核電DCS中長信號控制設備的邏輯設計探討

高峰　牛強

【摘 要】在核電DCS中長信號控制設備，由于一層組態設計與二層畫面顯示設計之間存在的標準控制邏輯還不夠完善，從而導致畫面顯示問題。為此，對于標準控制邏輯形進行相應的優化顯得尤為重要。

【關鍵詞】核電DCS；長信號控制設備；邏輯設計；探討

0 引言

在核電DCS設計中，若是一層邏輯與二層畫面不是處于同一個廠家或者設計人員，就會直接影響該系統的運行。為此，相關設計人員或者設計廠家應該根據行業標準，注重兩者之間的銜接，確保數據通信正確，顯示正常。但是，在實踐中，由于系統設計的過程中，沒有充分把握一些特殊的信號邏輯。就需要借助DCS來進行靈活處理，以滿足設計要求。在核電DCS控制領域中，FOXBORO 的I/A系統具有顯著的作用，可以將泵、閥、風機等設備通過一整套標準控制邏輯進行模板化控制，被廣泛運用于脈沖型指令控制設備，如遇到特殊的需要長信號控制的設備就要對這些標準控制邏輯上進行改進和優化才能達到理想效果。

1 標準控制邏輯設計

1.1 標準控制邏輯

在核電工廠中，DCS中長信號控制設備在其中起到重要作用，是保證各項工作有序進行的重要設備。所以，在核電工廠管理的過程中，為了有效地實現統一管理，往往在控制設備中設計相應的標準控制邏輯，便于提升控制設備的運行質量，節省成本投入，保證統一管理的效果。為了有效地認識長信號邏輯，首先就要對標準控制邏輯進行相應的區分。從控制角度上而言，這種邏輯模型主要分為自動和手動兩種控制方式。從優先級上而言，保護控制一般要高于手動控制和自動控。同時，自動控制又高于手動控制。要達到這種手動、自動、保護的控制效果，就應該充分把控開狀態和關狀態的限制條件。一般而言，一個設備在相同的時間內只能進行一種操作形式，要么是手動，要么是自動，這主要是因為設備中控制系統主要是由一個RS觸發器，一個RS觸發器只能在一個時間內只能選取一種控制邏輯，不然容易導致控制系統崩壞，直接相應整個控制系統。自動控制與手動控制之間主要就是通過切換加以實現，才能有效地保證系統正常運行[1-2]。在實際情況中，操作人員會根據實際情況對于相應的控制系統進行相應的切換。諸如控制系統啟動時可以先進行手動操作，當設備運行正常時，再投入自動，此時禁止操作員手動干預，設備會通過溫度壓力等自動連鎖信號來執行控制。當然，若是進行手自動模式的時候，也可以以實際狀態下的啟停條件對相關的控制命令進行相應的控制，便于設備按照要求實現相應的運轉。手動命令一般來源于操作人員或者控制柜的手動型號，也就是核電DCS上常說的二層KIC命令。與手動命令不同，自動命令主要是以設備運行的實際需求而設定的連鎖啟停控制編碼，從而維持設備的運行，一般是不需要人工進行干預。由于核電工廠屬于比較特殊的工廠形式，一旦處于問題危害極大，故而保護核電工廠中的反應堆顯得尤為重要。這是因為這種因素的存在，使得保護命令優于其他命令。從啟停命令輸出來看，RS觸發器的命令主要是由設備的啟動、關閉狀態及其故障進行啟動從而進行自我復位命令[3-5]。換一句來說，一旦設備出現相應的問題，相關信號便會觸發RS觸發器進行復位操作，便于保證核電工廠的安全。這種控制模式也就是比較常見的脈沖控制。

1.2 二層KIC畫面的顯示

若是在核電工廠在進行運行的時候，操作人員點擊啟動按鈕，使得整個系統處于開狀態，二層KIC畫面應該收到DCS一層邏輯通過PAKOUT輸出塊、送來的32位編碼以顯示設備啟動成功的狀態。此時IN1（開狀態）應該是“1”，IN27（開命令）應該是“0”，可以從二層KIC設計文件中找到相關操作命令，以保證設備正常運行[3-5]。

