控制太阳中心
在加利福尼亚州的利弗莫尔，在未来十年的早期，一个拥有一系列令人震惊的控制技术的“科学工厂”将同时瞄准多达192个激光，这是使用激光“点燃”核聚变的又一步。能量爆炸的目的是将氘和氚的氢同位素聚变成氦核，其输出能量高于输入能量。
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在加利福尼亚州的利弗莫尔，在未来十年的早期，一个拥有一系列令人震惊的控制技术的“科学工厂”将同时瞄准多达192个激光，这是使用激光“点燃”核聚变的又一步。能量爆炸的目的是将氘和氚的氢同位素聚变成氦核，其输出能量高于输入能量。
国家点火设施(NIF)由劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)与桑迪亚国家实验室、洛斯阿拉莫斯国家实验室和罗切斯特大学联合建造。法国和英国根据与美国的双边协议一直与LLNL合作。LLNL由加利福尼亚大学为美国能源部运营。1997年5月破土动工。
人类的努力已经实现了核聚变。无约束聚变发生在武器上。迄今为止，由非激光方法控制和控制的核聚变消耗的能量比产生的能量要多，这对于清洁能源生产工厂或高能太空推进的最终目标来说不是最佳选择。
应用，500 TW
NIF耗资超过10亿美元，将支持美国能源部的库存管理计划。该计划的目标是在不进行核试验的情况下确保美国核武器储备的安全性和可靠性。其他应用来自与NIF的192紫外(nd -玻璃)激光器的前辈相关的研究。相关激光研究的过去和预期的未来应用包括第一个软x射线激光器、高效可见激光器、雷达应用、医疗激光器、EUV光刻和用于切割的超短激光脉冲。国家核聚变研究所的科学家预测，商业核聚变发电厂可能要到2050年或更长时间。
预计在NIF激光阵列焦点处的能量是巨大的，如果是短暂的。在3 × 10-9秒的脉冲长度内，NIF将产生1800千焦的能量，峰值功率为500太瓦(500万亿瓦)，在一瞬间，产生的能量将超过美国总发电量1000倍以上!
NIF激光器将包含比世界上所有望远镜加起来还要精确的光学元件(33,000平方英尺)，需要对激光器、光学元件和相关设备进行精确控制，以便每束光束通过放大器，进入目标室中心，在30皮秒的跨度内击中50微米的目标。
根据NIF综合计算机控制系统的系统工程师Paul J. Van Arsdall的说法，进一步的要求包括7天24小时的可用性(每年7.5天的不定期维护)，30年的项目寿命，以及使用直接和间接激光瞄准方法的能力。
LLNL在该项目中担任系统集成商。“我们正在以具有挑战性的方式使用许多新技术。综合控制系统的项目负责人Van Arsdall先生说:“我们关注的是完全部署系统的性能，而不是实验室测试，所以我们研究了一个程序，使用离散建模技术来模拟关键控制场景，扩大实验室设计，以确保我们对全尺寸系统的性能不会太天真。”
控制和相关人工成本约为9,600万美元，约占项目总成本的8%。与其他项目不同的是，“目标是保证工作的未来，并创建具有长期可维护性的代码的可移植性。这是一个比大多数行业构建的更长期的产品。”
范·阿斯德尔同意透露数百家供应商中的一些名字，但他说，使用特定供应商并不意味着项目参与者或美国政府认可任何特定制造商。[以下是律师的要求:LLNL或美国政府均不对本文中披露的任何信息、产品或过程的准确性、完整性或有用性作出任何明示或暗示的保证，也不承担任何法律责任或责任。]
9500年汽车
NIF激光器和控制系统，在一个704 x 403 x 85英尺高的建筑(足球场大小)内，需要大约9500个步进电机进行激光定位，风河系统公司的VxWorks操作系统和PCI总线嵌入式系统在多操作系统环境中服务10-15年。
范·阿斯德尔将集成控制系统称为系统的灵魂，该系统的软件开发预计需要150人年的时间。
软件帮助十几名工程师控制5万个点、600个摄像头、3000个驱动器、分析3000张图像、测量偏移量，并根据需要移动步进器，除非控制回路不稳定，否则无需操作员干预。自动化过程必须在一小时内完成，可能包括前端处理器和监控系统之间的48,000条消息。虽然发射计划可能会提前几周开始，但根据实验的不同，配置可能会有很大的不同。每天拍摄三次，每次拍摄都有复杂的编排，包括以防拍摄失败的详细备份。
软件预计将通过一系列传感器每次发射收集约400 MB的数据。范·阿斯德尔说，高度分布式的架构必须足够灵活，以便在建造过程中以及在30年的预期寿命内升级控制、诊断、计算机和设计。
面向对象的框架
综合计算机控制系统体系结构被描述为构建分布式控制系统的抽象的面向对象框架。NIF选择国际软件标准Ada 95作为NIF的中心软件语言，也用于空中交通管制和军事指挥控制系统。
代码是在框架中编写的，以增量方式构建和测试的模块化部分，允许在不编写大量详细代码的情况下解决问题。9月，团队完成了shot协调和生命周期框架，这是代码编写到完整系统操作的六步旅程中的第三步。
控制系统有前端处理器和监控系统。用于系统操作的分布式控制系统有354台计算机，其中35台Sun Microsystems (Palo Alto, california) UltraSPARC计算机运行8个监控应用程序，264台基于powerpc的计算机使用VxWorks, 55台其他UltraSPARC计算机用于14个前端处理器应用程序。监视系统层托管在工作站上，运行Sun Solaris UNIX。
重点包括帮助400台计算机使用CORBA的对象技术进行通信(通用对象请求代理体系结构，由500家公司组成的对象管理集团，马萨诸塞州弗雷明汉)。对于Ada 95代码，NIF使用来自客观接口系统的ORBexpress。
模拟包括对CORBA的研究，通过改变事务速率和消息大小(200-300字节)观察对网络和处理器性能的影响。项目团队自己编写服务代码，以提高维护或修改的能力，并使其比CORBA服务更精简。例如，来自选定设定值的异常通知可以减少网络流量。
在多操作系统的配置和开发环境下，选择了Sun Java技术。
Van Arsdall先生说:“工作人员对它有一定的经验，并开发了一个基于java的瘦客户端图形用户界面，用于多个站点，混合语言和操作系统，这样控制就在软件中，使用CORBA与控制系统的其他部分通信。”Java编程工具和程序员是现成的。程序员在微软开发。Van Arsdall先生说，在办公环境中使用Windows NT，然后在控制室中使用Solaris环境，并使用“一些前端Windows NT”。
NIF是罗克韦尔自动化公司的早期采用者之一。Allen-Bradley Control Logix plc;相关的任务是制定与Solaris工作站通信的接口细节。
网络
Echelon (Palo Alto, california) LonWorks正被用于分布式激光诊断传感器。自主设计的前端电路需要定制的芯片级解决方案。
以太网将在没有共享段的情况下使用。ATM (155 Mb/秒，异步传输模式)将用于将数字运动视频从传感器传输到处理设备和操作站。使用Opnet (Annandale, Va.) Modeler模拟研究了最坏的网络部署场景，混合了ATM和快速以太网(100 Mb/秒)网络。
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