CEPR全范圍模擬機通信方式介紹

鄧基杰　卞秀石　楊亮

【摘 要】臺山核電全范圍模擬機作為國內第一臺CEPR模擬機，組成包括多個擁有教員控制功能的平臺和實現特定功能的子系統。闡述了集成平臺和其他平臺及子系統的通信方式，并介紹了各平臺和子系統內部通信方式。

【關鍵詞】CEPR；全范圍模擬機；通信方式

0 引言

根據國家核安全局的要求，對于新建核電廠，全范圍模擬機（FSS）必須在裝料前可用并完成操作員的培訓和取照考核。CEPR FSS組成復雜，包括多個擁有獨立控制功能（教控臺）的平臺和其他實現特定功能的子系統。所有這些平臺和子系統都在ALCES仿真支撐平臺統一控制下進行數據和命令傳輸，實現教員控制、時間同步、運行狀態監控、過程數據通信等功能，以實現FSS的正常培訓功能。

1 在線運行硬件拓撲圖

圖1是CEPR FSS在線運行時的系統和設備，包括物理模型服務器、教控臺、TXS-SU、數字化儀控仿真系統SPPA-S2000、硬盤臺SICS、I/O接口模塊、QDS、JDT仿真系統、MCR燈光控制系統以及MCR時鐘等設備。

物理模型服務器、教控臺、I/O接口模塊由法國CORYS供貨，SPPA-S2000仿真系統、SICS由德國西門子供貨，TXS-SU、QDS由法國AREVA供貨，NI JDT由法國DEF供貨，CI/BOP JDT由中廣核CNPEC供貨，燈光控制系統由飛利浦供貨。

2 ALICES通信機制

圖2是CEPR FSS集成平臺ALCIES的通信機制示意圖。其通信采用進程、線程、模塊化管理。一臺服務器或教控臺運行1個ALCSPV進程，1個ALCSPV可以運行多個線程，每個線程可以運行多個模塊。不同電腦之間的通信通過TCP/IP協議進行，ALCSPV進程內部的通信通過共享內存方式實現。在每個計算周期內，模塊的任務執行順序為：①將數據從共享內存拷出；②運算；③將數據拷進至共享內存。ALICES需要對每個線程和模塊進行配置，實現特定功能。

線程配置屬性包括計算周期和同步。計算周期定義該線程內所有模塊從左到右逐個計算完成的時間。ALICES的教控臺畫面顯示的線程周期為50ms，其他線程周期為100ms。同步定義若某個線程出現延時情況，其他線程是否等待該線程計算完畢再進行下個周期計算。ALICES只有SPPA-S2000平臺接口的模塊采用非同步功能，保證在物理模型延遲情況下，不影響DCS邏輯控制的運算。

模塊配置屬性包括取值機制和功能實現。取值機制定義該模塊計算是采用上個周期計算的值還是這個周期剛計算完的值。功能實現定義模塊實現的具體功能，分為服務器模塊和教控臺模塊2類。服務器模塊實現兩相流計算、單向流計算、邏輯控制計算、第三方接口通信、教控臺控制指令監聽等任務；教員臺模塊實現畫面顯示、控制指令、日志等控制任務。

集成平臺ALICES與其他平臺及子系統的通信基于第三方接口，通過不同的協議實現。

3 子系統通信

3.1 SPPA-S2000通信

ALCIES與SPPA-S2000之間的通信通過模型供應商CORYS基于西門子平臺的專用接口協議開發的第三方程序實現。圖3為SPPA-S2000的通信示意圖，CEPR全范圍模擬機在PUAT（臨時升級測試）前共有80個虛擬AP（AS），運行在2臺虛擬AP服務器上。AS的數據發送到PU上的AS通信軟件ASR（ASR負責AS和OM690之間的通信，總共6個，每個ASR對應若干個AS），由ASR把數據發送至數據轉換軟件DKON，DKON再把數據發送至數據處理程序PDV、警報顯示次序程序RMA和短期讀取程序RSP（Ring Buffer），最后PU把數據傳遞給每個OT。PU傳過來的數據先存在OT的PDV、RMA和RSP上，再傳至顯示軟件VIS；OT使用圖形化用戶接口程序BED來捕捉管理鼠標鍵盤的操作，并傳至VIS，VIS負責在各顯示器上顯示正確的畫面和數據。

