一種核電站tg和dcs通訊系統(tǒng)及方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種核電站TG和DCS通訊系統(tǒng)及方法，其中通訊系統(tǒng)通過(guò)在汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)和全廠(chǎng)數(shù)字化控制系統(tǒng)的一層網(wǎng)絡(luò)上，通過(guò)至少3對(duì)通信單元來(lái)傳遞兩個(gè)控制系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)。本發(fā)明可明顯降低汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)和全廠(chǎng)數(shù)字化控制系統(tǒng)之間的通訊延時(shí)，提高全廠(chǎng)數(shù)字化控制系統(tǒng)對(duì)汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)監(jiān)控的實(shí)時(shí)性，保證了核電機(jī)組的安全可靠運(yùn)行。
【專(zhuān)利說(shuō)明】—種核電站TG和DCS通訊系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及核電站通信領(lǐng)域，尤其涉及一種核電站TG和DCS通訊系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)有核電技術(shù)中，汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)(TG)廠(chǎng)家通常提供專(zhuān)門(mén)的TG控制系統(tǒng)，用于對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)行監(jiān)視和控制，即汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)(TCS )。
[0003]在機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，如圖1所示，TG與TG控制系統(tǒng)連接，全廠(chǎng)DCS與TG控制系統(tǒng)通信連接。汽輪發(fā)電機(jī)組使用全廠(chǎng)非安全級(jí)全廠(chǎng)數(shù)字化控制系統(tǒng)(DCS)對(duì)TG進(jìn)行監(jiān)視、操控和記錄。因此，TCS和DCS之間合理的通訊架構(gòu)、冗余切換、數(shù)據(jù)交換方案，對(duì)于保證兩平臺(tái)之間通訊的安全、可靠顯得尤為重要。
[0004]如現(xiàn)有核電技術(shù)在輪發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)中，TCS和全廠(chǎng)DCS之間的通訊架構(gòu)在一層網(wǎng)絡(luò)傳遞的數(shù)據(jù)通訊延時(shí)較長(zhǎng)。比如，操縱員從主控室(即DCS)下發(fā)控制指令至TCSd^令經(jīng)過(guò)約幾秒的延時(shí)后才到達(dá)TG執(zhí)行機(jī)構(gòu)。其產(chǎn)生延時(shí)的根本原因主要為T(mén)CS和DCS —層網(wǎng)絡(luò)之間傳遞的數(shù)據(jù)量太大，開(kāi)關(guān)量和模擬量信號(hào)共計(jì)6000多點(diǎn)，信號(hào)需要花費(fèi)大量時(shí)間進(jìn)行逐一傳遞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中DCS與TCS之間的通訊容易產(chǎn)生延遲的缺陷，提供一種可有效降低TCS和DCS之間數(shù)據(jù)的通訊延時(shí)，以滿(mǎn)足DCS對(duì)TG的實(shí)時(shí)監(jiān)控的核電站TG和DCS之間的通訊方法及系統(tǒng)。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)`問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:
[0007]提供一種核電站通訊系統(tǒng)，包括汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)、汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)和全廠(chǎng)數(shù)字化控制系統(tǒng)，所述汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)與汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)連接；所述汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)和全廠(chǎng)數(shù)字化控制系統(tǒng)通過(guò)一層網(wǎng)絡(luò)和二層網(wǎng)絡(luò)通信連接，
[0008]在一層網(wǎng)絡(luò)上，所述汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)和所述全廠(chǎng)數(shù)字化控制系統(tǒng)均包括至少三對(duì)通信單元，用于傳遞兩個(gè)控制系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)。
[0009]本發(fā)明所述的核電站通訊系統(tǒng)中，在一層網(wǎng)絡(luò)上的通信單元還用于在以報(bào)文形式傳遞數(shù)據(jù)時(shí)，在不連續(xù)的報(bào)文之間加入空數(shù)據(jù)使多個(gè)報(bào)文合并為一個(gè)報(bào)文進(jìn)行傳遞。
[0010]本發(fā)明所述的核電站通訊系統(tǒng)中，在一層網(wǎng)絡(luò)上的通信單元所傳遞的數(shù)據(jù)包括兩個(gè)控制系統(tǒng)之間的指令、反饋信號(hào)及中間過(guò)程量。
[0011]本發(fā)明所述的核電站通訊系統(tǒng)中，在二層網(wǎng)絡(luò)上，所述汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)和所述全廠(chǎng)數(shù)字化控制系統(tǒng)均包括至少一對(duì)通信單元。
