CN213303666U - 核电站安全级的模块化控制设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种核电站安全级的模块化控制设备，包括底板模块、通讯模块、控制模块和输出模块；底板模块包括通讯总线、若干连接器；通讯模块、控制模块和输出模块通过通讯总线电连接，通讯总线用于传输通讯信号、控制信号；若干连接器至少包括第一连接器、第二连接器、第三连接器；通讯总线通过第一连接器与通讯模块连接，第一连接器与通讯模块通过螺钉固定；通讯总线通过第二连接器与控制模块连接，第二连接器与控制模块通过螺钉固定；通讯总线通过第三连接器与输出模块连接，第三连接器与输出模块通过螺钉固定；控制模块用于向外部设备输出控制信号。本实用新型能够提升整个硬件平台的可维护性及可配置性。

Description

核电站安全级的模块化控制设备

技术领域

本实用新型涉及核电站仪控***控制设备技术领域，特别涉及一种核电站安全级的模块化控制设备。

背景技术

核电站仪控***除了需要根据电站整体情况对相关设备进行控制，设备本身也需要根据自身及其周围的状态反馈进行控制。由于所需控制的设备数量很大，往往采用分布式控制方法，设备本身的逻辑，阈值等由该设备对应的优选控制模块处理。因此，电站的装机容量越大，用到的设备数量越多，设备种类也越多。其优选控制模块也应具备高可配置性，高可维护性。一般现场设备的输入\输出点连接在同一底板模块上，底板模块分配不同设备的输入\输出点，并对应的留有插口，用于插接各个控制模块。

但针对大量的不同设备，其输入\输出点位可能差距很大，传统的底板模块将难以完美地适配现场信号，会产生一定的浪费，且存在底板模块确定后不便于更换的问题。另外，针对运用于大型核电站的优选控制模块还应满足抗震、电磁兼容、异常环境的要求以及核电站安全级设备的可靠性、完备性。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术的缺陷，提供一种。

本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

本实用新型提供一种核电站安全级的模块化控制设备，包括底板模块、通讯模块、控制模块和输出模块；

底板模块包括通讯总线、若干连接器；

通讯模块、控制模块和输出模块通过通讯总线电连接，通讯总线用于传输通讯信号、控制信号；

若干连接器至少包括第一连接器、第二连接器、第三连接器；

通讯总线通过第一连接器与通讯模块连接，第一连接器与通讯模块通过螺钉固定；通讯总线通过第二连接器与控制模块连接，第二连接器与控制模块通过螺钉固定；通讯总线通过第三连接器与输出模块连接，第三连接器与输出模块通过螺钉固定；

控制模块用于向外部设备输出控制信号。

较佳地，通讯模块的数量为两个，两个通讯模块分别设置于底板模块的两端。

较佳地，底板模块还包括电源总线，电源总线分别与通讯模块、控制模块和输出模块电连接，底板模块通过电源总线分别为通讯模块、控制模块和输出模块提供电能。

较佳地，底板模块还包括现场输入端子、输出端子、输入电源端子、输出电源端子。

较佳地，控制模块包括控制板卡、第一状态指示灯、就地按钮、钥匙开关。

较佳地，输出模块包括输出板卡、第二状态指示灯、地址编码开关。

较佳地，核电站安全级的模块化控制设备还包括铝合金壳体，铝合金壳体的内部设置若干立柱，立柱用于固定印刷电路板。

较佳地，底板模块设置有接地端子，接地端子的接地电阻小于0.1欧姆。

较佳地，连接器包括D-SUB连接器。

较佳地，通讯总线包括RS422通讯总线。

本实用新型的积极进步效果在于：本实用新型核的电站安全级的模块化控制设备提供一种新型模块结构方案，一方面更好的契合现场的输入\输出接口，从而提升整个硬件平台的可维护性及可配置性，减少整***的机柜数量从而节约成本。一方面也要保证满足核电站安全停堆地震、电磁屏蔽、高温环境下散热的要求。

附图说明

图1为本实用新型一较佳实施例的核电站安全级的模块化控制设备的一种可选的实施方式的结构示意图。

图2为本实用新型一较佳实施例的核电站安全级的模块化控制设备的另一种可选的实施方式的结构示意图。

具体实施方式

下面举一较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本实用新型。

本实施例提供一种核电站安全级的模块化控制设备。图1示出了核电站安全级的模块化控制设备的一种可选的实施方式的结构。图2示出了核电站安全级的模块化控制设备的另一种可选的实施方式的结构。该核电站安全级的模块化控制设备包括底板模块1、通讯模块2、控制模块3和输出模块4；底板模块1包括通讯总线、若干连接器；通讯模块2、控制模块3和输出模块4通过通讯总线电连接，通讯总线用于传输通讯信号、控制信号；若干连接器至少包括第一连接器、第二连接器、第三连接器；通讯总线通过第一连接器与通讯模块2连接，第一连接器与通讯模块2通过螺钉固定；通讯总线通过第二连接器与控制模块3连接，第二连接器与控制模块3通过螺钉固定；通讯总线通过第三连接器与输出模块4连接，第三连接器与输出模块4通过螺钉固定；控制模块3用于向外部设备输出控制信号。

