核電DCS中長信號(hào)控制設(shè)備的邏輯設(shè)計(jì)探討

高峰　牛強(qiáng)

【摘 要】在核電DCS中長信號(hào)控制設(shè)備，由于一層組態(tài)設(shè)計(jì)與二層畫面顯示設(shè)計(jì)之間存在的標(biāo)準(zhǔn)控制邏輯還不夠完善，從而導(dǎo)致畫面顯示問題。為此，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)控制邏輯形進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化顯得尤為重要。

【關(guān)鍵詞】核電DCS；長信號(hào)控制設(shè)備；邏輯設(shè)計(jì)；探討

0 引言

在核電DCS設(shè)計(jì)中，若是一層邏輯與二層畫面不是處于同一個(gè)廠家或者設(shè)計(jì)人員，就會(huì)直接影響該系統(tǒng)的運(yùn)行。為此，相關(guān)設(shè)計(jì)人員或者設(shè)計(jì)廠家應(yīng)該根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，注重兩者之間的銜接，確保數(shù)據(jù)通信正確，顯示正常。但是，在實(shí)踐中，由于系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過程中，沒有充分把握一些特殊的信號(hào)邏輯。就需要借助DCS來進(jìn)行靈活處理，以滿足設(shè)計(jì)要求。在核電DCS控制領(lǐng)域中，F(xiàn)OXBORO 的I/A系統(tǒng)具有顯著的作用，可以將泵、閥、風(fēng)機(jī)等設(shè)備通過一整套標(biāo)準(zhǔn)控制邏輯進(jìn)行模板化控制，被廣泛運(yùn)用于脈沖型指令控制設(shè)備，如遇到特殊的需要長信號(hào)控制的設(shè)備就要對(duì)這些標(biāo)準(zhǔn)控制邏輯上進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化才能達(dá)到理想效果。

1 標(biāo)準(zhǔn)控制邏輯設(shè)計(jì)

1.1 標(biāo)準(zhǔn)控制邏輯

在核電工廠中，DCS中長信號(hào)控制設(shè)備在其中起到重要作用，是保證各項(xiàng)工作有序進(jìn)行的重要設(shè)備。所以，在核電工廠管理的過程中，為了有效地實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理，往往在控制設(shè)備中設(shè)計(jì)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)控制邏輯，便于提升控制設(shè)備的運(yùn)行質(zhì)量，節(jié)省成本投入，保證統(tǒng)一管理的效果。為了有效地認(rèn)識(shí)長信號(hào)邏輯，首先就要對(duì)標(biāo)準(zhǔn)控制邏輯進(jìn)行相應(yīng)的區(qū)分。從控制角度上而言，這種邏輯模型主要分為自動(dòng)和手動(dòng)兩種控制方式。從優(yōu)先級(jí)上而言，保護(hù)控制一般要高于手動(dòng)控制和自動(dòng)控。同時(shí)，自動(dòng)控制又高于手動(dòng)控制。要達(dá)到這種手動(dòng)、自動(dòng)、保護(hù)的控制效果，就應(yīng)該充分把控開狀態(tài)和關(guān)狀態(tài)的限制條件。一般而言，一個(gè)設(shè)備在相同的時(shí)間內(nèi)只能進(jìn)行一種操作形式，要么是手動(dòng)，要么是自動(dòng)，這主要是因?yàn)樵O(shè)備中控制系統(tǒng)主要是由一個(gè)RS觸發(fā)器，一個(gè)RS觸發(fā)器只能在一個(gè)時(shí)間內(nèi)只能選取一種控制邏輯，不然容易導(dǎo)致控制系統(tǒng)崩壞，直接相應(yīng)整個(gè)控制系統(tǒng)。自動(dòng)控制與手動(dòng)控制之間主要就是通過切換加以實(shí)現(xiàn)，才能有效地保證系統(tǒng)正常運(yùn)行[1-2]。在實(shí)際情況中，操作人員會(huì)根據(jù)實(shí)際情況對(duì)于相應(yīng)的控制系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的切換。諸如控制系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)可以先進(jìn)行手動(dòng)操作，當(dāng)設(shè)備運(yùn)行正常時(shí)，再投入自動(dòng)，此時(shí)禁止操作員手動(dòng)干預(yù)，設(shè)備會(huì)通過溫度壓力等自動(dòng)連鎖信號(hào)來執(zhí)行控制。當(dāng)然，若是進(jìn)行手自動(dòng)模式的時(shí)候，也可以以實(shí)際狀態(tài)下的啟停條件對(duì)相關(guān)的控制命令進(jìn)行相應(yīng)的控制，便于設(shè)備按照要求實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的運(yùn)轉(zhuǎn)。手動(dòng)命令一般來源于操作人員或者控制柜的手動(dòng)型號(hào)，也就是核電DCS上常說的二層KIC命令。與手動(dòng)命令不同，自動(dòng)命令主要是以設(shè)備運(yùn)行的實(shí)際需求而設(shè)定的連鎖啟?？刂凭幋a，從而維持設(shè)備的運(yùn)行，一般是不需要人工進(jìn)行干預(yù)。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(hù)核電工廠中的反應(yīng)堆顯得尤為重要。這是因?yàn)檫@種因素的存在，使得保護(hù)命令優(yōu)于其他命令。從啟停命令輸出來看，RS觸發(fā)器的命令主要是由設(shè)備的啟動(dòng)、關(guān)閉狀態(tài)及其故障進(jìn)行啟動(dòng)從而進(jìn)行自我復(fù)位命令[3-5]。換一句來說，一旦設(shè)備出現(xiàn)相應(yīng)的問題，相關(guān)信號(hào)便會(huì)觸發(fā)RS觸發(fā)器進(jìn)行復(fù)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(jìn)行運(yùn)行的時(shí)候，操作人員點(diǎn)擊啟動(dòng)按鈕，使得整個(gè)系統(tǒng)處于開狀態(tài)，二層KIC畫面應(yīng)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(shè)備啟動(dòng)成功的狀態(tài)。此時(shí)IN1（開狀態(tài)）應(yīng)該是“1”，IN27（開命令）應(yīng)該是“0”，可以從二層KIC設(shè)計(jì)文件中找到相關(guān)操作命令，以保證設(shè)備正常運(yùn)行[3-5]。

