CN107544478B - 在核电dcs鉴定中的模拟量自动测试装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于核电DCS中***性能测试的技术领域，提供一种能够在DCS监控中同时实现精度测试和温漂、时漂监测的在核电DCS鉴定中的模拟量自动测试装置和方法；所述装置包括：多个温度传感器，分别设置在所述核电DCS的不同模拟量通道中，并且与所述核电DCS一起设置在恒温试验箱内；多个信号调理模块，分别接收所述多个温度传感器的温度信号，并将所述温度信号转换为电信号；工业计算机，包括数据采集板卡、存储器和控制器，所述数据采集板卡设置成能够接收所述多个信号调理模块的电信号，所述存储器能够将所述数据采集板卡接收的电信号进行存储；所述控制器基于所述存储器中存储的电信号，计算在核电DCS鉴定中所述核电DCS的模拟量通道的时漂和/或温漂参数。

Description

在核电DCS鉴定中的模拟量自动测试装置和方法

技术领域

本发明涉及核电DCS中***性能测试的技术领域，尤其涉及一种在核电DCS鉴定中的模拟量自动测试装置和方法。

背景技术

核电安全级设备出厂前必须通过鉴定，并且在进行鉴定的核安全级DCS(英文全称Distributed Control System，分布式控制***)设备中，模拟量数据采集及发送通道对保护***的作用至关重要；模拟量通道的指标包括：精度、分辨率、采集速度或建立时间、温漂、时漂等。

其中，对温漂和时漂的具体要求包括：当设备的环境温度发生变化，使设备内具有温度特性的器件参数随之变化，导致模拟量通道的精度随温度变化而变化，即发生了温漂，常用温漂参数的指标为“50ppm/℃”或“100ppm/℃”等，即表示温度每变化1℃，精度所允许的变化范围为该量程的50/106或100/106。而且当设备不间断长期运行，使设备内影响精度的元器件随时间发生老化，最终造成精度发生变化，即发生了时漂；对于核电厂安全级DCS模拟量通道，通常要求：“24个月的时漂，模拟量通道仍能满足精度要求”。而且对于时漂的具体要求包括：“输入信号应稳定维持在相当于量程的90％.，……，每个工作日都测量输人和输出，并通过计算输人的任何微小变化确定并修正输出漂移；必须注意不使除时间以外的周围环境条件引起的变化掩盖长期漂移的影响”。并且对于安装安全壳外的仪控电气设备间或者主控室内的电子产品，需进行交变湿热和长期运行的老化试验；老化试验包括55℃、40℃等环境温度。

现有技术中，对模拟量通道精度的全自动测试在DCS测试领域已非常普遍，例如中国专利申请号为201220496632.8的专利中，公开了一种高精度多通道模拟量自动测试***，使用多种信号模拟量通道自动测试装置，已实现了核安全级DCS鉴定试验的自动精度测试；并在复杂的鉴定试验环境下，对多种类型信号及多个模拟量通道的全自动测试。

但是时漂与温漂是影响通道精度的重要原因，尤其是在鉴定活动的环境试验条件下；此外，在鉴定试验中，同时关注精度与温漂、时漂的性能指标，不仅可以更加全面地评价模拟量通道，还可以通过测试对数据的追踪定位出现异常时的问题原因。因此，本领域技术人员迫切希望开发出一种能够在核电DCS设备鉴定中同时实现精度测试和温漂、时漂监测的自动测试的技术方案。

需要说明的是，上述技术方案中，有些技术内容也是本专利申请的发明内容，上述表述，只是为了便于本领域技术人员更加容易理解本专利申请，而非将这些描述全部归于现有技术的范围。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种能够在DCS监控中同时实现精度测试和温漂、时漂监测的在核电DCS鉴定中的模拟量自动测试装置和方法。

为了实现上述目的，本发明提供的技术方案包括：

本发明一方面提供一种在核电DCS鉴定中的模拟量自动测试装置，其特征在于，包括：

多个温度传感器，分别设置在所述核电DCS的不同模拟量通道中，并且与所述核电DCS一起设置在恒温试验箱内；

多个信号调理模块，分别接收所述多个温度传感器的温度信号，并将所述温度信号转换为电信号；

工业计算机，包括数据采集板卡、存储器和控制器，所述数据采集板卡设置成能够接收所述多个信号调理模块的电信号，所述存储器能够将所述数据采集板卡接收的电信号进行存储；所述控制器基于所述存储器中存储的电信号，计算在核电DCS鉴定中所述核电DCS的模拟量通道的时漂和/或温漂参数。