通讯模块2的数量为两个，两个通讯模块2分别设置于底板模块1的两端。底板模块1上还设置有安装部103，通过该安装部103可以将该核电站安全级的模块化控制设备安装于目标位置，例如机柜内部。

底板模块1还包括电源总线，电源总线分别与通讯模块2、控制模块3和输出模块4电连接，底板模块1通过电源总线分别为通讯模块2、控制模块3和输出模块4提供电能。电源总线和通讯总线的具体设置方式，是本领域技术人员能够实现的，此处不再赘述。

底板模块1还包括若干端子101，这些端子101包括现场输入端子、输出端子、输入电源端子、输出电源端子。

控制模块3包括控制板卡、第一状态指示灯303、就地按钮302、钥匙开关301。

输出模块4包括输出板卡、第二状态指示灯402、地址编码开关401。

该核电站安全级的模块化控制设备还包括铝合金壳体12，铝合金壳体12的内部设置若干立柱(图中未示出)，立柱用于固定印刷电路板。铝合金壳体12的内部的立柱的具体设置方式，以及固定印刷电路板的具体结构，是本领域技术人员能够实现的，此处不再赘述。

底板模块1设置有接地端子，接地端子的接地电阻小于0.1欧姆。连接器包括D-SUB连接器102。通讯总线包括RS422通讯总线。

具体实施时，本实施例提供一种核电站安全级的模块化控制设备由4大部分组成：分体式的底板模块1、控制模块3、输出模块4、通讯模块2。底板模块1间通过标准连接器连接，每块底板模块1分别通过安装部103固定于机柜并且在每个底板模块1两端设置可正面操作的螺栓固定结构。每个底板模块1上安装各自的控制模块3及输出模块4，均采用螺栓固定于底板模块1。所有模块外壳都采用钣金结构，边沿采用齿形契合，螺栓锁紧。通过获取螺栓力矩，可获取单个模块的结构强度。全金属外壳通过背部多个固定件安装于机柜并且实现接地连接。底板模块1通过正面模块间的互相固定及背面相对于机柜的固定，形成了一个整体的底板模块1。底板模块1的两端分别安装2个通讯模块2，接口与底板模块1相同。通过屏蔽型的预制电缆连接通讯模块2，实现底板模块1之间的信号连接。该底板模块1可以配置成任意长度，底板模块1也可以根据不同现场需要定制其输入\输出接口，而且可以在不影响其他优选控制模块3接线的情况下更换任何一个模块及其底板，因此可以根据现场要求定制模块，适配不同的接点要求，电压要求，功率要求等。整个结构设计方案互相配合，模块化设计，结构强度高，易维护及更换。

该核电站安全级的模块化控制设备通过减小优选控制模块3配置的最小单位，使得单个机柜内可同时配置优选控制模块3及其他功能机箱，因此可减少电站仪控***整体的机柜数量，从而节约成本。另外，该核电站安全级的模块化控制设备也能运用于机柜布置空间有限的领域，诸如小型厂房、船舱等。同时，该核电站安全级的模块化控制设备通过了如下试验，并能保持功能完整及结构完整：1)电磁抗扰试验以及电磁干扰试验；2)高温下的无风扇散热运行以及异常高低温的存储；3)高频正弦振动；4)一次核电站安全停堆地震三轴方向反应谱试验；5)五次运行基准地震试验反应谱试验。

由于该核电站安全级的模块化控制设备中的所有模块均可拆卸，每种模块可以配置多种型号，可根据要求选配，并且可同时运用在一个工程中。根据大型核电厂的设计需求，该目前方案可支持如下功能需求：

1)每个核电站安全级的模块化控制设备通过通讯级联组成RS485网络，支持8组RS422通讯总线；

2)核电站安全级的模块化控制设备包括总共26路的现场输入信号接口，11路输出信号接口；

3)输入信号、输出信号、通讯状态、接地故障的指示灯；

4)本地控制和远程控制提供选择开关；

5)就地控制提供人机操作接口；

6)优选逻辑处理；

7)为现场开关量输出提供电源及接口；

8)控制模块3的地址设定。

该核电站安全级的模块化控制设备中所有模块的壳体均采用铝合金材质，并进行表面氧化喷砂。核电站安全级的模块化控制设备整体为矩形，内部每100mm(毫米)设置立柱加强结构强度同时用于固定印刷电路板。

底板模块1内部不仅包含通讯及电源总线，还负责传递单个模块上控制模块3及输出模块4之间的信号。底板模块1可支持DIN导轨(一种导轨)和电气板(螺钉)安装两种方式；所有安装方式的固定件都采用了金属材质；并预留至少一个6平毫米接地端子，其接地电阻小于0.1欧姆。

