Acceso nel settembre del 2008 al Cern, l’acceleratore di particelle LHC (Large Hadron Collider, Grande Collisore di Adroni), come molti di voi ricorderanno, fu immediatamente chiuso dopo soli dieci giorni, a causa di un problema ad uno dei magneti che provocò la perdita di elio refrigerante. Ora che è stato completato l'inserimento degli ultimi magneti sostitutivi nel Large Hadron Collider (LHC), pare che tutto sia pronto per far ripartire la macchina a pieno regime. Dapprima si ipotizzava la riaccensione nel corso del mese di ottobre, ma il sito del Cern riporta proprio in questi giorni l’ipotesi di una riaccensione tra la metà di novembre e la metà di dicembre 2009.
Lionel Diers, Project Leader di Assystem France, che ha seguito il monitoraggio e il controllo dei sistemi di ventilazione e di raffreddamento dell'LHC, ha illustrato il funzionamento di questi sistemi e ci ha raccontato in breve il progetto di supervisione implementata su piattaforma PcVue.
Al Cern, l’LHC è ospitato in un tunnel circolare con una circonferenza di 27 km, interrato a una profondità media di 100 m, sul lato che fisicamente ospita il collidore LEP (Large Electron Positron), che è stato sostituito. A differenza del LEP, nel quale gli elettroni e i positroni erano accelerati per produrre collisioni, l'LHC accelera i protoni dagli adroni, e gli ioni pesanti. Per raggiungere questo scopo, due fasci di adroni o ioni pesanti che circolano in direzioni opposte sono stati accelerati in un anello di 27 km per raggiungere una velocità simile alla velocità della luce, a livelli energetici molto alti. Quando queste particelle entrano in collisione frontalmente, lo shock generato permette, ad esempio, sperimentazioni tali da riprodurre condizioni simili a quelle che si sono verificate appena dopo il Big Ben. Le particelle create da queste collisioni sono analizzate per mezzo di speciali detector che registrano i dati poi studiati dai ricercatori di oltre un centinaio di Paesi.
Per rendere possibile la realizzazione di questi esperimenti, LHC richiede non meno di 9.300 magneti raffreddati a 271,3 °C (1,9 K) grazie a 10.080 tonnellate di elio liquido, attraverso un gigantesco sistema di distribuzione criogenico. Un’installazione di questo tipo richiede un sistema di ventilazione tarato per stabilire un’atmosfera che sia idonea sia alle persone che vi lavorano sia alla strumentazione installata nelle zone della sperimentazione. La ventilazione dell'LHC provvede anche all´estrazione dei fumi freddi e alle funzioni di pressurizzazione nelle zone di sopravvivenza sotterranee. Il design del sistema di ventilazione incorpora modifiche all'attuale processo di ventilazione (rinnovo del ventilatore LEP) unitamente all'introduzione di nuove attrezzature.
Per monitorare e controllare i suoi sistemi di ventilazione e di raffreddamento dell'LHC e i 200 controllori programmabili associati, e allo stesso tempo soddisfare le richieste di integrazione del Cern, relative alle restrizioni di rete e sulla disponibilità, è stato scelto il software di supervisione PcVue sviluppato da Arc Informatique e installato sul posto da Assystem France. “Nell´architettura adottata dal Cern, il numero di utenti che possono connettersi simultaneamente al sistema è vicino a 30 (otto grossi utenti, 20 utenti terminal server), il che significa che deve operare virtualmente in tempo reale. Le restrizioni sulla disponibilità sono dunque estremamente alte. Di conseguenza, il sistema deve essere sempre accessibile. Abbiamo quindi applicato il principio della ridondanza per autorizzare un server a subentrare se un altro server non è più disponibile”, spiega Lionel Diers.
PcVue può collegarsi con la strumentazione automatica per mezzo di reti di comunicazione di campo standard come Profibus, Industrial Ethernet e molti altri in modo da monitorare e controllare il processo da supervisionare. Il compito di supervisione consiste nel raccogliere i dati e inviarli a un sistema informativo dove vengono analizzati. Questi dati sono elaborati direttamente da PcVue in modo che possano essere visualizzati in viste animate (chiamati display mimici) per mezzo di simboli che possono essere raffigurati (chiamati oggetti). Le informazioni raccolte sono trasformate in oggetti standard di PcVue (oggetti evento e oggetti allarme per i dati On/Off, analisi dei grafici per i dati analogici) che possono essere archiviati in database con vista per analizzarli in un momento successivo. In questo caso, PcVue gestisce 80mila variabili (66mila dei quali sono archiviati), 1.200 display mimici e 600 oggetti.
“La funzione specifica di PcVue è il concetto di struttura ad albero. Qui la questione è facilitare la raffigurazione degli oggetti e poi di limitare il lavoro di sviluppo. Così, per parecchie voci, come ad esempio attrezzatura tipo 'azionamento a velocità variabile', si tratta solo di creare un oggetto 'azionamento a velocità variabile' e raffigurarlo ogni volta che una parte di strumentazione è presente nel processo”, spiega Diers.
Nel software PcVue ci sono anche altri strumenti come l'archiviazione Hds (Historical Data Server) che gestisce l'interfaccia tra il sistema di supervisione e i database di archivio oppure 'Terminal Server', che grazie a una funzione Windows rende possibile l'utilizzo di differenti sessioni di PcVue su qualsiasi stazione. In un ambiente come quello dell'LHC, questa funzione è utile in termini di utilizzo e flessibilità perché il sito è vasto e c'è un gran numero di utenti connessi all'applicazione.
PcVue supporta anche l´ambiente virtuale Vmware che rende possibile far girare diversi sistemi operativi in modo separato l'uno dall'altro su una singola macchina come se stessero girando in macchine fisicamente distinte. Questo processo di virtualizzazione permette di sostituire diverse macchine dislocate nel sito per essere supervisionate, le quali sono generalmente sottoutilizzate e diventano rapidamente obsolete se comparate con un singolo pc che simula come molteplici macchine virtuali, destinando parte delle sue risorse a ciascuno di essi. Una stazione di supervisione aggiuntiva può essere aggiunta semplicemente 'copiando/incollando' una macchina virtuale esistente sul pc centrale e dotando l'utente di un terminale. Nei casi in cui il processo è modificato (cambio di rapporti, nuove necessità ecc.), si tratta solo di tarare le risorse stanziate attraverso il pc centrale alla macchina virtuale interessata dal cambio. “Data la scala all'applicazione LHC, l´implementazione di un'infrastruttura virtuale ha condotto a una drastica riduzione del numero di macchine fisiche coinvolte, come bonus, bassi consumi energetici, grande facilità d´uso e eccellente integrazione nell´architettura del Cern”, sottolinea Diers.
Questo significa che la supervisione della ventilazione dell'LHC richiede solo due macchine fisiche, ciascuna con 12 Gb di Ram e sei hard disk da 250 Gb. I carichi di lavoro della supervisione sono condivisi tra questi due server ridondanti (Windows 2003 server), con il primo che si occupa delle funzioni del server di acquisizione di PcVue No.1, Web Server (utenti via Internet) e database server (per l'archiviazione dei dati), e il secondo che completa le funzioni del server di acquisizione di PcVue No.2 e Terminal Server.
Le stazioni di acquisizione on-site (otto in tutto, una per area di sperimentazione) sono server station touchscreen destinate ad essere usate dagli operatori per la manutenzione locale. Poiché le aree di intervento sono distanti circa 2 km, queste stazioni sono essenziali e possono anche prendere il controllo delle installazioni di ventilazione nel caso uno dei due server vada incontro a un problema.