[0012]本發(fā)明所述的核電站通訊系統(tǒng)中，在所述二層網(wǎng)絡(luò)上，汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)的通信單元為通訊網(wǎng)關(guān)主機(jī)端，用于發(fā)送數(shù)據(jù)；全廠(chǎng)數(shù)字化控制系統(tǒng)的通信單元為通訊網(wǎng)關(guān)客戶(hù)端，用于接收所述通訊網(wǎng)關(guān)主機(jī)端發(fā)送的數(shù)據(jù)。
[0013]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的另一技術(shù)方案是:[0014]提供一種核電站通訊方法，汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)和全廠(chǎng)數(shù)字化控制系統(tǒng)通過(guò)一層網(wǎng)絡(luò)和二層網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，其特征在于，
[0015]在一層網(wǎng)絡(luò)上，汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)和全廠(chǎng)數(shù)字化控制系統(tǒng)通過(guò)至少三對(duì)通信單元進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞。
[0016]本發(fā)明所述的通訊方法中，所述汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)和所述全廠(chǎng)數(shù)字化控制系統(tǒng)的通信單元在一層網(wǎng)絡(luò)上通過(guò)報(bào)文形式傳遞數(shù)據(jù)時(shí)，在不連續(xù)的報(bào)文之間加入空數(shù)據(jù)，以使多個(gè)報(bào)文合并為一個(gè)報(bào)文進(jìn)行傳遞。
[0017]本發(fā)明所述的通訊方法中，所述汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)和所述全廠(chǎng)數(shù)字化控制系統(tǒng)通過(guò)一層網(wǎng)絡(luò)所傳遞的數(shù)據(jù)包括兩個(gè)控制系統(tǒng)之間的指令、反饋信號(hào)及中間過(guò)程量。
[0018]本發(fā)明所述的通訊方法中，在二層網(wǎng)絡(luò)上，所述汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)和所述全廠(chǎng)數(shù)字化控制系統(tǒng)通過(guò)至少一對(duì)通信單元進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。
[0019]本發(fā)明所述的通訊方法中，在所述二層網(wǎng)絡(luò)上，所述汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)的通信單元為通訊網(wǎng)關(guān)主機(jī)端，向所述全廠(chǎng)數(shù)字化控制系統(tǒng)的通信單元發(fā)送帶時(shí)間標(biāo)簽的數(shù)據(jù)，包括報(bào)警和歷史數(shù)據(jù)；
[0020]所述全廠(chǎng)數(shù)字化控制系統(tǒng)的通信單元為通訊網(wǎng)關(guān)客戶(hù)端，接收所述通訊網(wǎng)關(guān)主機(jī)端發(fā)送的數(shù)據(jù)。
[0021]本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果是:本發(fā)明通過(guò)在汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)和全廠(chǎng)數(shù)字化控制系統(tǒng)的一層網(wǎng)絡(luò)上，均通過(guò)至少3對(duì)通信單元來(lái)傳遞兩個(gè)控制系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)?？擅黠@降低汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)和全廠(chǎng)數(shù)字化控制系統(tǒng)之間的通訊延時(shí)，提高全廠(chǎng)數(shù)字化控制系統(tǒng)對(duì)汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)監(jiān)控的實(shí)時(shí)性，保證了核電機(jī)組的安全可靠運(yùn)行。
[0022]進(jìn)一步地，在一層網(wǎng)絡(luò)上的通信單元還用于在以報(bào)文形式傳遞數(shù)據(jù)時(shí)，在不連續(xù)的報(bào)文之間加入空數(shù)據(jù)使多個(gè)報(bào)文合并為一個(gè)報(bào)文進(jìn)行傳遞，從而減少報(bào)文的個(gè)數(shù)，有效降低報(bào)文傳遞時(shí)間。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023]下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，附圖中:
[0024]圖1是核電站監(jiān)控汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)的通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖2是本發(fā)明實(shí)施例中核電站TCS和DCS之間的通訊架構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0027]本發(fā)明的核電站通訊系統(tǒng)，包括汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)(TG)、汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)(TCS)和全廠(chǎng)數(shù)字化控制系統(tǒng)(DCS)。汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)TCS與汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)TG連接，TCS用于監(jiān)視和控制TG ;汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)TCS和全廠(chǎng)數(shù)字化控制系統(tǒng)DCS通過(guò)一層網(wǎng)絡(luò)和二層網(wǎng)絡(luò)通信連接，以實(shí)現(xiàn)全廠(chǎng)非安全級(jí)DCS對(duì)TG的監(jiān)視、操控和記錄。