2 長信號控制設備的邏輯設計

長信號控制設備要想有效地在核電DCS中保證其運行質量，首先就要求其控制命令具有長期性、控制性的特點，避免與脈沖命令控制設備出現短暫命令問題，而直接影響核電工廠的控制系統，影響生產和管理質量[3-5]。所以，長信號控制設備也適用于標準控制邏輯，與脈沖信號控制設備一樣，也需要設置手/自動控制，非常注重設備運用的保護控制。與標準控制邏輯的功能存在最大的不同就是，設計人員應該根據實際需求將相應的輸出命令運用適當的方式轉變成所需要的長信號。一般而言，設備所發出的輸出命令主要是以脈沖作為主要形式，這是因為輸出命令之前的RS觸發器容易因打開、關閉狀態及其故障因素而導致復位情況。這種復位信號會導致操作人員選擇性對RS觸發器打開、關閉狀態進行相應的屏蔽，從而促使輸出命令脈沖信號轉變成為長信號[4-6]。在實際項目中，核電工廠中的排風機控制便是以長信號作為主要形式，便于控制系統根據實際情況進行相應的開啟和關閉。在以往的控制系統中，排風機的開狀態和關狀態的信號一般都是不進入L1塊的BI11和BI12，這是因為L1塊的BI11和BI12設置參數為長“0”狀態，直接屏蔽了相關命令。若操作人員啟動按鈕。致使排風機處于開狀態，二層KIC畫面會收到PAKOUT輸出的相應編碼，使得IN1（開狀態）應該是“1”，IN27（開命令）也應該是“1”，但是卻無法在二層KIC設計文件中找到這個狀態，這說明該設備層KIC處于二未知狀態，畫面顯示自然不夠準確。借助現代檢測設備，收集相關數據加以分析，其主要影響因素是PAKOUT輸出問題。盡管在這種狀態下，能夠得到長信號，但是卻嚴重影響排風機的開狀態和關狀態。所以，為了保證或整個控制系統有效地運行，應該在PAKOUT輸出塊之前加入一段邏輯來保證二層KIC顯示正確。新添加的邏輯塊中設計了兩個RS觸發器，開命令（IN27）之前的觸發器用開命令置位，用開狀態、開故障和關命令復位；關命令（IN28）之前的觸發器用關命令置位，用關狀態、關故障和開命令復位。在這種現代化的設計過程中，控制系統下發的命令為長信號，進入二層的數據調整為與標準控制邏輯信號一致，控制邏輯和顯示邏輯互不干擾[4-6]。如此，才能有效地保證控釋系統的正常運行，從而提升系統的質量和效果。

3 結語

從設計邏輯上來看，借助核電DCS系統的標準控制設備，可以有效地控制脈沖控制設備，便于根據實際需求對相關設備進行模板化設計，從而有效地彌補傳統模板設計中的不足之處，提升控制設備的功能性。同時，在設計的過程中，除了要保證DCS對現場設備的控制設計之外，還應該充分保證操作畫面的正常化、準確化，便于有效地提升核電DCS系統運行質量和效果。

【參考文獻】

[1]王松，田苗，盧沖，等.核電DCS中長信號控制設備的邏輯設計[J].電腦知識與技術，2017，13（4）：235-238.

[2]羅琴，陶寧，唐興東.昌江核電DCS一二層心跳信號設計分析[J].電工技術，2017（10）：8-8.

[3]毛靚華.核電站控制系統邏輯圖設計與報警原則[C].沈陽科學學術年會，2016.

[4]何慶鐳，袁野，李超.核電廠DCS系統信號接口設計[J]. 自動化博覽，2016，33（5）：88-90.

[5]程保華，張合廠，熊科，等.核電站DCS主從控制器切換后信號跳變的分析與解決[J].現代電子技術，2015，v.38；No.450（19）：140-142.

[6]贠衛國，王偉剛.一種DCS主控制器冗余優化設計與實現[J].工業控制計算機，2015，12（7）：1-3.endprint