本發(fā)明屬于核過程控制系統(tǒng)可靠性檢測領(lǐng)域，具體涉及一種壓水堆核電廠核級數(shù)字化儀控系統(tǒng)邏輯功能試驗裝置。

背景技術(shù)：

核級數(shù)字化儀控系統(tǒng)(以下稱kcs)是核電廠數(shù)字化儀控系統(tǒng)中重要的安全系統(tǒng)，其主要功能是在異常工況或事故工況下，通過停堆和(或)啟動專設(shè)安全設(shè)施，以防止或減輕堆芯和冷卻劑系統(tǒng)部件的損壞，保護三大核安全屏障的完整性，避免引起放射性物質(zhì)大量逸出，保護核電廠周圍環(huán)境不受污染以及人員的安全。

根據(jù)核電相關(guān)法規(guī)和導(dǎo)則要求，為保證核級數(shù)字化儀控系統(tǒng)的可靠性，需要對其邏輯功能進行定期試驗。鑒于kcs系統(tǒng)自身一般有較強的系統(tǒng)自檢功能，在工程設(shè)計中一般未考慮對其實施專門的邏輯功能定期試驗，因此未設(shè)計專門的定期試驗裝置。而kcs系統(tǒng)自診斷并不能完整覆蓋軟件邏輯狀態(tài)的診斷，以及對于系統(tǒng)內(nèi)部存在的信號硬接線無法進行檢查，因此設(shè)計專門的kcs邏輯功能定期試驗裝置是非常有必要的。核級數(shù)字化儀控系統(tǒng)邏輯功能定期試驗的目的是驗證kcs控制器內(nèi)部邏輯及信號回路的正確性，試驗范圍包括反應(yīng)堆停堆邏輯、安全專設(shè)驅(qū)動邏輯以及kcs控制器間用于數(shù)據(jù)交換的硬接線連接。

邏輯功能定期試驗在機組停堆換料大修期間執(zhí)行，傳統(tǒng)試驗裝置多采用注入模擬量信號、收集模擬量信號的方式，試驗風(fēng)險高，人工操作量大，自動化水平低，給大修期間的時間窗口和人力帶來較大壓力，同時也帶來較大安全風(fēng)險。針對以上問題，本專利開發(fā)了若干技術(shù)思路，使得試驗的實施更加安全、快速、便捷、高效。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是研發(fā)一種專門針對核級數(shù)字化儀控系統(tǒng)邏輯功能試驗的裝置，實現(xiàn)定期對相關(guān)的邏輯功能和硬接線連接進行有效檢測，確保kcs可靠運行。同時該裝置需要具備安全性、便攜性、易用性、快速性的特點。

為了實現(xiàn)這一目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：

一種壓水堆核電廠核級數(shù)字化儀控系統(tǒng)邏輯功能試驗裝置，該壓水堆核電廠核級數(shù)字化儀控系統(tǒng)邏輯功能試驗裝置應(yīng)用于核級數(shù)字化控制系統(tǒng)中，核級數(shù)字化控制系統(tǒng)分為參與停堆保護信號處理的四個通道，每個通道各含兩個停堆子組；以及參與專設(shè)安全設(shè)施驅(qū)動的兩個列，每個列包含兩個專設(shè)邏輯處理子組和一個專設(shè)數(shù)據(jù)處理子組；

上述四個通道和兩個列按照功能劃分為14個子組，每個子組由一個主控制器和若干拓展控制器組成；每個子組內(nèi)的通訊以及子組間的通訊采用硬接線和光纖的形式實現(xiàn)；

該壓水堆核電廠核級數(shù)字化儀控系統(tǒng)邏輯功能試驗裝置包含上位機、交換機、打印機、網(wǎng)絡(luò)連接介質(zhì)；

(1)上位機的功能包括以下方面：

1)提供人機接口：選擇需要進行邏輯試驗試驗的子組對象、監(jiān)視試驗進度、獲得試驗結(jié)果；

2)建立試驗初始條件：試驗前系統(tǒng)檢查和初始工況建立；

3)對每個子組的主控制器和拓展控制器內(nèi)保護邏輯進行包括以下內(nèi)容的自動測試：注入試驗信號、讀取試驗結(jié)果、與預(yù)期結(jié)果比較、試驗恢復(fù)；

4)生成試驗記錄：試驗過程中所有操作均被記錄在日志中，包括試驗操作記錄和試驗結(jié)果記錄；

(2)打印機

打印機與上位機通過網(wǎng)絡(luò)連接介質(zhì)連接，用來打印試驗記錄；

(3)交換機

交換機的功能模塊是光電轉(zhuǎn)換模塊，通過交換機將上位機和14個子組的主控制器通過網(wǎng)絡(luò)連接介質(zhì)相互連接，實現(xiàn)上位機和14個子組的主控制器之間的信號交換。