2 長信號(hào)控制設(shè)備的邏輯設(shè)計(jì)

長信號(hào)控制設(shè)備要想有效地在核電DCS中保證其運(yùn)行質(zhì)量，首先就要求其控制命令具有長期性、控制性的特點(diǎn)，避免與脈沖命令控制設(shè)備出現(xiàn)短暫命令問題，而直接影響核電工廠的控制系統(tǒng)，影響生產(chǎn)和管理質(zhì)量[3-5]。所以，長信號(hào)控制設(shè)備也適用于標(biāo)準(zhǔn)控制邏輯，與脈沖信號(hào)控制設(shè)備一樣，也需要設(shè)置手/自動(dòng)控制，非常注重設(shè)備運(yùn)用的保護(hù)控制。與標(biāo)準(zhǔn)控制邏輯的功能存在最大的不同就是，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該根據(jù)實(shí)際需求將相應(yīng)的輸出命令運(yùn)用適當(dāng)?shù)姆绞睫D(zhuǎn)變成所需要的長信號(hào)。一般而言，設(shè)備所發(fā)出的輸出命令主要是以脈沖作為主要形式，這是因?yàn)檩敵雒钪暗腞S觸發(fā)器容易因打開、關(guān)閉狀態(tài)及其故障因素而導(dǎo)致復(fù)位情況。這種復(fù)位信號(hào)會(huì)導(dǎo)致操作人員選擇性對(duì)RS觸發(fā)器打開、關(guān)閉狀態(tài)進(jìn)行相應(yīng)的屏蔽，從而促使輸出命令脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變成為長信號(hào)[4-6]。在實(shí)際項(xiàng)目中，核電工廠中的排風(fēng)機(jī)控制便是以長信號(hào)作為主要形式，便于控制系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行相應(yīng)的開啟和關(guān)閉。在以往的控制系統(tǒng)中，排風(fēng)機(jī)的開狀態(tài)和關(guān)狀態(tài)的信號(hào)一般都是不進(jìn)入L1塊的BI11和BI12，這是因?yàn)長1塊的BI11和BI12設(shè)置參數(shù)為長“0”狀態(tài)，直接屏蔽了相關(guān)命令。若操作人員啟動(dòng)按鈕。致使排風(fēng)機(jī)處于開狀態(tài)，二層KIC畫面會(huì)收到PAKOUT輸出的相應(yīng)編碼，使得IN1（開狀態(tài)）應(yīng)該是“1”，IN27（開命令）也應(yīng)該是“1”，但是卻無法在二層KIC設(shè)計(jì)文件中找到這個(gè)狀態(tài)，這說明該設(shè)備層KIC處于二未知狀態(tài)，畫面顯示自然不夠準(zhǔn)確。借助現(xiàn)代檢測(cè)設(shè)備，收集相關(guān)數(shù)據(jù)加以分析，其主要影響因素是PAKOUT輸出問題。盡管在這種狀態(tài)下，能夠得到長信號(hào)，但是卻嚴(yán)重影響排風(fēng)機(jī)的開狀態(tài)和關(guān)狀態(tài)。所以，為了保證或整個(gè)控制系統(tǒng)有效地運(yùn)行，應(yīng)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(shè)計(jì)了兩個(gè)RS觸發(fā)器，開命令（IN27）之前的觸發(fā)器用開命令置位，用開狀態(tài)、開故障和關(guān)命令復(fù)位；關(guān)命令（IN28）之前的觸發(fā)器用關(guān)命令置位，用關(guān)狀態(tài)、關(guān)故障和開命令復(fù)位。在這種現(xiàn)代化的設(shè)計(jì)過程中，控制系統(tǒng)下發(fā)的命令為長信號(hào)，進(jìn)入二層的數(shù)據(jù)調(diào)整為與標(biāo)準(zhǔn)控制邏輯信號(hào)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(tǒng)的正常運(yùn)行，從而提升系統(tǒng)的質(zhì)量和效果。

3 結(jié)語

從設(shè)計(jì)邏輯上來看，借助核電DCS系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)控制設(shè)備，可以有效地控制脈沖控制設(shè)備，便于根據(jù)實(shí)際需求對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行模板化設(shè)計(jì)，從而有效地彌補(bǔ)傳統(tǒng)模板設(shè)計(jì)中的不足之處，提升控制設(shè)備的功能性。同時(shí)，在設(shè)計(jì)的過程中，除了要保證DCS對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的控制設(shè)計(jì)之外，還應(yīng)該充分保證操作畫面的正?；?zhǔn)確化，便于有效地提升核電DCS系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量和效果。

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