本发明实施例优选地，所述装置还包括：通过以太网与所述数据采集板卡连接的通道切换继电器；所述控制器控制所述数据采集板卡的多路数字量信号输出端口，来控制多路切换继电器的切换通道。

本发明实施例优选地，当对被测***的模拟量采集通道进行测试时，通过以太网口采集所述被测***发送的通道采集数据；当对被测***的模拟量输出通道进行测试时，通过以太网口向所述被测***发送模拟量输出通道的理论输出值。

本发明实施例优选地，所述装置还包括设置在所述工业计算机和所述通道切换继电器之间的仪表，所述仪表能够输出并采集多种模拟量信号。

本发明实施例优选地，所述温度传感器类型为四线制测温电阻类型的温度传感器。

本发明另一方面，提供一种在核电DCS鉴定中的模拟量自动测试方法，其特征在于，包括：

分别采集所述核电DCS的不同模拟量通道中的温度参数；

分别接收所述核电DCS的不同模拟量通道中的温度参数，并将所述温度参数转换为电信号；

接收所述转换后的电信号，并将所述转换后的电信号存储在存储器中；然后基于所述存储器中存储的电信号，计算在核电DCS鉴定中所述核电DCS的模拟量通道的时漂和/或温漂参数。

本发明实施例优选地，所述方法还包括：控制数据采集板卡的多路数字量信号输出端口，来控制多路切换继电器的切换通道。

本发明实施例优选地，当对被测***的模拟量采集通道进行测试时，通过以太网口采集所述被测***发送的通道采集数据；当对被测***的模拟量输出通道进行测试时，通过以太网口向所述被测***发送模拟量输出通道的理论输出值。

本发明实施例优选地，所述方法还包括：通过与所述通道切换继电器连接的仪表，输出并采集多种模拟量信号。

本发明实施例优选地，通过四线制测温电阻类型的温度传感器，分别同时采集所述不同模拟量通道中位置的温度。

采用本申请提供的上述技术方案，可以获得以下有益效果中的至少一种：

1、以老化分析的机理为基础，将时漂与温漂两种测整合到设备鉴定试验中，不仅提高测试效率，还可以综合评估温漂与时漂两种因素相互间的影响。

2、在测试时，每个被测通道均进行多点的精度，使测试更加全面。

3、实现在核电DCS设备鉴定中同时实现精度测试和温漂、时漂监测的全自动测试。

发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书变得显而易见，或者通过实施本发明的技术方案而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构和/或流程来实现和获得。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的一种在核电DCS鉴定中的模拟量自动测试装置的结构框图。

图2为本发明另一实施例提供的一种在核电DCS鉴定中的模拟量自动测试装置的结构框图。

图3为本发明一实施例提供的一种在核电DCS鉴定中的模拟量自动测试方法的流程图。

图4为本发明另一实施例提供的一种在核电DCS鉴定中的模拟量自动测试方法的流程图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，这些具体的说明只是让本领域普通技术人员更加容易、清晰理解本发明，而非对本发明的限定性解释；并且只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

另外，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组控制器可执行指令的控制***中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

下面通过附图和具体实施例，对本发明的技术方案进行详细描述：

发明人在完成本专利申请中对时漂和/或温漂的测试过程中发现：

1、由于鉴定试验的试验箱只能控制箱内总体的温度，无法定位被测硬件板卡局部的温度，因此在测试温漂时，需要将温度传感器布置在被测板卡附近。因此需要多个温度传感器，在测试装置进行精度测试时同时进行温度采集。

2.需要分析鉴定长期运行试验的老化机理是否可满足“24个月”的老化要求。按照鉴定相关标准，核电厂安全级DCS设备鉴定中环境试验的长期运行试验的要求如下：设备安装在温箱内，并连续工作在运行状态，先将温箱内温度升到55℃，运行300小时再将温度变为40℃，运行300小时；试验前后在环境温度下进行基准试验。对该的老化机理计算如下：

依据阿仑纽斯方程计算试验寿命加速系数A＝e^Ea(T-T0)/KTOT可知：

此处Ea激活能未知，暂取为0.67；

K为Boltzmann常数，数值为8.617E-5；

常温运行条件为25℃，最大温升取为10℃，故T0取为35℃；

在T＝40℃条件下，加速系数为1.49；

在T＝55℃条件下，加速系数为57.05；

长期运行试验可验证寿命为300*1.49+300*57.05＝17562h；

要求验证寿命为24个月，即24*30*24＝17280h；

满足上述要求，才能满足寿命验证测试的要求。

其中，计算中取的激活能参数为0.67(一般按照电子迁移取0.5～0.7)，可能会被提出过高。但参照EJ1197—2007标准要求，不大于0.8eV处于接受范围内，即符合标准要求。

