CN109254553A - 核电站控制*** - Google Patents

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曹新民
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State Nuclear Power Automation System Engineering Co Ltd
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    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/04Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/042Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors
    • G05B19/0423Input/output
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

本发明提供了一种核电站控制***,包括:多个功能模块,包括数据输入模块、数据输出模块、逻辑控制模块以及测试维护模块;第一数据总线,连接多个功能模块;独立于第一数据总线的第二数据总线,连接多个功能模块,其中逻辑控制模块作为第一数据总线和第二数据总线的主站,逻辑控制卡配置为持续监测第一数据总线和/或第二数据总线的通信,进行故障诊断;以及独立于第一数据总线和第二数据总线的测试总线,连接多个功能模块,其中测试维护模块作为测试总线的主站。本发明的核电站控制***的益处至少在于:具有更高的可靠性和通信稳定性。

Description

核电站控制***
技术领域
本发明涉及通信领域,尤其是涉及一种核电站控制***。
背景技术
在工业自动控制领域,尤其是核电站的仪控***,常常存在数据通信量大,数据点数和***配置随具体应用变化的情况。然而传统控制***往往存在***可靠性和通信稳定性不足的问题。
发明内容
本发明提出一种核电站控制***,具有更高的可靠性和通信稳定性。
本发明为实现上述技术效果而采用的技术方案是提出的一种核电站控制***,包括:多个功能模块,包括数据输入模块、数据输出模块、逻辑控制模块以及测试维护模块;第一数据总线,连接多个功能模块;独立于第一数据总线的第二数据总线,连接多个功能模块,其中逻辑控制模块作为第一数据总线和第二数据总线的主站,逻辑控制卡配置为持续监测第一数据总线和/或第二数据总线的通信,进行故障诊断;以及独立于第一数据总线和第二数据总线的测试总线,连接多个功能模块,其中测试维护模块作为测试总线的主站。
在本发明的一实施例中,多个功能模块还包括通信模块,核电站控制***通过通信模块连接另一核电站控制***。
在本发明的一实施例中,该核电站控制***还包括上位机,所上位机通过测试维护模块连接到测试总线。
在本发明的一实施例中,上位机包括便携式计算机或者工控机。
在本发明的一实施例中,逻辑控制模块还配置为通过测试总线接收上位机的通道校准和参数设置,参数设置包括整定值、硬件延时时间、通道使能或闭锁、校验参数或其组合。
在本发明的一实施例中,测试总线用于非控制相关信息的传输以及配置项的设定,非控制相关信息包括完整性信息、诊断信息、测试信息、校准信息或其任意组合,配置项包括整定值和延时时间。
在本发明的一实施例中,测试总线、第一数据总线、第二数据总线中的各个模块是点对点连接。
在本发明的一实施例中,逻辑控制模块还配置为控制第一数据总线和第二数据总线对于作为从站的数据输入模块和数据输出模块的访问,第一数据总线和第二数据总线通过固定的顺序访问不同从站。
在本发明的一实施例中,访问的模式每一个循环为一帧,每一帧包括对所有数据输入模块和数据输出模块的访问,并包括一段空闲时间。
在本发明的一实施例中,逻辑控制模块配置为当诊断第一数据总线和/或第二数据总线有故障时,隔离出现故障的功能模块。
本发明的核电站控制***通过多种通信总线冗余配置和故障诊断提高了***可靠性和通信稳定性。本发明一些方案引入了确定性时序通信协议,进一步提高了***可靠性和通信稳定性。本发明的一些方案中,能够对功能模块进行实时监控、参数设置和通道测试,灵活的功能模块配置保证了整个硬件平台的可扩展性和完整性。
附图说明
为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂,以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明,其中:
图1是本发明一实施例的核电站控制***的架构示意图。
图2是本发明另一实施例的核电站控制***的架构示意图
图3为本发明一实施例的多机箱配置的核电站控制***架构示意图。
具体实施方式
为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂,以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明,但是本发明还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施,因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
如本申请和权利要求书中所示,除非上下文明确提示例外情形,“一”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数,也可包括复数。一般说来,术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素,而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列,方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。
应当理解,当一个部件被称为“在另一个部件上”、“连接到另一个部件”、“耦合于另一个部件”或“接触另一个部件”时,它可以直接在该另一个部件之上、连接于或耦合于、或接触该另一个部件,或者可以存在***部件。相比之下,当一个部件被称为“直接在另一个部件上”、“直接连接于”、“直接耦合于”或“直接接触”另一个部件时,不存在***部件。同样的,当第一个部件被称为“电接触”或“电耦合于”第二个部件,在该第一部件和该第二部件之间存在允许电流流动的电路径。该电路径可以包括电容器、耦合的电感器和/或允许电流流动的其它部件,甚至在导电部件之间没有直接接触。
图1是本发明一实施例的核电站控制***的架构示意图。如图1所示,该核电站控制***100包括一逻辑控制机箱,逻辑控制机箱包括数据输入模块101、数据输出模块102、逻辑控制模块103以及测试维护模块104。在实体形态上,这些模块可以是卡件。卡件以插装的形式安装于机箱内。
如图1所示,数据输入模块101可包括模拟量输入模块101a和数字量输入模块101b。模拟量输入模块101a能够接收电流、电压、热电阻和热电偶等现场传感器的模拟量信号,并对这些模拟量信号进行信号处理。信号处理的操作可包括滤波、模数转换(ADC)和隔离输出。数字量输入模块101b能够接收开关位置、阀门位置、状态以及报警等开关信号。
如图1所示,数据输出模块102可包括模拟量输出模块102a和数字量输出模块102b。数据输出模块102能够提供的输出包括报警故障输出、阀门驱动输出、继电器驱动输出、电机驱动输出等,其提供的输出能控制核电站现场阀门、电机或泵的控制单元。
在本发明的实施例中,数据输入模块101和数据输出模块102通常可提供8、 16或32路通道的输入或者输出。