3.2 JDT通信

JDT通信采用ANS.1協議，模型服務器運行ANS.1服務器端，NI和CI/BOP JDT系統各運行1個ANS.1客服端。ANS.1主要實現以下三個功能：①提供JDT系統故障仿真和教控臺軟件接口；②提供JDT火災探頭仿真和教控臺軟件接口；③提供JDT系統和DCS仿真平臺SPPA-S2000之間的信號傳輸接口。

對于CI JDT系統，圖文工作站、面板和探頭功能實現均采用simulation方式。對于NI JDT系統，工作站人機界面（下轉第173頁）（上接第108頁）和面板采用Stimulation方式仿真，探頭仿真采用電廠部分真實板卡和開發專用軟件實現其功能。板卡主要為Simu1600和WAGO，其中Simu1600實現探頭仿真功能，WAGO實現I/O功能。JDT操作員站和消防面板與JDT服務器之間的通信通過JDT系統內部的接口通信程序實現。

3.3 QDS通信

QDS顯示來自RPS系統的信號，RPS數據庫通過AREVA自行開發的模擬機專用工具CATS將代碼移植在模型服務器下運行。QDS供應商開發的QDS SIM客服端軟件運行在模型服務器中，其與RPS數據庫通過共享內存定期實現數據交換。QDS SIM客服端和服務端通過TCP/IP協議通信，并在TXS SU中通過共享內存的形式，在QDS SIM客服端和QDS服務進程中實現數據通信。QDS-CPU板卡和觸摸屏之間通過LLC協議（邏輯鏈路控制）實現數據通信。

3.4 MCR燈光系統通信

FSS主控室每個燈具鎮流器具有唯一地址編碼，燈光系統配備專用外部接口設備通過RS232串口協議和模型服務器通信，調光器可以通過模型服務器和控制終端就地（RS485）操作兩種方式實現對其控制。調光器通過DALI總線對下游的燈具（鎮流器）進行控制，實現燈光系統控制功能。

3.5 SICS儀表通信

FSS SICS儀表通信采用CAN BUS總線技術。CAN IP模塊作為1個網關，通過MAC地址進行唯一地址標識，最多能控制網內64個I/O模塊（CEPR I/O模塊有DI/DO/AO三種），每個I/O模塊通過硬撥碼的方式在每個網段內實現唯一地址標識，儀表根據不同的功能需求通過硬接線接入相應的I/O模塊中。模型服務器通過TCP/IP協議與CAN IP模塊通信。

在模型服務器中，有SICS相對應的軟盤臺，其中定義了各個儀表的地址變量，包括了I/O信號類型、CAN IP網段、該網段內的I/O模塊地址、儀表硬接線的I/O接口地址，這些組成了每個SICS儀表信號唯一的mapping地址。

3.6 MCR時鐘通信

MCR 時鐘通過RS232串口連接至模型服務器，實現初始化和同步功能。

4 結束語

CEPR FSS自2014年8月份正式投入使用以來，通信正常穩定，有效支持了學員培訓、RO/SRO考試、程序驗證、現場調試等工作。掌握ALICES本身及第三方接口協議的通信方式，可以快速解決由于通信問題導致模擬機發生的故障，是保障FSS可用率的條件之一，也是將來進行FSS功能升級和技術改造的基礎。

【參考文獻】

[1]CORYS，CEPR TAISHAN Nuclear Power Project FSS Software Installation and Maintenance Manual[Z].

[2]Siemens，Internal_structure_OM690_en_v1.1[Z].

[責任編輯：張濤]