被测***鉴定的温湿综合试验要求如下：“被测***工作在运行状态，55℃，95％RH，维持48h；1.2℃，5％RH，维持8h”，可覆盖对温漂的验证环境要求。

由此得出结论，鉴定中的长期运行试验已覆盖了24个月的老化要求；温湿综合试验和长期运行试验以及每个试验项前后的基准试验也覆盖了对温漂验证的要求；即通过设备鉴定的环境试验，就可满足对模拟量精度温漂和时漂测试的应力要求。

实施例

如图1所示，本发明一实施例提供一种在核电DCS鉴定中的模拟量自动测试装置，该测试装置包括：

多个温度传感器210、220、230，分别设置在核电DCS的不同模拟量通道中，并且与核电DCS一起设置在恒温试验箱(图1中的虚线框对应的区间)内；即可以在核电DCS的每个模拟量通道中分别设置1个或者多个温度传感器，这样可以及时获取每个模拟量通道实时的温度信息；

多个信号调理模块310、320、330，分别接收多个温度传感器210、220、230的温度信号，并将温度信号转换为电信号；即每个温度传感器210、220、230分别设置有一个信号调理模块310、320、330，然后分别将每个温度传感器210、220、230的温度信号转换为电信号(例如电流信号)；当然多个信号调理模块310、320、330可以根据实际需求，分别设置一个硬件电路板，或者集成再一个硬件电路板中；

工业计算机400，包括数据采集板卡410、存储器420和控制器430，数据采集板卡410设置成能够接收多个信号调理模块310、320、330的电信号，存储器能够将数据采集板卡410接收的电信号进行存储；控制器430基于存储器中存储的电信号，计算在核电DCS鉴定中核电DCS的模拟量通道的时漂和/或温漂参数。

因此，通过上述测试装置，可以结合测试装置中已有的对核电DCS的模拟量通道取值变化，判定每个试验项前后的基准试验也覆盖了对温漂验证；从而结合前述对老化分析的机理为基础，将时漂与温漂两种测整合到设备鉴定试验中，不仅提高测试效率，还可以综合评估温漂与时漂两种因素相互间的影响。

本实施例优选地，测试装置还包括：通过以太网与数据采集板卡连接的通道切换继电器；控制器控制数据采集板卡的多路数字量信号输出端口，来控制多路切换继电器的切换通道。

本实施例进一步优选地，当对被测***的模拟量采集通道进行测试时，通过以太网口采集被测***发送的通道采集数据；当对被测***的模拟量输出通道进行测试时，通过以太网口向被测***发送模拟量输出通道的理论输出值。

本实施例优选地，测试装置还包括设置在工业计算机和通道切换继电器之间的仪表，仪表能够输出并采集多种模拟量信号。

本实施例优选地，温度传感器类型为四线制测温电阻类型的温度传感器。

更具体地，如图2所示，本申请另一实施例提供的在核电DCS鉴定中的模拟量自动测试装置，包括：

1)、“编号210、220、230”为温度传感器，采用PT100型四线制测温电阻；电阻的数量根据试验要求及产品特点确定。

2)、“编号310、320、330”为信号调理模块，该模块将温度信号(用电阻值表示)转换为4-20mA电流信号。

3)、位于温度传感器和信号调理模块之间的连线为温度信号传输线缆，采用带有屏蔽的多芯线缆，线径不小于1mm2，线长不超过25m。

4)“编号400”为工业计算机，通过加载并运行自动测试软件，计算并存储测试记录，并可输出规定格式的测试报告。该电脑配置数据采集板卡“410”、以太网口和串行通讯端口，具体说明如下：

a)、数据采集板卡“410”提供多路模拟量信号采集端口，用来采集经调理模块传输的温度信号；同时需要数据采集板卡提供多路数字量信号输出端口，用来控制多路切换继电器；因此，可利用高精度仪表600(通常仅提供一个测试通道)实现多通道的串行全自动测试；

b)、以太网口用于与被测***实现通信，当对被测***的模拟量采集通道进行测试时，通过以太网口采集被测***发送的通道采集数据；当对被测***的模拟量输出通道进行测试时，通过以太网口向被测***发送模拟量输出通道的理论输出值；