如图1所示,每个模块101-104都有两个数据总线接口,分别为第一数据总线接口和第二数据总线接口。各个模块101-104的第一数据总线接口之间通过第一数据总线111相互连接。各个模块101-104的第二数据总线接口之间通过第二数据总线112 相互连接。这样不同模块101-104之间可以通过第一数据总线111和第二数据总线112 实现通信。第一数据总线111和第二数据总线112是***主要的通信总线,用于在模块之间传输安全相关数据。这些数据包括***I/O数据和相关I/O数据点的完整性信息。
在一些实施例中,第一数据总线111和第二数据总线112可采用点对点的通信方式,因此不同模块101-104之间的通信互不影响。在一些实施例中,第一数据总线111 和第二数据总线112可采用请求/应答协议进行通信,所有通信都有应答(除广播信息)。在此,每个数据总线111、112都可独立传输每个模块之间的输入输出数据等关键控制信息。第一数据总线111和第二数据总线112的冗余配置,可以保证单个数据总线故障不影响***正常运行。第一数据总线111和第二数据总线112通信的数据完整性通过CRC校验得以保证。当CRC校验出错时,相应的数据包会被丢弃,不会用于***控制。
如图1所示,逻辑控制模块103能用于接收数据输入模块101处理完送来的数字信号和开关量信号。逻辑控制模块103中使用这些数字信号进行逻辑运算后,将逻辑运算结果送至数据输出模块102参与最终的输出驱动。开关量信号能够控制逻辑控制模块101相应通道的状态,实现对通道的在线测试功能。
逻辑控制模块103是第一数据总线111和第二数据总线112的主站,在通信时,由主站发出请求,从站(例如数据输入模块101、数据输出模块102以及测试维护模块104)实时响应。逻辑控制模块103还可以控制第一数据总线111和第二数据总线 112对于数据输入模块101和数据输出模块102等从站的访问。第一数据总线111和第二数据总线112可以通过固定的顺序访问不同从站。举例来说,访问模式每一个循环为一帧,每一帧通常包括对所有数据输入模块101和数据输出模块102的访问,并包括一段空闲时间。逻辑控制模块103在第一数据总线111或第二数据总线112发起通信请求,每一帧都会包括读取输入数据、写入输出数据以及获取所有模块的完整性信息。逻辑控制模块103还可以持续监测第一数据总线111和第二数据总线112的通信,进行故障诊断。当出现CRC校验错误、丢包等故障时,如果重试不行,逻辑控制模块103将会发出报警信号,隔离故障模块,保证故障数据不会被***使用。
尽管上面的实施例一并描述了第一数据总线111和第二数据总线112的操作,但是可以理解,当第一数据总线111和第二数据总线112其中之一出现故障时,针对故障的数据总线的操作可以被省略。
如图1所示,测试维护模块104与其余所有模块101-103都进行通信连接。测试维护模块104还可提供网络接口和串口通信接口与数显设备105(如上位机)进行通信交互,实现对所有模块的监控。
如图1所示,每个模块101-103都有一个测试总线接口。这些测试总线接口之间通过测试总线113相互连接。测试总线113独立于第一数据总线111和第二数据总线 112,因此不会影响第一和第二数据总线的正常运行。测试总线113的总站为测试维护模块104。测试总线113用于非控制相关信息的传输以及配置项的设定。在一些实施例中,非控制相关信息可包括完整性信息、诊断信息、测试信息、校准信息或其任意组合;在一些实施例中,配置项包括整定值和延时时间。
各个总线,例如第一数据总线111、第二数据总线112和测试总线113的通信可采用差分485串口通信协议进行点对点数据传输。485串口通信提供了一种双线差分传输、半双工、多点串口通信接口,其循环冗余校验功能(CRC)保证了通信的抗干扰性和数据的完整度。
如图1所示,该核电站控制***100中还包括一上位机105。上位机105通过测试维护模块104连接到测试总线113,用于***的测试维护。在***正常运行期间上位机105不接入***。当***进行测试维护时,接入上位机105执行***测试、故障诊断及配置项设置功能。上位机105可以采用工控机固定安装于机柜内部。上位机 105也可采用笔记本电脑等移动设备,平时不安装在机柜内部,使用时由电厂工作人员带到机柜处连接***。为保证***信息安全,在***连接上位机处设置通信使能开关,只有获得授权的人员才可开启上位机105与***的连接。
同时,上位机105还能通过测试总线113对逻辑控制模块103进行通道校准和参数设置。参数设置包括整定值、硬件延时时间、通道使能或闭锁、校验参数或其组合。
图2是本发明另一实施例的核电站控制***的架构示意图。如图2所示,该核电站控制***200包括一逻辑控制机箱,逻辑控制机箱包括数据输入模块101、数据输出模块102、逻辑控制模块103、测试维护模块104以及通信模块106。在实体形态上,这些模块可以是卡件。卡件以插装的形式安装于机箱内。
与图1所示实施例相比,本实施例的核电站控制***200还包括通信模块106,为多个逻辑控制机箱之间的通信提供可靠连接。通信模块106可以将多个机箱连接起来以组成大型控制***。在热电偶信号等模拟量输入信号多的应用中,可以将输入模块单独组成输入机箱,并置于距离现场传感器近的地方。输入机箱通过通信线与逻辑控制机箱连接。当用于向电厂监控设备或者历史数据服务器等非安全级设备通信时,通信模块106还可以配置成单向通信模式。
图1或图2的核电站控制***的架构可根据实际应用的需要进行如图3所示的扩展,配置更多的数据输入模块和数据输出模块。一个上位机105可配备多个逻辑控制机箱100_1~100_N,多个逻辑控制机箱可通过各自的第一数据总线、第二数据总线和测试总线进行通信。
本发明的核电站控制***通过多种通信总线冗余配置和故障诊断提高了***可靠性和通信稳定性。本发明一些方案引入了确定性时序通信协议,进一步提高了***可靠性和通信稳定性。本发明的一些方案中,能够对功能模块进行实时监控、参数设置和通道测试,灵活的功能模块配置保证了整个硬件平台的可扩展性和完整性。
除非权利要求中明确说明,本申请所述处理元素和序列的顺序、数字字母的使用、或其他名称的使用,并非用于限定本申请流程和方法的顺序。尽管上述披露中通过各种示例讨论了一些目前认为有用的发明实施例,但应当理解的是,该类细节仅起到说明的目的,附加的权利要求并不仅限于披露的实施例,相反,各权利要求旨在覆盖所有符合本申请实施例实质和范围的修正和等价组合。
本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此,应强调并注意的是,本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外,本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。
同理,应当注意的是,为了简化本申请披露的表述,从而帮助对一个或多个申请实施例的理解,前文对本申请实施例的描述中,有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是,这种披露方法并不意味着本申请对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上,实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上,然其并非用以限定本发明,任何本领域技术人员,在不脱离本发明的精神和范围内,当可作些许的修改和完善,因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。

