklingsflexibilitet, därför att läget är vidsträckt och det här finns ett stort antal ”klienter” (användare som ansluter till programmet).

Fortfarande med en översikt av underlättande gruppering och minskning av kostnaderna för processen av övervakningssystemen, stödjer PcVue även Vmware virtuella miljö vilken gör det möjligt att köra flera system skilda från varandra på en enda maskin, som om de kördes på tydliga fysiska maskiner. Denna fysiska process gör det alltså möjligt att byta ut åtskilliga reella maskiner som är distribuerade runt siten för att övervakas, vilken generellt är dåligt använd och snabbt åldras i jämförelse med en enkel PC, som simulerar så många virtuella maskiner som behövs genom att lokalisera delar av dess resurser till var och en av dem. En extra virtuell övervakningsstation kan enkelt läggas till genom att kopiera/klistra en existerande virtuell maskin på den centrala PCn och förse användaren med en terminal. I det fall där processen är modifierad (ändrad beräkning, nya behov etc) behöver man endast justera de resurser som anvisas av den centrala PCn till den virtuella maskin som gäller för denna ändring.

- Genom måttet i LHCs program har implementeringen av en virtuell infrastruktur lett till en drastisk minskning av antal fysiska maskiner, vilket innebär - som en bonus - lägre energikonsumption, den är enkel att använda och har integrerar sig utmärkt i CERNs IT-arkitektur, poängterar Lionel Diers från Assystem France.

Detta betyder att en övervakning av en LHC-ventilation enbart behöver två fysiska maskiner, var och en med 12 Gb RAM och sex 250 Gb hårddiskar. Övervakningens arbetsbörda delas mellan dessa två övertaliga fysiska servrar (Windows 2003 servrar); den första med att säkerställa funktionerna hos PcVue ackvisitionsserver nr 1, webbserver (användare via Internet) och databasserver (för arkivering av data), och den andra genomför funktionerna hos PcVue ackvisitionsserver nr 2 samt Terminal Server.

Ackvisitionsstationer på totalt åtta (en för varje experimentellt område) är servern för de pekskärmsstationer som är ämnade att användas av de lokala underhållsoperatörerna. Eftersom interventionsområdena är på omkring två kilometers avstånd är dessa stationer väsentliga, och gör det även möjligt att ta kontroll över ventilationsinstallationerna om en av de två centrala servrarna skulle stöta på problem.

Det är inte första gången som ARC Informatique, Assystem France och CERN har samverkat om ett projekt. De tre har redan arbetat tillsammans på två andra projekt: CSAM (CERN Safety Alarm Management) för övervakningen av CERNs tekniska larm, branddetektorer och gasdetektorer samt RAMSES (Radiation and Monitoring System for the Environment and Safety) för att ge service och underhåll till ett kontrollsystem för joniserande strålning i CERNs experimentella utrustning.

- De starka punkterna i erbjudanden från ARC Informatique/Assystem France ligger främst i ett kompletterande av deras team; det ansvar för service och kompetens av teknisk support som de erbjuder samt det faktum att de fokuserar på användarnas behov, förklarar CERNs Mario Batz.

För att utveckla och fortsätta förbättra PcVue, förlitar sig teamet hos ARC Informatique på den erfarenhet de har ackumulerat genom sina mer än 38.000 installerade licenser.

Bildtexter:
Caption CERN-LHC-N 1.jpg:
Nedgrävd på ett ungefärligt djup av 100 meter har LHC-tunneln en omkrets på närmare 27 kilometer.

Caption CERN-LHC-N 2.jpg:
En av LHCs ventilationsenheter.

Caption CERN-LHC-N 3.jpg:
PcVue representation av en experimentell zon och dess ventilationsenheter.