底板模块1可以一个控制模块3为单位拆分，每个底板模块1和通讯模块2的背面设置多个可拆卸的固定件，可直接将模块固定在机柜上。另外，每个底板模块1和通讯模块2的连接处均设有一个凸出固定桩和一个内凹固定槽，固定桩与固定槽相符合并通过螺钉紧固，保证模块之间的拉力。螺钉的操作位于该核电站安全级的模块化控制设备正面，易于维护。该核电站安全级的模块化控制设备内部通过标准连接器连接总线信号，由于每个底板模块1为矩形，本身具备一定的结构强度，且正面的两个固定件位于模块的两侧，并通过正面的螺钉紧固及背面固定件的固定，使得单根底板模块1具备较强抗弯能力。多面固定结构也保证了底板模块1的抗扭能力及抗切能力，从而保证多个底板模块1形成可靠的底板模块1，满足抗震的要求。底板模块1上连接所有现场输入输出信号，根据现场设备要求的不同可配置不同的底板，不同配置的底板模块1也可组成一根底板模块1。

单个底板模块1的长度可根据一般机柜空间自由定制(供电能力及芯片带载能力满足一般机柜尺寸要求)，底板模块1两端安装通讯模块2，通过预制电缆实现底板模块1之间的信号连接。连接器可以采用标准D-SUB连接器或者自定义连接器。由于底板模块1内部包含电源总线，且各底板模块1进线保护配置相同，因此单根底板模块1只需其中任意个底板模块1供电即可。

通讯模块2安装于底板模块1两端，通讯模块2上配备预制电缆接口。首个通讯模块2用于连接仪控***的通讯信号，也用于实现两底板模块1总线之间的通讯连接。通讯模块2可提供一种特殊的配置，即配置通讯总线终端电阻，且模块***电源地与机壳地的单点阻容连接。该配置的通讯模块2安装于底板模块1级联总线的最后。通讯模块2也无需进行总线信号转接。

每个底板模块1上安装对应得控制模块3和输出模块4，并通过多个螺钉固定在底板模块1上。控制模块3和输出模块4的结构与电路均相互隔离，防止输出模块4的事故或故障传递至控制模块3。

控制模块3负责输入信号的处理及优选逻辑的处理。每个模块上都设置了指示灯及按钮开关，用于就地控制现场设备，控制模块3与输出模块4、现场设备对应。通过机械式地址编码器配置它们的地址信息，若不匹配，控制模块3将立刻识别并报错。

该核电站安全级的模块化控制设备具备高可靠性，良好的电磁兼容特性，以及抗震性能，满足大型核电站的鉴定试验的要求。

本实施例的核电站安全级的模块化控制设备中包括底板模块在内所有部件模块都实现以单设备为单元的配置，提升了整个硬件平台的可扩展性及可配置性，从而更好的适配现场设备要求，节约成本。模块间的通过全方位紧固结构，保证模块间互联可靠性，满足核电站安全停堆地震及电磁屏蔽的要求。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种核电站安全级的模块化控制设备，其特征在于，包括底板模块、通讯模块、控制模块和输出模块；

所述底板模块包括通讯总线、若干连接器；

所述通讯模块、所述控制模块和所述输出模块通过所述通讯总线电连接，所述通讯总线用于传输通讯信号、控制信号；

若干所述连接器至少包括第一连接器、第二连接器、第三连接器；

所述通讯总线通过所述第一连接器与所述通讯模块连接，所述第一连接器与所述通讯模块通过螺钉固定；所述通讯总线通过所述第二连接器与所述控制模块连接，所述第二连接器与所述控制模块通过螺钉固定；所述通讯总线通过所述第三连接器与所述输出模块连接，所述第三连接器与所述输出模块通过螺钉固定；

所述控制模块用于向外部设备输出控制信号。

2.如权利要求1所述的核电站安全级的模块化控制设备，其特征在于，所述通讯模块的数量为两个，两个所述通讯模块分别设置于所述底板模块的两端。

3.如权利要求1所述的核电站安全级的模块化控制设备，其特征在于，所述底板模块还包括电源总线，所述电源总线分别与所述通讯模块、所述控制模块和所述输出模块电连接，所述底板模块通过所述电源总线分别为所述通讯模块、所述控制模块和所述输出模块提供电能。

4.如权利要求3所述的核电站安全级的模块化控制设备，其特征在于，所述底板模块还包括现场输入端子、输出端子、输入电源端子、输出电源端子。

5.如权利要求4所述的核电站安全级的模块化控制设备，其特征在于，所述控制模块包括控制板卡、第一状态指示灯、就地按钮、钥匙开关。

6.如权利要求5所述的核电站安全级的模块化控制设备，其特征在于，所述输出模块包括输出板卡、第二状态指示灯、地址编码开关。

7.如权利要求6所述的核电站安全级的模块化控制设备，其特征在于，所述核电站安全级的模块化控制设备还包括铝合金壳体，所述铝合金壳体的内部设置若干立柱，所述立柱用于固定印刷电路板。

8.如权利要求7所述的核电站安全级的模块化控制设备，其特征在于，所述底板模块设置有接地端子，所述接地端子的接地电阻小于0.1欧姆。

9.如权利要求1所述的核电站安全级的模块化控制设备，其特征在于，所述连接器包括D-SUB连接器。

10.如权利要求1所述的核电站安全级的模块化控制设备，其特征在于，所述通讯总线包括RS422通讯总线。

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