[0028]在一層網(wǎng)絡(luò)上，汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)和全廠(chǎng)數(shù)字化控制系統(tǒng)均包括至少三對(duì)通信單元，用于傳遞兩個(gè)控制系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)。[0029]在一層網(wǎng)絡(luò)上，TCS和DCS各包括至少3對(duì)通信單元，如圖2所示，TCS側(cè)的通信單元 CM1046A (CM: Communi cat ion)和 CM1046B 分別與 DCS 側(cè)的通信單元 C0M65A (COM:Communi cat ion)和C0M65B通訊連接，TCS側(cè)的通信單元CM1047A和CM1047B分別與DCS側(cè)的通信單元COM 66A和C0M66B通訊連接，TCS側(cè)的通信單元CM1048A和CM1048B分別與DCS側(cè)的通信單元C0M67A和C0M67B通訊連接。在本發(fā)明實(shí)施例中這3對(duì)網(wǎng)關(guān)傳遞一層網(wǎng)絡(luò)信號(hào)，包括TCS和DCS之間的指令、反饋信號(hào)及中間過(guò)程量，但這些信號(hào)不帶時(shí)間標(biāo)簽。其中CM1046B、CM1047B、CM1048B、C0M65B、C0M66B 和 C0M67B 分別為“冗余”的通信單元。
[0030]在一層網(wǎng)絡(luò)上，若TCS和DCS各包括2對(duì)通信單元，則通過(guò)一層網(wǎng)絡(luò)傳遞的6000多個(gè)數(shù)據(jù)，需要至少3秒的延時(shí)才能到達(dá)，如果至少通過(guò)3對(duì)通信單元傳遞數(shù)據(jù)，則可以大大減少延時(shí)。
[0031]TCS和DCS的二層網(wǎng)絡(luò)分別包括至少一對(duì)通信單元。如圖2所示，TCS側(cè)的一對(duì)通信單元XU (External Unit)分別與DCS側(cè)的一對(duì)通信單元XU連接。在本發(fā)明實(shí)施例中，這一對(duì)鏈路傳遞TCS至DCS的帶時(shí)間標(biāo)簽的數(shù)據(jù)，包括報(bào)警、歷史數(shù)據(jù)等。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，TCS側(cè)的一對(duì)通信單元XU具體為通訊網(wǎng)關(guān)主機(jī)端，用于發(fā)送數(shù)據(jù)；DCS側(cè)的一對(duì)通信單元XU具體為通訊網(wǎng)關(guān)客戶(hù)端，用于接收TCS側(cè)通訊網(wǎng)關(guān)主機(jī)端發(fā)送的數(shù)據(jù)。
[0032]如圖2所示，TCS和DCS還包括處理單元(即數(shù)據(jù)處理服務(wù)器)，用于采集、處理和發(fā)送數(shù)據(jù)。兩個(gè)控制系統(tǒng)均通過(guò)各自的處理單元進(jìn)行各自系統(tǒng)的一層網(wǎng)絡(luò)和二層網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)通信。圖中AP具體指CPU。
[0033]為了進(jìn)一步有效降低一層網(wǎng)絡(luò)上報(bào)文傳遞的時(shí)間，本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例在一層網(wǎng)絡(luò)上的通信單元還用于在以報(bào)文形式傳遞數(shù)據(jù)時(shí)，在不連續(xù)的報(bào)文之間加入空數(shù)據(jù)使多個(gè)報(bào)文合并為一個(gè)報(bào)文進(jìn)行傳遞。
[0034]目前在核電項(xiàng)目中通過(guò)一層傳遞的6000多個(gè)數(shù)據(jù)，均是以報(bào)文的形式進(jìn)行傳遞，所有的數(shù)據(jù)傳遞一次需要65個(gè)報(bào)文。如果假定每個(gè)報(bào)文傳遞時(shí)間為t，那么報(bào)文總的傳遞時(shí)間為65t。由于每個(gè)t相對(duì)而言為常數(shù)，如果減少報(bào)文的個(gè)數(shù)將能有效降低傳遞時(shí)間。通過(guò)在地址不連續(xù)的報(bào)文之間加入“空數(shù)據(jù)”，使多個(gè)報(bào)文合并為一個(gè)報(bào)文進(jìn)行傳遞，從而減少報(bào)文數(shù)。如下表1所示，在一層網(wǎng)絡(luò)上只有2對(duì)通信單元時(shí)，優(yōu)化前，通信單元CM1046與通信單元C0M65之間傳遞的報(bào)文數(shù)為42，優(yōu)化后只有17個(gè)報(bào)文；優(yōu)化前，通信單元CM1047和通信單元C0M66之間傳遞的報(bào)文數(shù)為23，優(yōu)化后只有18個(gè)報(bào)文，可見(jiàn)大大減少了傳遞報(bào)文的個(gè)數(shù)，即使只有2對(duì)通信單元，也可大大降低報(bào)文傳遞時(shí)間?？梢灶A(yù)見(jiàn)的是，如果在一層網(wǎng)絡(luò)上有3對(duì)通信單元，則優(yōu)化后報(bào)文傳遞時(shí)間將更少。
[0035]表1:優(yōu)化前后報(bào)文個(gè)數(shù)對(duì)照
[0036]
【權(quán)利要求】