c)、串行通讯端口用来与被测仪表连接，实现对高精度仪表的自动控制。

5)、“编号600”为高精度仪表，对于该仪表的要求如下：

a)、依据标准要求：“测试设备精度需比被测***高4倍”；

b)、该仪表可以输出并采集多种模拟量信号，信号的种类、量程及精度均满足测试要求；

c)、该仪表的通信协议开放，可通过工业计算机的通信端口控制该仪表进行数据输出和采集信号传输。

6)“编号700”为通道切换继电器，可通过数据采集板卡的数字量输出通道进行通道切换，实现多通道的串行自动测试。

7)位于通道切换继电器和被测***通道端口之间的导线为测试信号传输线缆，采用带有屏蔽的25芯线缆，线径大于0.1mm2，线长25m。

图2中的“恒温试验箱”为试验室提供的测试设备，“被测***”为本专利的待测试的***。

如图3所示，本申请一实施例提供一种在核电DCS鉴定中的模拟量自动测试方法，该方法包括：

S110、分别采集核电DCS的不同模拟量通道中的温度参数；即可以在核电DCS的每个模拟量通道中分别设置1个或者多个温度传感器，这样可以及时获取每个模拟量通道实时的温度信息；

S120、分别接收核电DCS的不同模拟量通道中的温度参数，并将温度参数转换为电信号；即每个温度传感器210、220、230分别设置有一个信号调理模块310、320、330，然后分别将每个温度传感器210、220、230的温度信号转换为电信号(例如电流信号)；当然多个信号调理模块310、320、330可以根据实际需求，分别设置一个硬件电路板，或者集成再一个硬件电路板中；

S130、接收转换后的电信号，并将转换后的电信号存储在存储器中；然后基于存储器中存储的电信号，计算在核电DCS鉴定中核电DCS的模拟量通道的时漂和/或温漂参数。

因此，通过上述测试装置，可以结合测试装置中已有的对核电DCS的模拟量通道取值变化，判定每个试验项前后的基准试验也覆盖了对温漂验证；从而结合前述对老化分析的机理为基础，将时漂与温漂两种测整合到设备鉴定试验中，不仅提高测试效率，还可以综合评估温漂与时漂两种因素相互间的影响

本实施例优选地，方法还包括：控制数据采集板卡的多路数字量信号输出端口，来控制多路切换继电器的切换通道。

本实施例优选地，当对被测***的模拟量采集通道进行测试时，通过以太网口采集被测***发送的通道采集数据；当对被测***的模拟量输出通道进行测试时，通过以太网口向被测***发送模拟量输出通道的理论输出值。

本实施例优选地，方法还包括：通过与通道切换继电器连接的仪表，输出并采集多种模拟量信号。

本实施例优选地，通过四线制测温电阻类型的温度传感器，分别同时采集不同模拟量通道中位置的温度。

如图4所示，本申请另一方面提供一种在核电DCS鉴定中的模拟量自动测试方法，该方法包括：

S200、读入配置参数，即工业计算机根据实际测试需求，读取存储在其存储器中存储的预定待执行参数，该参数可以使被测***的模拟量通道执行预定的信号输出；配置参数包括每个通道的测试时间点间隔、每个通道中测试点数量及参考值、各个参数的精度标准(依据)；

S202、记录时间：开始测试时，记录当前时间；

S204、采集温度，对多个采集温度加权平均，即多个采样，然后加权平均计算后，作为温度输出值；

S206、发送数据，通过网络端口和/或高精度仪表发送温度参数；

S208、等待数据通道稳定；

S210、采集输出，即通过网络端口和/或高精度仪表采集温度参数；

S212、计算精度，计算模拟量通道输出参数精度是否满足要求；

S214、判断精度是否满足要求，如果是，执行步骤S218，否则，执行步骤S216；

S216、提示是否停止试验，如果用户输入是，执行步骤S220，否则，执行步骤S218；

S218、记录数据，然后执行步骤S212；

S220、生成异常报告；

S222、判断当前测试通道是否测试结束，如果是，执行步骤S226；否则，执行步骤S224；

S224、切换到下一个测试点执行测试，返回至步骤S206；

S226、判断是否完成所有通道的测试，如果是，执行步骤S228；否则，执行步骤S230；

S228、继续判断是否到达预定时间，如果是，，执行步骤S234；否则，执行步骤S232；

S230、切换到下一个通道，继续执行步骤S204；

S232、等待下一个测试启动时间，然后执行步骤S202；

S234、结束。

采用本申请提供的上述技术方案，可以获得以下有益效果中的至少一种：

1、以老化分析的机理为基础，将时漂与温漂两种测整合到设备鉴定试验中，不仅提高测试效率，还可以综合评估温漂与时漂两种因素相互间的影响。

2、在测试时，每个被测通道均进行多点的精度，使测试更加全面。

3、实现在核电DCS设备鉴定中同时实现精度测试和温漂、时漂监测的全自动测试。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后需要说明的是，上述说明仅是本发明的最佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，都可利用上述揭示的做法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和简单的替换等，这些都属于本发明技术方案保护的范围。

