The centre of the action
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Description
The CERN Control Centre (CCC) has all the ingredients of an action movie control room: hundreds of screens, technicians buzzing in and out, huge floor-to-ceiling windows revealing the looming vista of a mountain range, flashing lights, microphones… This is the place where not just the LHC, but the whole of CERN's accelerator complex and technical support is based - truly the centre of the action at CERN.
The CERN Control Centre (CCC) has all the ingredients of an action movie control room: hundreds of screens, technicians buzzing in and out, huge floor-to-ceiling windows revealing the looming vista of a mountain range, flashing lights, microphones… This is the place where not just the LHC, but the whole of CERN's accelerator complex and technical support is based - truly the centre of the action at CERN.
The four 'islands' in the CCC are designed for easy communication between staff members.
Designed specifically with the LHC in mind, the CCC on the Prévessin site has been operational since February 2006. Before that there were three separate control rooms, one on the Meyrin site, another in Prévessin and a third for the technical infrastructure of CERN. Combining the control rooms not only benefited the LHC, but reduced the number of people needed to run the complex. The money saved was used to pay for it.
In the new CCC the three separate areas have come together in one room alongside the LHC control system, each with its own circular 'island' of computers and work stations. Paul Collier, Head of the Operations Group, explains the rationale behind the design: "Having everybody in the same control room we get a much closer level of communication between the teams running the various facilities, which is one of the best ways of ensuring the quality of the beam for the LHC." In fact, the new design is so efficient that the whole CCC can be run with just eight members of staff on shift at any one time.
As you might imagine, right now the CCC is an extremely dynamic environment. Fresh from the success of the recent synchronization test, and working towards the next one, the atmosphere is electric. Although only one of the four control 'islands' is dedicated to the LHC, the other three play a fundamental role in the machine's success, as they determine the quality of the hadron beam that enters the machine. For example, the island controlling the Meyrin complex, including the PS, the Linacs and the booster synchrotron, is where the beam is created and where its transverse and longitudinal characteristics are determined.
Another island is responsible for, among other things, the SPS and the transfer lines. As far as the LHC is concerned this area takes the beam from the PS and transports it to the LHC at the right energy. The energy at which the SPS delivers the beam is all important as it determines what the strength the magnet field has to be to get the beam on to exactly the right trajectory inside the LHC.
James Ridewood, a SPS operations shift leader, gives an example of how he keeps track of all the different parameters of the beam using the control-room systems: "The curves on this screen show the magnets pulsing and the intensity of the beam. The backdrop of numbers relates to the protons hitting the targets in the North experimental area. We read these patterns, and from the shape of the curves, for example, we can instantly see what is happening in the SPS machine."
However, the place where everyone's attention is focused is the LHC control island. There, the teams are building up to the process of 'threading' the beam through the entire machine on 10 September. As the beam goes around the machine, it can get little kicks from tiny errors in the magnets, which can cause the beam to slowly grow away from the centre of the vacuum chamber. Throughout the machine, corrector dipoles are installed close to the quadrupoles which focus the beams. "These correctors can be used to re-centre the beam at any point, using pickups to measure the beam position," says Paul.
Currently the LHC teams are doing mainly hardware commissioning in order to integrate the machine so that it all works together as a single unit. One LHC operations engineer-in-charge, Alick Macpherson, was working on the interface between the machine protection hardware and the control room operations when the Bulletin spoke to him: "I'm working on the interface to the LHC beam interlock system. If there is a problem with equipment or with the beam, the beam has to be dumped within a few hundred microseconds, and this means that a decision has to be made by the hardware. We have designed monitoring and control software so that we can deduce from the hardware exactly what happened inside the machine when a beam was dumped, and then control and correct that problem… In the end it's a very big, complex machine, involving a lot of people and everything has to work in sync."
And perhaps this point illustrates where the CCC differs from an action film. When you consider the size, complexity, extent of collaboration and sheer vision of the LHC and the resources needed to control it you realise that it's far more exciting than any blockbuster you're likely to see this summer.
Technical info
Cover articleOther (French)
Le Centre de contrôle du CERN (CCC) a tous les éléments d'une salle de contrôle dans un film d'action : des centaines d'écrans, des techniciens qui entrent et qui sortent, d'immenses fenêtres allant du sol au plafond, offrant une vue imprenable sur les montagnes, des voyants lumineux, des micros… Voilà l'endroit d'où est piloté, non seulement le LHC, mais l'ensemble du complexe d'accélérateurs du CERN et ses services techniques : le CCC est vraiment au cœur de l'action au CERN.
Le Centre de contrôle du CERN (CCC) a tous les éléments d'une salle de contrôle dans un film d'action : des centaines d'écrans, des techniciens qui entrent et qui sortent, d'immenses fenêtres allant du sol au plafond, offrant une vue imprenable sur les montagnes, des voyants lumineux, des micros… Voilà l'endroit d'où est piloté, non seulement le LHC, mais l'ensemble du complexe d'accélérateurs du CERN et ses services techniques : le CCC est vraiment au cœur de l'action au CERN.
Les quatre îlots de contrôle du CCC ont été configurés dans l'idée d'optimiser la communication entre les équipes.