1.一種核電站通訊系統(tǒng)，包括汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)、汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)和全廠(chǎng)數(shù)字化控制系統(tǒng)，所述汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)與汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)連接；所述汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)和全廠(chǎng)數(shù)字化控制系統(tǒng)通過(guò)一層網(wǎng)絡(luò)和二層網(wǎng)絡(luò)通信連接，其特征在于， 在所述一層網(wǎng)絡(luò)上，所述汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)和所述全廠(chǎng)數(shù)字化控制系統(tǒng)均包括至少三對(duì)通信單元，用于傳遞兩個(gè)控制系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核電站通訊系統(tǒng)，其特征在于，在所述一層網(wǎng)絡(luò)上的通信單元還用于在以報(bào)文形式傳遞數(shù)據(jù)時(shí)，在不連續(xù)的報(bào)文之間加入空數(shù)據(jù)使多個(gè)報(bào)文合并為一個(gè)報(bào)文進(jìn)行傳遞。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的核電站通訊系統(tǒng)，其特征在于，在所述一層網(wǎng)絡(luò)上的通信單元所傳遞的數(shù)據(jù)包括兩個(gè)控制系統(tǒng)之間的指令、反饋信號(hào)及中間過(guò)程量。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的核電站通訊系統(tǒng)，其特征在于，在所述二層網(wǎng)絡(luò)上，所述汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)和所述全廠(chǎng)數(shù)字化控制系統(tǒng)均包括至少一對(duì)通信單元。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的核電站通訊系統(tǒng)，其特征在于，在所述二層網(wǎng)絡(luò)上，汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)的通信單元為通訊網(wǎng)關(guān)主機(jī)端，用于發(fā)送數(shù)據(jù)；全廠(chǎng)數(shù)字化控制系統(tǒng)的通信單元為通訊網(wǎng)關(guān)客戶(hù)端，用于接收所述通訊網(wǎng)關(guān)主機(jī)端發(fā)送的數(shù)據(jù)。
6.一種核電站通訊方法，汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)和全廠(chǎng)數(shù)字化控制系統(tǒng)通過(guò)一層網(wǎng)絡(luò)和二層網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，其特征在于， 在所述一層網(wǎng)絡(luò)上，汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)和全廠(chǎng)數(shù)字化控制系統(tǒng)通過(guò)至少三對(duì)通信單元進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的通訊方法，其特征在于，所述汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)和所述全廠(chǎng)數(shù)字化控制系統(tǒng)的通信單元在所述一層網(wǎng)絡(luò)上通過(guò)報(bào)文形式傳遞數(shù)據(jù)時(shí)，在不連續(xù)的報(bào)文之間加入空數(shù)據(jù)，以使多個(gè)報(bào)文合并為一個(gè)報(bào)文進(jìn)行傳遞。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的通訊方法，其特征在于，所述汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)和所述全廠(chǎng)數(shù)字化控制系統(tǒng)通過(guò)所述一層網(wǎng)絡(luò)所傳遞的數(shù)據(jù)包括兩個(gè)控制系統(tǒng)之間的指令、反饋信號(hào)及中間過(guò)程量。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的通訊方法，其特征在于，在二層網(wǎng)絡(luò)上，所述汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)和所述全廠(chǎng)數(shù)字化控制系統(tǒng)通過(guò)至少一對(duì)通信單元進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的通訊方法，其特征在于，在所述二層網(wǎng)絡(luò)上，所述汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)的通信單元為通訊網(wǎng)關(guān)主機(jī)端，向所述全廠(chǎng)數(shù)字化控制系統(tǒng)的通信單元發(fā)送帶時(shí)間標(biāo)簽的數(shù)據(jù)，包括報(bào)警和歷史數(shù)據(jù)； 所述全廠(chǎng)數(shù)字化控制系統(tǒng)的通信單元為通訊網(wǎng)關(guān)客戶(hù)端，接收所述通訊網(wǎng)關(guān)主機(jī)端發(fā)送的數(shù)據(jù)。
【文檔編號(hào)】G05B19/418GK103777579SQ201210399139
【公開(kāi)日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2012年10月19日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月19日
【發(fā)明者】王旭峰, 曾彬, 孟光 申請(qǐng)人:中廣核工程有限公司, 中國(guó)廣東核電集團(tuán)有限公司