El CERN escoge el paquete de software de supervisión PcVue de ARC Informatique para gestionar la ventilación y refrigeración del LHC

El LHC (Large Hadron Collider) es el acelerador de partículas más potente construido hasta la fecha. Inaugurado en Octubre 2008 en el CERN, cerca de Ginebra, en la frontera franco-suiza, se encuentra en el interior de un túnel circular con una circunferencia de 27 kilómetros y enterrado a una profundidad media de 100 metros, en el lugar que antes albergaba el colisionador LEP (Large Electron Positron), al cual sustituye. Al contrario del LEP, en el cual los electrones y los positrones se aceleraban para provocar colisiones, el LHC acelera protones de la familia de los hadrones, así como iones pesados como el plomo. Este gigantesco aparato permite que los físicos de todo el mundo estudien las partículas más pequeñas que se conocen con el fin de revelar los secretos de nuestro universo.

Para conseguirlo se aceleran dos haces de hadrones o iones pesados que circulan en direcciones opuestas en un anillo de 27 kilómetros para alcanzar una velocidad cercana a la velocidad de la luz con niveles muy altos de energía. Cuando estas partículas colisionan entre sí, el choque generado posibilita, por ejemplo, reproducir experimentalmente las condiciones cercanas a las existentes justo después del Big Bang. Las partículas creadas por estas colisiones se analizan por medio de detectores especiales que proporcionan datos que son interpretados por investigadores de más de un centenar de países.

Para permitir la realización de estos experimentos, el LHC necesita no menos de 9.300 imanes enfriados hasta -271,3°C (1,9K) gracias a 10.080 toneladas de nitrógeno líquido y 130 toneladas de helio líquido, por medio de un enorme sistema de distribución criogénica. Una instalación así también necesita un sistema de ventilación dimensionado para establecer una atmósfera apta tanto para las personas que trabajan en su seno como para el equipamiento instalado en las zonas donde se llevan a cabo los experimentos. La ventilación del LHC también se encarga de la extracción del humo frío y de las funciones de presurización en las zonas subterráneas de supervivencia. El diseño del sistema de ventilación incorpora modificaciones al proceso de ventilación existente (renovación de la ventilación LEP) junto con el nuevo equipamiento.

Para permitirle la gestión de los sistemas de ventilación y refrigeración del LHC, el CERN necesitaba un paquete de software para supervisión adaptado al tamaño de esta aplicación, que alberga más de 200 piezas de equipamiento automatizado, a un precio atractivo y por encima de todo ofreciendo un Coste Total de Propiedad competitivo. La solución propuesta también debía cumplir los requisitos de integración del CERN: las restricciones de la red, por supuesto, y además las restricciones de disponibilidad. »En la arquitectura adoptada por el CERN, el número de clientes que pueden conectarse simultáneamente al sistema está cerca de 30 (8 clientes fat, 20 clientes del Servidor de Terminal), lo que significa que debe trabajar virtualmente en tiempo real. Las restricciones de disponibilidad son por tanto extremadamente altas. En consecuencia, el sistema debe ser siempre accesible. De ahí que hayamos aplicado el principio de redundancia que permite activar un servidor si otro servidor ya no se encuentra disponible», explica Lionel Diers, Jefe de Proyecto en Assystem France, el proveedor de servicios al cargo del proyecto.

Tras haber estudiado las soluciones de supervisión disponibles en el mercado, con el fin de cumplir estas especificaciones el CERN optó por el paquete PcVue desarrollado por la compañía ARC Informatique. »Junto con el hecho de que la solución PcVue cumpla nuestros requisitos de prestaciones y precio, este producto también tiene la ventaja de ser bien conocido para los integradores de sistemas que tienen una gran experiencia con esta implementación», declara Mario Batz, Jefe de Proyecto en el grupo de refrigeración y ventilación del Departamento de Ingeniería del CERN. PcVue posibilita la conexión del equipamiento de automatización por medio de redes de campo estándar como Profibus, Ethernet Industrial y muchos otros con el fin de monitorizar y/o controlar el proceso a supervisar. La tarea del supervisor consiste en recoger datos y enviarlos a un Sistema de Información en el que se analizan. Estos datos se procesan directamente con PcVue de modo que puedan visualizarse de forma animada (denominadas visualizaciones mímicas) mediante símbolos que puedan representarse (denominados objetos). La información recogida se convierte a objetos PcVue estándar (objetos de evento y objetos de alarma para los datos »On/Off», análisis de los gráficos para los datos analógicos) y luego se archiva en bases de datos para analizarlos posteriormente en herramientas auxiliares de tipo hoja de cálculo, etc. En este caso, PcVue gestiona 80.000 variables (66.000 de los cuales están archivados), 1.200 visualizaciones mímicas y 600 objetos.