Claims (8)

1.一种在核电DCS鉴定中的模拟量自动测试装置，其特征在于，包括：

多个温度传感器，分别设置在所述核电DCS的不同模拟量通道中，并且与所述核电DCS一起设置在恒温试验箱内，所述恒温试验箱能够被施加不同的温度；并且在测试温漂时，将所述多个温度传感器布置在被测板卡附近，在测试装置进行精度测试的同时，进行温度采集；

多个信号调理模块，分别接收所述多个温度传感器的温度信号，并将所述温度信号转换为电信号；并且采集温度过程中，对多个采集温度加权平均计算后，作为温度输出值；当对被测***的模拟量采集通道进行测试时，通过以太网口采集所述被测***发送的通道采集数据；当对被测***的模拟量输出通道进行测试时，通过以太网口向所述被测***发送模拟量输出通道的理论输出值；

工业计算机，包括数据采集板卡、存储器和控制器，所述数据采集板卡设置成能够接收所述多个信号调理模块的电信号，所述存储器能够将所述数据采集板卡接收的电信号进行存储；所述控制器基于所述存储器中存储的电信号，计算在核电DCS鉴定中所述核电DCS的模拟量通道的时漂和/或温漂参数；

其中，所述控制器基于所述存储器中存储的电信号，计算在核电DCS鉴定中所述核电DCS的模拟量通道的时漂和/或温漂参数包括：结合测试装置中已有的对核电DCS的模拟量通道取值变化，以老化分析的机理为基础，判定每个试验项前后的基准试验也覆盖了对温漂验证，并将时漂与温漂两种测试整合到设备鉴定试验中；

所述在测试装置进行精度测试时同时进行温度采集具体包括：计算所述核电DCS的模拟量通道输出参数精度是否满足要求，当不满足要求时，提示是否停止试验；当满足要求时，记录数据。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：通过以太网与所述数据采集板卡连接的通道切换继电器；所述控制器控制所述数据采集板卡的多路数字量信号输出端口，来控制多路切换继电器的切换通道。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括设置在所述工业计算机和所述通道切换继电器之间的仪表，所述仪表能够输出并采集多种模拟量信号。

4.根据权利要求1-3中任意一种所述的装置，其特征在于，所述温度传感器类型为四线制测温电阻类型的温度传感器。

5.一种在核电DCS鉴定中的模拟量自动测试方法，其特征在于，包括：

分别通过多个不同温度传感器采集所述核电DCS的不同模拟量通道中的温度参数，所述多个不同温度传感器所在的恒温试验箱能够被施加不同的温度；并且在测试温漂时，将多个温度传感器布置在被测板卡附近，在测试装置进行精度测试的同时，进行温度采集；

分别接收所述核电DCS的不同模拟量通道中的温度参数，并将所述温度参数转换为电信号；并且采集温度过程中，对多个采集温度加权平均计算后，作为温度输出值；当对被测***的模拟量采集通道进行测试时，通过以太网口采集所述被测***发送的通道采集数据；当对被测***的模拟量输出通道进行测试时，通过以太网口向所述被测***发送模拟量输出通道的理论输出值；

接收所述转换后的电信号，并将所述转换后的电信号存储在存储器中；然后基于所述存储器中存储的电信号，计算在核电DCS鉴定中所述核电DCS的模拟量通道的时漂和/或温漂参数；

其中，基于所述存储器中存储的电信号，计算在核电DCS鉴定中所述核电DCS的模拟量通道的时漂和/或温漂参数包括：结合测试装置中已有的对核电DCS的模拟量通道取值变化，以老化分析的机理为基础，判定每个试验项前后的基准试验也覆盖了对温漂验证，并将时漂与温漂两种测试整合到设备鉴定试验中；

所述在测试装置进行精度测试时同时进行温度采集具体包括：计算所述核电DCS的模拟量通道输出参数精度是否满足要求，当不满足要求时，提示是否停止试验；当满足要求时，记录数据。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：控制数据采集板卡的多路数字量信号输出端口，来控制多路切换继电器的切换通道。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：通过与所述通道切换继电器连接的仪表，输出并采集多种模拟量信号。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，通过四线制测温电阻类型的温度传感器，分别同时采集所述不同模拟量通道中位置的温度。

Images