V Menschen und Ereignisse - Max-Planck-Institut für Astronomie

96 IV. Instrumentelle Entwicklungen
tronik für den deformierbaren Spiegel mit 2.1 Gbit »Reflective
Memory Interface«, optische Komponenten,
Motoren, Metrologie, Software, etc. – wurden in den
Jahren 2003 und 2004 beschafft. Schwierigkeiten bei der
Lieferung der kalten Optik zögerten den Abschluss dieser
Phase bis voraussichtlich März 2005 hinaus.
Im Laufe des Jahres wurden das Kühlgefäß beschafft
sowie die einzufügenden Komponenten am MPIA angefertig.
Das Kühlen des Instrumentes sowie die Funktion
aller Motoren und des Detektors wurden bis Ende 2004
am MPIA getestet. Im Oktober 2004 erfolgte auch der
erste Einbau in die ALFA-Optik auf dem Calar Alto. Hier
wurde auch die Verbindung zum Echtzeit-Computer
sowie zur neu beschafften Ansteuerelektronik für den
deformierbaren Spiegel getestet. Diese Tests verliefen,
abgesehen von kleineren, mittlerweile behobenen
Problemen, erfolgreich. Nach der Lieferung der kalten
Optik – voraussichtlich im März 2005 – wird eine testweise
Beleuchtung und ein Probebetrieb des Echtzeitsystems
am MPIA stattfinden. Der erste Einsatz am Nachthimmel
ist numehr für Juni 2005 vorgesehen.
(H. Baumeister, P. Bizenberger, W. Brandner, J. Costa,
B. Grimm, M. Feldt (PI), Th. Henning, S. Hippler (PM),
W. Laun. S. Ligori, R.-R. Rohloff, R. Ragazzoni;
D. Peter, N. Salm, C. Storz, K. Wagner)
IV.7 Erneuerung des Steuersystems am 3.5-m-
Teleskop
Gründe für die Erneuerung
Das 3.5-m-Teleskop wurde Anfang der 1980er in Be-
trieb genommen. Während die Mechanik noch gut funk-
tioniert, haben viele elektronische und Computerbauteile
das Ende ihrer Lebensdauer erreicht. Technologische
Änderungen haben in den letzten Jahren den Austausch
von Bauteilen zunehmend erschwert: Viele Teile – sowohl
Original- als auch gleichwertige Teile – sind schlicht nicht
mehr erhältlich. Um den Verlust von Beobachtungszeit
durch technische Ausfälle zu vermeiden, wurde beschlos-
sen, das Teleskopsteuerungssystem komplett zu erneuern,
d.h. Computer, Bus-System und praktisch sämtliche
elektronische Hardware zu ersetzen.
Das Konzept des neuen Steuerungssystems
Das Originalsteuerungssystem bestand aus einem
zentralen LSI 11-Computer, der mit den verschiedenen
Antriebs- und Steuerungseinheiten durch ein umfassendes
DMA-Bus-System verbunden war. Im Gegensatz da-
zu verwendet das neue, von R. Wolf konzipierte Teleskopsteuerungssystem
eine Sun-Workstation mit einem
Standard-Solaris-Betriebssystem als Leitrechner für
fünf VME-Computer, welche die Antriebe steuern. Die
Workstation dient auch als Router in das öffentliche
Calar-Alto-Netzwerk. Die Kommunikation mit dem
Operator findet über eine grafische Benutzeroberfläche
auf einem Linux-PC statt. Alle Computer kommunizieren
miteinander über ein privates Ethernet-Netzwerk,
das von außen nicht direkt zugänglich ist. Die VME-
Computer sind an verschiedenen Stellen in der Nähe
der entsprechenden Teleskopelektronik platziert. Diese
sind: Hauptelektronik-Schrank (2. Stock), Bedienpult
(Kontrollraum), Gabelmontierung (Gabel), Tubus (innerhalb
des Teleskoptubus) und S5-Elektronikschrank
für den Coudé-Spiegel (Coudé-Ebene). Der Linux-
PC befindet sich im Hauptpult. Die Zykluszeit des
IO-Systems ist auf 20 Hz gesetzt worden, um eine
ausreichende Echtzeitreaktion auf Veränderungen
und von der Hardware ausgelöste Ereignisse zu ermöglichen.
Die Software ist in mehreren Ebenen organisiert.
Die erste Ebene ist die Schnittstelle zum
Beobachter/Personal (GUI), die die Auswahl von fünf
Betriebsarten ermöglicht. Die zweite Ebene steuert
die Teleskopantriebe für Rekt-aszension, Deklination,
Fokus, Cassegrain-Flansch, Azimuth und Höhe des
Coudé-S5-Spiegels sowie die Kuppelstellung. Diese
Task berechnet viermal pro Sekunde alle notwendigen
astronomischen und intern genutzten Daten, die aus
den Eingabedaten der Antriebe bezogen werden, wie
Encoderwerte, Weltzeit, Luftmasse, Aktualisierung der
Korrektur der Teleskopausrichtung, Refraktion usw.
Die dritte Ebene dient zum Schutz der Instrumente.
Sie steuert Grenzschalter, Stopp-Positionen und den
aktuellen Zustand der Antriebe. Sie bildet auch die
Schnittstelle zu den Antrieben, die in der Ebene unterhalb
des Instrumentenschutzes zu finden sind. Ein
Watchdog überwacht alle fünf VME-Systeme und die
Tasks, die auf ihnen laufen, sowie Programme, die
auf der Sun laufen, indem er alle vier Sekunden eine
Über-prüfung der Lebensfunktionen durchführt.
Reagieren alle Systeme innerhalb der erwarteten Frist,
wird der Watchdog zurückgesetzt und die Überprüfung
des Systems vier Sekunden später wiederholt. Reagieren
nicht alle Systeme, wird die Elektronik der Antriebe und
die Stromzufuhr der VME abgeschaltet. Das System
wird auch abgeschaltet, wenn der Watchdog-Prozess
selbst ausfällt.
Verwirklichung und gegenwärtiger Stand
Da das Teleskopsteuerungssystem sehr komplex ist,
wurde beschlossen, seine Erneuerung in zwei Phasen
zu unterteilen. Phase I beinhaltet den Austausch des
Computers und des Bus-Systems, Phase II den Austausch
der Motorsteuerungen einschließlich der Regelkreise der
Antriebe in Stunde und Deklination. Die Probleme in
Phase I bestehen hauptsächlich darin, einen stabilen
Betrieb des Computersystems zu erreichen und zudem
alle Funktionen des Systems zur Verfügung zu stellen.
Nach sorgfältiger Vorbereitung wurden Hard- und