進一步的，如上所述的一種壓水堆核電廠核級數(shù)字化儀控系統(tǒng)邏輯功能試驗裝置，上位機和14個子組的主控制器之間的通訊采用專用通訊協(xié)議，通過該專用通訊協(xié)議實現(xiàn)對核級數(shù)字化控制系統(tǒng)的全類型變量控制，并在該裝置上自動模擬子組的主控制器獲取的現(xiàn)場儀表信號；通過運行該裝置上的腳本結(jié)合上述專用通訊協(xié)議，實現(xiàn)對14個子組的主控制器內(nèi)信號的控制及試驗結(jié)果比對。

進一步的，如上所述的一種壓水堆核電廠核級數(shù)字化儀控系統(tǒng)邏輯功能試驗裝置，網(wǎng)絡(luò)連接介質(zhì)采用光纖、網(wǎng)線中的一種。

在未采用本專利所述技術(shù)路線的情況下，kcs邏輯功能試驗的實施需要人工注入模擬量信號，人工收集反饋信號并進行人工對比，最少需要六名工程師及六臺工程師站同時工作，試驗窗口最少需要一周，人力和時間成本較高，自動化水平低。本專利提及的專用試驗所需資源為一名工程師、一套專用試驗裝置，完成全部邏輯試驗所需工期僅為一天。

本發(fā)明技術(shù)方案的顯著效果在于：

(1)采用通訊協(xié)議實現(xiàn)信號注入及信號采集。當(dāng)控制器處于編程模式下時，專用試驗裝置可以對tricon控制器中的所有類型的變量均可進行訪問和強制，試驗信號的注入和試驗結(jié)果的采集集中在一臺試驗專用電腦上，實現(xiàn)了試驗信號的自動注入，簡化了裝置。

(2)采用基于網(wǎng)絡(luò)通訊方式的裝置結(jié)構(gòu)。執(zhí)行邏輯功能試驗前將專用試驗裝置接入kcs，試驗完成后斷開專用試驗裝置與kcs的通訊連接。并且，試驗網(wǎng)絡(luò)與正常運行時的網(wǎng)絡(luò)相對獨立，使用獨立的通訊卡件，保證了kcs的安全性。

(3)試驗軟件界面簡單、試驗?zāi)_本可讀性強，能夠充分規(guī)避定期試驗引入的人因失誤風(fēng)險。通過使用試驗?zāi)_本，實現(xiàn)了試驗結(jié)果的自動判斷，保證了邏輯功能試驗?zāi)軌蜃詣?、便捷、高效地?zhí)行，解放了大量的人力及時間。

(4)完全驗證了kcs的內(nèi)部邏輯和硬接線連接，確保了kcs的可用性。

附圖說明

圖1是kcs功能試驗專用試驗裝置連接示意圖；

圖2是kcs邏輯功能試驗流程圖。

圖中：1-上位機；2-打印機；3-交換機；4-通道中的主控制器；5-列中的主控制器。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明技術(shù)方案進行詳細說明。

如圖1所示，一種壓水堆核電廠核級數(shù)字化儀控系統(tǒng)邏輯功能試驗裝置，該壓水堆核電廠核級數(shù)字化儀控系統(tǒng)邏輯功能試驗裝置應(yīng)用于核級數(shù)字化控制系統(tǒng)中，核級數(shù)字化控制系統(tǒng)分為參與停堆保護信號處理的四個通道，每個通道各含兩個停堆子組；以及參與專設(shè)安全設(shè)施驅(qū)動的兩個列，每個列包含兩個專設(shè)邏輯處理子組和一個專設(shè)數(shù)據(jù)處理子組；

上述四個通道和兩個列按照功能劃分為14個子組，每個子組由一個主控制器和若干拓展控制器組成；每個子組內(nèi)的通訊以及子組間的通訊采用硬接線和光纖的形式實現(xiàn)；

其特征在于：該壓水堆核電廠核級數(shù)字化儀控系統(tǒng)邏輯功能試驗裝置包含上位機、交換機、打印機、網(wǎng)絡(luò)連接介質(zhì)；

(1)上位機的功能包括以下方面：

1)提供人機接口：選擇需要進行邏輯試驗試驗的子組對象、監(jiān)視試驗進度、獲得試驗結(jié)果；

2)建立試驗初始條件：試驗前系統(tǒng)檢查和初始工況建立；

3)對每個子組的主控制器和拓展控制器內(nèi)保護邏輯進行包括以下內(nèi)容的自動測試：注入試驗信號、讀取試驗結(jié)果、與預(yù)期結(jié)果比較、試驗恢復(fù)；

4)生成試驗記錄：試驗過程中所有操作均被記錄在日志中，包括試驗操作記錄和試驗結(jié)果記錄；

上位機和14個子組的主控制器之間的通訊采用專用通訊協(xié)議，通過該專用通訊協(xié)議實現(xiàn)對核級數(shù)字化控制系統(tǒng)的全類型變量控制，并在該裝置上自動模擬子組的主控制器獲取的現(xiàn)場儀表信號；通過運行該裝置上的腳本結(jié)合上述專用通訊協(xié)議，實現(xiàn)對14個子組的主控制器內(nèi)信號的控制及試驗結(jié)果比對。