Claims (10)

1.一种核电站控制***,包括:
多个功能模块,包括数据输入模块、数据输出模块、逻辑控制模块以及测试维护模块;
第一数据总线,连接所述多个功能模块;
独立于所述第一数据总线的第二数据总线,连接所述多个功能模块,其中所述逻辑控制模块作为所述第一数据总线和所述第二数据总线的主站,所述逻辑控制卡配置为持续监测所述第一数据总线和/或所述第二数据总线的通信,进行故障诊断;以及
独立于所述第一数据总线和第二数据总线的测试总线,连接所述多个功能模块,其中所述测试维护模块作为所述测试总线的主站。
2.如权利要求1所述的核电站控制***,其特征在于,所述多个功能模块还包括通信模块,所述核电站控制***通过所述通信模块连接另一核电站控制***。
3.如权利要求1所述的核电站控制***,其特征在于,还包括上位机,所述上位机通过所述测试维护模块连接到所述测试总线。
4.如权利要求3所述的核电站控制***,其特征在于,所述上位机包括便携式计算机或者工控机。
5.如权利要求3所述的核电站控制***,其特征在于,所述逻辑控制模块还配置为通过所述测试总线接收所述上位机的通道校准和参数设置,所述参数设置包括整定值、硬件延时时间、通道使能或闭锁、校验参数或其组合。
6.如权利要求1所述的核电站控制***,其特征在于,所述测试总线用于非控制相关信息的传输以及配置项的设定,所述非控制相关信息包括完整性信息、诊断信息、测试信息、校准信息或其任意组合,所述配置项包括整定值和延时时间。
7.如权利要求1所述的核电站控制***,其特征在于,所述测试总线、第一数据总线、第二数据总线中的各个模块是点对点连接。
8.如权利要求1所述的核电站控制***,其特征在于,所述逻辑控制模块还配置为控制所述第一数据总线和所述第二数据总线对于作为从站的所述数据输入模块和数据输出模块的访问,所述第一数据总线和所述第二数据总线通过固定的顺序访问不同从站。
9.如权利要求8所述的核电站控制***,其特征在于,所述访问的模式每一个循环为一帧,每一帧包括对所有数据输入模块和数据输出模块的访问,并包括一段空闲时间。
10.如权利要求1所述的核电站控制***,其特征在于,所述逻辑控制模块配置为当诊断所述第一数据总线和/或所述第二数据总线有故障时,隔离出现故障的功能模块。
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