基于MS Access的核電廠DCS I/O數據管理方法研究

謝挺 李敏 潘玉

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基于MS Access的核電廠DCS I/O數據管理方法研究

謝挺 李敏 潘玉

中核控制系統工程有限公司，北京 100176

I/O數據管理是核電DCS控制系統的重要組成部分。在分析核電廠DCS系統I/O數據需求和MS Access數據管理優勢的基礎上，提出了基于MS Access的核電廠DCS I/O 數據管理方法。實際應用表明，此方法管理I/O數據既快捷又準確，可提高核電DCS設計的工作效率。

核電廠；DCS；I/O數據管理；MS Access

引言

核電具有經濟清潔、高效等特點，受到了人們的廣泛關注。隨著核電在我國的發展，核電集散控制系統（Distributed Control System，DCS）在國內應用越來越廣泛，核電DCS系統已是核電站的重要組成部分之一。此系統的性能直接影響著核電站的可靠性[1]。I/O數據管理是DCS控制系統的重要組成部分。它是硬件分配和軟件組態的基礎。核電廠工藝復雜，控制設備種類繁多，導致核電DCS I/O點數量多，I/O點信號類型、供電方式多種多樣，因此合理的I/O管理非常重要[2-3]。

1 核電廠DCS系統I/O數據需求

核電廠DCS系統I/O數據需求主要包含信號名、信號類型、所屬系統、機組、安全級、供電列、供電方式、回路電壓等信息。

（1）信號名：唯一性，用來區分各個I/O信號；

（2）信號類型：區分模擬量I/O信號或數字量I/O信號；

（3）所屬系統：核電站系統繁多，以系統名為組匯總I/O信號；

（4）機組：區分核電廠機組號；

（5）安全等級：區分NC和NC+，NC+信號需要滿足抗震要求，相應的采集機柜需要做抗震鑒定；

（6）供電列：區分供電列（A、B列），要求控制系統的供電列要和工藝系統的供電列一致，A、B列設備之間是實體和電氣隔離的；

（7）供電方式：區分I/O信號供電源是DCS供電或現場供電；

（8）回路電壓：區分I/O信號所在回路電壓，此信息決定硬件的選型；

（9）此外，I/O信號的信息還包括一些信號端接信息和軟件組態信息。

2 MS Access在核電廠控制系統中的優勢

核電廠DCS項目中所要設計和維護的I/O信號數據繁多，每個I/O信號都含有眾多相關信息。隨著設計輸入的更新以及現場設備的變化，我們需要及時更新數據庫。MS Access數據庫作為一種小型數據庫管理的解決方案，能夠滿足我們的需求，是一個能夠快速提高工作質量和效率的方法，具有以下優勢。

（1）數據結構簡單，我們建立的數據庫是一種關系數據庫。關系數據庫系統采用統一的二維表作為數據結構，不存在復雜的內部聯系，具有較高的簡潔性。

（2）良好的使用基礎，MS Access是使用非常廣泛的辦公軟件，數據庫系統數據結構單。它的使用不涉及系統內部的結構，用戶不必了解，更無需干預內部結構。所用數據語言均為非過程性語言，因此使用起來很方便。

（3）操作過程直觀，使用者無需掌握深層的MS Access知識，易學易用，簡化了軟件使用過程的復雜程度，而且所建立的數據庫比較簡單，因此數據庫開發周期短且易于維護和更新。

（4）更新方便，使用靈活，設計好的數據庫可以隨時根據設計人員的要求，增加新功能，在具備很強的適用性的同時，還具有很好的擴展能力。

總之，用MS Access數據庫對核電廠DCS控制系統 I/O信號進行設計和管理，使用方便，運行穩定，研發成本低，對數據的處理準確，完全可以完成對所有信息的分類處理和查詢，可以達到設計人員的工作需求。

3 MS Access在核電廠控制系統中的應用

數據庫的功能設計是核電廠DCS控制系統 I/O信號數據庫創建之前的首要工作，關系到以后能否真正地利用這一手段對I/O數據的情況進行分析和處理。

3.1 數據庫功能設計

根據核電廠需求和設計院提供的設計輸入(模擬圖，邏輯圖，I/O信號清單，設定值手冊等)要求，建立了初期的數據庫功能設計方案，見圖1。

圖1 I/O數據信息管理數據庫

3.2 數據庫總表

數據庫總表的內容主要包括各系統的點名、傳遞單號、信號類型、信號描述、安全分區、供電列、供電方式、信號工程單位、信號量程范圍、系統名、機組號、回路電壓、機柜電源、觸點類型、觸點容量、軟件組態、硬件分配信息，等等。其中軟件信息包含功能塊名、信號類型、控制模版名稱、控制模版參數、報警高/低限值、報警高高/低低限值等，硬件分配信息主要包含所分配I/O卡件位置以及具體通道號。

數據庫總表包含了每個I/O信號的所有信息，這些信息不僅關系到I/O信號分配和硬件選型，而且關系到后期軟件組態設置問題。它是一切工作的源頭，也是直接影響工作進程的關鍵因素。圖2是總表與其它表之間的關系。

圖2 數據表結構和關系

3.2.1 查詢功能的設計

查詢功能設計的目的就是為了讓軟件和硬件設計人員更便捷地找到所需要的信息，查詢表分類別設計，提供了更直觀的操作和簡單的使用方式。查詢表主要包含軟件組態信息、功能圖硬點信息、機柜卡件使用統計、卡件通道使用統計、I/O信號端接表等。

3.2.2窗體導入功能

窗體導入功能的設計是整個數據庫的核心。它主要包含數據庫操作和I/O信號分配功能。數據庫操作（見圖3）功能主要是為了更新數據和數據庫信息比較。在窗體操作的好處是避免直接在相應數據表中誤操作，而且在此窗體中的任何操作都會記錄到操作記錄表中，方便后期的追蹤和修改，比較產生的數據差異也會存儲到差異對比表中，以便審查修改的操作是否正確。

圖3 數據庫操作窗體

4 結論

利用MS Access數據庫對核電廠項目中I/O信號的匯總和維護工作進行管理是可行的，且實際應用證明它能大大提高工程人員在組態設計時的工作效率，并且其運行穩定，調整方便，使用靈活，對數據的處理既快捷又準確。此方法已應用于海南昌江核電廠1、2號機組和福建福清核電廠3、4號機組，很好地實現了對DCS I/O數據的處理。

[1]范新舉.DCS系統在核電站中的應用[J].應用交流，2010（24）：191-192.

[2]王強.核電廠DCS控制系統I/O分配的原則和方法[J].自動化儀表，2014，35（2）：50-57.

[3]相溢炯，馮堅.核電非安全級DCS系統輸入輸出(I/O)分配方案[J].科技視界，2012（24）：303-305.

Research on DCS I/O Data Management Method Based on MS Access of Nuclear Power Plant

Xie Ting Li Min Pan Yu

China Nuclear Control System Engineering Co., Ltd., Beijing 100176

I/O data management is important in DCS control system of nuclear power plant. Based on the analysis of DCS I/O data management requirement of nuclear power plant and the advantage of MS Access I/O data management, a DCS I/O data management method based on MS Access was proposed. The practical application shows that the method can process DCS I/O data accurately and quickly, which can improve work efficiency of DCS design.

Nuclear Power Plant;DCS;I/O Data Management;MS Access

TP273+.5

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