(2)打印機

打印機與上位機通過網(wǎng)絡(luò)連接介質(zhì)連接，用來打印試驗記錄；

(3)交換機

交換機的功能模塊是光電轉(zhuǎn)換模塊，通過交換機將上位機和14個子組的主控制器通過網(wǎng)絡(luò)連接介質(zhì)相互連接，實現(xiàn)上位機和14個子組的主控制器之間的信號交換。

(4)網(wǎng)絡(luò)連接介質(zhì)

網(wǎng)絡(luò)連接介質(zhì)采用光纖、網(wǎng)線中的一種。

在人機交互界面界面選擇相應(yīng)腳本，一次僅進行一個控制系統(tǒng)的試驗。以保護通道一通道子組一控制系統(tǒng)(簡稱ch11)為例，邏輯功能試驗流程圖如圖2所示，主要思路如下：

1)試驗前系統(tǒng)狀態(tài)自動化檢查：通過將控制器切換到“programe”模式，運行系統(tǒng)檢查腳本，通過讀取系統(tǒng)內(nèi)的變量值，與試驗初始條件值進行比較，如一致則滿足試驗條件，進行下一步；否則報錯并提示不滿足試驗條件的變量。操作人員可對提示的不滿足試驗條件的變量進行核查、處理，直至試驗條件滿足。

2)一鍵初始化試驗狀態(tài)：通過運行初始化腳本，該初始化腳本執(zhí)行后，可實現(xiàn)兩個功能：一是閉鎖控制器內(nèi)的輸出信號，保證整個試驗過程中，不會誤觸發(fā)保護信號，造成安全級設(shè)備損壞；二是自動化的將試驗相關(guān)變量值設(shè)置為特定狀態(tài)，滿足后續(xù)試驗信號的初始化需求；

3)自動化和可選擇性的執(zhí)行試驗?zāi)_本：根據(jù)保護系統(tǒng)的功能劃分，針對單個子組，編制若干功能試驗?zāi)_本；執(zhí)行模式可分兩種：一種為子組內(nèi)單個功能試驗；一種是可選功能試驗，通過在客戶端點擊選擇需要的試驗?zāi)_本，可以實現(xiàn)子組內(nèi)多個或全部功能腳本驗證；

4)試驗過程控制：以子組內(nèi)多個功能試驗?zāi)_本為例，試驗過程中，上位機自動化運行腳本，并通過通訊信號改變相關(guān)變量，自動化的收集試驗結(jié)果，并與期望值進行比較，如試驗通過，則提示該腳本運行成功，軟件自動化的復(fù)位信號到初始狀態(tài)，并進行下一組功能腳本試驗；如在某組功能試驗?zāi)_本過程中，試驗結(jié)果不正確，則終止試驗，并將系統(tǒng)恢復(fù)到初始狀態(tài)，同時給出試驗過程中出現(xiàn)異常的信號。整個試驗過程的記錄已log文件的形式記錄，用于試驗人員分析試驗過程和故障原因；

5)自動化的進行系統(tǒng)恢復(fù)：試驗結(jié)束后，通過運行系統(tǒng)恢復(fù)腳本，恢復(fù)控制器中由于初始化而產(chǎn)生的信號閉鎖，將控制器中所有的信號狀態(tài)恢復(fù)到試驗前的狀態(tài)。

6)一個子組對應(yīng)的所有腳本執(zhí)行結(jié)果均為“通過”代表當(dāng)前子組邏輯功能試驗通過。14個子組邏輯功能試驗通過代表kcs邏輯功能試驗完成。試驗結(jié)果可以按照規(guī)定格式打印輸出，作為試驗報告文件的一部分進行存檔。

本裝置用于壓水堆核電廠核級數(shù)字化儀控系統(tǒng)(kcs系統(tǒng))邏輯功能試驗，試驗裝置采用通訊方式，可靠性高，試驗過程自動化程度高，可快速、有效的判斷kcs的可靠性，探測故障和檢查保護系統(tǒng)可運行性，保障機組安全穩(wěn)定運行。

本裝置操作簡單，只需將裝置與kcs的交換機連接，依次執(zhí)行相應(yīng)腳本，程序便可自動執(zhí)行檢測。檢測過程中控制器內(nèi)的輸出信號全部被閉鎖，不會導(dǎo)致系統(tǒng)誤動，安全性高。檢測過程中若發(fā)現(xiàn)問題會自動產(chǎn)生日志文件，方便工程師進行實時的故障排查，腳本執(zhí)行完成后控制器內(nèi)的信號自動恢復(fù)到試驗開始之前的狀態(tài)。

本裝置為搭載相應(yīng)軟件的筆記本電腦，可直接帶入核電站工作現(xiàn)場，實現(xiàn)在大修期間快速準確地執(zhí)行kcs邏輯功能試驗，縮短大修工期，節(jié)省人力物力。

本裝置使用的試驗網(wǎng)絡(luò)與kcs正常運行時的網(wǎng)絡(luò)相對獨立，試驗?zāi)_本可讀性強，可充分規(guī)避定期試驗對機組引入的額外風(fēng)險。