Conçu spécialement dans la perspective du LHC, le Centre de contrôle de Prévessin est opérationnel depuis février 2006. Auparavant, il y avait trois salles de contrôle séparées, l'une sur le site de Meyrin, l'autre sur celui de Prévessin, la troisième servant à l'infrastructure technique du CERN. Réunir ces trois salles de contrôle était de toute façon nécessaire pour l'exploitation du LHC, mais cela a permis également de réduire les effectifs nécessaires au fonctionnement du complexe. Les économies ainsi réalisées ont servi à financer la construction du Centre.
Dans le nouveau CCC, les trois secteurs ont été rassemblées en une seule salle, aux côtés du système de contrôle du LHC. Chaque secteur possède son propre «îlot» circulaire, avec ordinateurs et stations de travail. Paul Collier, chef du groupe Opérations, explique la raison d'être de cette configuration. «Le fait de réunir tout le monde dans la même salle permet une bien meilleure communication entre les équipes qui s'occupent des différentes installations, et c'est l'un des meilleurs moyens d'obtenir une bonne qualité de faisceau pour le LHC.» En fait, la nouvelle configuration est si efficace que la totalité du CCC peut fonctionner avec seulement huit membres du personnel de service à un moment donné.
Comme on peut l'imaginer, le CCC connaît en ce moment une activité fébrile. Juste après la réussite de l'essai de synchronisation mené dernièrement, et alors que l'on prépare le suivant, l'atmosphère est électrique. Bien que seul l'un des quatre îlots de contrôle serve à piloter le LHC, les trois autres jouent un rôle fondamental dans le succès de la machine, car ils déterminent la qualité du faisceau de hadrons qui entrera dans l'accélérateur. Ainsi, l'îlot contrôlant le complexe de Meyrin, qui comprend le PS, les deux Linacs et le synchrotron booster, est l'endroit où est créé le faisceau et où sont déterminées ses caractéristiques transversales et longitudinales.
Un autre îlot permet de commander, notamment, le SPS et les lignes de transfert. Pour ce qui est du LHC, le système récupère le faisceau issu du PS et l'achemine au LHC à l'énergie qui convient. L'énergie à laquelle le SPS lâche le faisceau est extrêmement importante, car elle détermine quelle devra être l'intensité du champ magnétique pour que le faisceau adopte exactement la bonne trajectoire à l'intérieur du LHC.
James Ridewood, chef d'équipe pour l'exploitation du SPS, donne un exemple de la façon dont il contrôle tous les différents paramètres du faisceau au moyen des systèmes présents dans la salle: «Les courbes présentes sur cet écran montrent la pulsation des aimants et l'intensité du faisceau. Les chiffres représentent les protons frappant les cibles dans la zone d'expérimentation nord. Nous observons ces figures; la forme des courbes, par exemple, nous indique immédiatement ce qui se passe dans la machine SPS.»
Toutefois, le lieu qui retient l'attention de tous en ce moment est l'îlot de contrôle du LHC. C'est là que les équipes travaillent de façon à être en mesure de faire passer le faisceau dans la totalité de la machine le 10 septembre. Lorsque le faisceau tourne dans la machine, il peut subir de petites perturbations provenant de légères erreurs dans les aimants, ce qui peut l'amener à dévier progressivement du centre de l'enceinte à vide. Dans toute la machine, des dipôles correcteurs sont installés à proximité des quadripôles qui focalisent les faisceaux. «Ces aimants correcteurs peuvent être utilisés pour recentrer le faisceau en n'importe quel point, en utilisant des capteurs pour mesurer la position du faisceau», indique Paul.
Actuellement, les équipes du LHC travaillent essentiellement à la mise en service du matériel, afin d'intégrer les différents éléments de la machine, qui doivent fonctionner tous ensemble. L'un des ingénieurs de l'équipe chargée de l'exploitation du LHC, Alick Macpherson, était en train de travailler sur l'interface entre le matériel de protection de la machine et les opérations de la salle de contrôle quand le Bulletin l'a interviewé. «Je travaille actuellement sur l'interface avec le système d'asservissement du faisceau du LHC. En cas d'incident pour l'équipement ou le faisceau, le faisceau doit être évacué en quelques centaines de microsecondes, cette opération doit donc se faire de façon automatique. Nous avons conçu des logiciels de surveillance et de contrôle qui nous permettent de savoir exactement, à partir du matériel, ce qui s'est passé à l'intérieur de la machine quand un faisceau a été évacué, de prendre les mesures nécessaires, puis de corriger le problème. En fin de compte, cette machine est énorme et très complexe, avec beaucoup d'intervenants, et tout doit être synchronisé.»
Et c'est peut-être là que le CCC se distingue de ce que vous pouvez voir dans un film d'action. Si l'on pense à la dimension, à la complexité, à la coordination nécessaire, à ce que fera cette machine, si l'on se représente toutes les ressources qu'il faut réunir pour la piloter, on se dit que c'est bien plus palpitant que tous les films à l'affiche cet été!
Additional details
Identifiers
- CDS
- 1121423
- CDS Report Number
- BUL-NA-2008-108
Related works
- Is published in
- Periodical issue: kg6bv-fv556 (CDS)
- Periodical issue: net9z-e5f26 (CDS)