PcVue proporciona importantes innovaciones con el fin de reducir aún más los tiempos de instalación y funcionamiento y los costes de proyectos de supervisión de procesos industriales, especialmente en aplicaciones a gran escala como plantas de montaje, centrales nucleares, químicas, farmacéuticas o plantas de proceso de alimentos, etc. »La función específica de PcVue respecto a otras herramientas disponibles en el mercado es la noción de la estructura en árbol. Aquí se halla la cuestión de facilitar la representación de objetos, y por tanto de limitar el trabajo de desarrollo. Por tanto, para varios elementos de equipamiento del tipo »control de velocidad variable», por ejemplo, tan sólo hay que crear un objeto de »control de velocidad variable» y representarlo en cada momento que existe una pieza de equipamiento en el proceso», explica Lionel Diers de Assystem France.

Existen también otras herramientas especialmente interesantes en el software PcVue como el sistema de archivo HDS (Historical Data Server), que gestiona el interface entre el sistema de supervisión y la base de datos de archivos o el »Servidor de Terminal» que, gracias a una función Windows, posibilita la utilización de varias sesiones de PcVue en cualquier estación determinada. En un entorno como el de LHC, esta función resulta especialmente atractiva por lo que respecta a la flexibilidad de utilización y de despliegue ya que se trata de un lugar extenso y hay un gran número de »clientes» (usuarios conectados a la aplicación).

Teniendo en mente una vez más facilitar el despliegue y reducir los costes de funcionamiento de los sistemas de supervisión del proceso, PcVue también ofrece soporte al entorno virtual Vmware, que hace posible la ejecución de varios sistemas operativos de forma separada en una sola máquina como si se estuvieran ejecutando en distintas máquinas físicas. Este proceso de virtualización posibilita por tanto la sustitución de varias máquinas reales distribuidas por el lugar a supervisar, que generalmente están infrautilizadas y rápidamente se quedan obsoletas en comparación con un único PC que simula tantas máquinas virtuales como sea necesario asignando una parte de sus recursos a cada una de ellas. Puede añadirse una estación de supervisión virtual adicional simplemente copiando/pegando una máquina virtual existente en el PC central y proporcionando al usuario un terminal. En el caso de que se modifique el proceso (cambio de velocidad, nuevas necesidades, etc.), tanto sólo hay que ajustar los recursos asignados por el PC central a la máquina virtual afectada por este cambio. »Debido a la escala de la aplicación del LHC, la puesta en práctica de una infraestructura virtual debe llevar a una reducción drástica en el número de máquinas físicas utilizadas, con la ventaja añadida de un menor consumo de energía, mayor facilidad de uso y excelente integración en la arquitectura de TI del CERN», destaca Lionel Diers de Assystem France.

Esto significa que la supervisión de la ventilación del LHC sólo requiere dos máquinas físicas, cada una de ellas con 12 Gb de RAM y seis unidades de disco duro de 250 Gb. Las cargas de trabajo de la supervisión se comparten entre estos dos servidores físicos redundantes (servidores de Windows 2003), el primero de ellos para garantizar las funciones del servidor de adquisición de PcVue Nº 1, el servidor Web (usuarios a través de Internet) y el servidor de base de datos (para archivar los datos), y el segundo para desempeñar las funciones del servidor de adquisición de PcVue Nº 2 y el Servidor de Terminal.

Las estaciones de adquisición in situ – ocho en total (una por zona de experimentos) – son estaciones de servidor con pantalla táctil para su uso por parte de los operarios de mantenimiento. Dado que las áreas de intervención están alejadas aproximadamente a unos 2 km, estas estaciones son fundamentales y también permiten controlar las instalaciones de ventilación en el caso de que uno de los dos servidores centrales detecte un problema.

Ésta no es la primera vez que ARC Informatique, Assystem France y CERN han cooperado en un proyecto. Las tres ya han trabajado juntas en otros dos proyectos: CSAM (CERN Safety Alarm Management) para la supervisión de las alarmas técnicas del CERN, detectores de incendios y detectores de gas, y RAMSES (Radiation and Monitoring System for the Environment and Safety) para poner en servicio y realizar el mantenimiento de un sistema de control de radiación ionizante en las instalaciones de experimentación del CERN. »Los puntos fuertes de la oferta de ARC Informatique/Assystem France residen por encima de todo en la complementariedad de sus equipos, la capacidad de respuesta del servicio y la competencia del soporte técnico que proporcionan, así como el hecho de que se concentran en las necesidades de los usuarios», explica Mario Batz, del CERN. Para desarrollar y continuar mejorando PcVue, los equipos de ARC Informatique confían en la experiencia que han acumulado gracias a un total de más de 38.000 licencias instaladas.

Pie de foto CERN-LHC-N°1.jpg : Enterrado a una profundidad media de 100 metros, el túnel del LHC tiene una circunferencia de unos 27 kilómetros.
Pie de foto CERN-LHC-N°2.jpg : Una de las unidades de ventilación del LHC.
Pie de foto CERN-LHC-N°3.jpg : Representación mediante PcVue de una zona de experimentos y de sus unidades de ventilación.