核電設(shè)備邏輯仿真研究與設(shè)計(jì)

谷鐵

關(guān)鍵詞：設(shè)備控制邏輯；LabVIEW；仿真；風(fēng)險(xiǎn)分析

引言：LabVIEW是一種用圖標(biāo)代替文本行創(chuàng)建應(yīng)用程序的圖形化編程語(yǔ)言，提供了方便的建模和設(shè)計(jì)工具，其擁有專門用于控制領(lǐng)域的模塊LabVIEW DSC，適用于檢查設(shè)計(jì)假設(shè)，驗(yàn)證算法功能，規(guī)劃和優(yōu)化工藝流程。其擁有完善的工具箱，可以方便實(shí)現(xiàn)各種模擬測(cè)試、數(shù)字信號(hào)處理、自動(dòng)化控制等領(lǐng)域的開發(fā)。在核電行業(yè)中，LabVIEW仿真可以應(yīng)用于安全分析、控制與保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和驗(yàn)證、操縱員培訓(xùn)等方面，為有效地提高核電廠的安全性提供了堅(jiān)強(qiáng)的技術(shù)保障。

? 一、核電設(shè)備邏輯仿真研究的意義

通過研究LabVIEW在核電系統(tǒng)設(shè)備邏輯仿真中的應(yīng)用，對(duì)核電工藝系統(tǒng)邏輯圖和模擬圖中的控制邏輯進(jìn)行仿真，實(shí)現(xiàn)工作人員通過系統(tǒng)設(shè)備邏輯仿真進(jìn)行設(shè)備操作模擬操作，獲得仿真結(jié)果。為設(shè)備操作或檢修隔離等工作的風(fēng)險(xiǎn)分析和預(yù)防措施制定提供支持。同時(shí)在核電員工培訓(xùn)過程中，利用該LabVIEW仿真軟件開發(fā)出系統(tǒng)設(shè)備邏輯仿真的操作性、可視化和仿真性，可以更形象有效地提升員工對(duì)系統(tǒng)控制邏輯的理解和學(xué)習(xí)，提高培訓(xùn)的效率。

? 二、核電設(shè)備邏輯仿真實(shí)施方案設(shè)計(jì)

利用虛擬現(xiàn)實(shí)圖形化編程LabVIEW軟件，來模擬核電機(jī)組的系統(tǒng)設(shè)備，設(shè)備間邏輯關(guān)系和系統(tǒng)運(yùn)行過程，以實(shí)現(xiàn)一種虛擬的核電運(yùn)行系統(tǒng)，供電廠運(yùn)行和維修等工作人員學(xué)習(xí)和熟悉系統(tǒng)設(shè)備間的邏輯關(guān)系，跟蹤和預(yù)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，提高他們對(duì)系統(tǒng)的熟悉程度，以及故障關(guān)聯(lián)分析和風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)能力。

利用LabVIEW前面板開發(fā)設(shè)計(jì)機(jī)組系統(tǒng)設(shè)備操作控制仿真畫面，布設(shè)各設(shè)備儀表的功能流程簡(jiǎn)圖、設(shè)備狀態(tài)顯示及其操作控件，主要包括儀表、泵、風(fēng)機(jī)、閥門等設(shè)備的圖形化表示，報(bào)警和仿真結(jié)果的顯示，以方便核電工作人員的仿真控制操作和設(shè)備仿真狀態(tài)監(jiān)視。其中設(shè)備控件布置可來源于LabVIEW軟件的DSC工具包，對(duì)于部分缺少的控件可以進(jìn)行自定義制作。

利用LabVIEW程序面板開發(fā)設(shè)計(jì)機(jī)組系統(tǒng)設(shè)備控制邏輯仿真圖，并在各系統(tǒng)設(shè)備間的邏輯連線布設(shè)“探針”，用于輸出設(shè)備控制邏輯仿真值，用于設(shè)備仿真后果預(yù)測(cè)和關(guān)聯(lián)分析。

? 三、核電設(shè)備控制邏輯仿真功能設(shè)計(jì)

? （1）系統(tǒng)控制操作界面跳轉(zhuǎn)和翻頁(yè)功能

利用在LabVIEW前面板中，設(shè)置子面板控件，在當(dāng)前VI的前面板上顯示另一個(gè)VI的前面板，如在頂層VI的前面板上放置上一步和下一步按鈕，并用子面板控件加載向?qū)е忻恳徊降那懊姘?，在頂層VI前面板上放置不同的功能按鈕，切換不同功能模塊對(duì)應(yīng)的子面板。

? （2）系統(tǒng)初始化功能

通過LabVIEW軟件開發(fā)圖形用戶界面，對(duì)每個(gè)設(shè)備（泵、風(fēng)機(jī)、電加熱器、開關(guān)閥門、儀表等）的初始狀態(tài)進(jìn)行初始賦值，初始狀態(tài)參考當(dāng)前機(jī)組系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)和狀態(tài)進(jìn)行賦值，賦值后可以保存?？梢詫?duì)于常見的模式和工況保存所有參數(shù)的初始值，即制定對(duì)應(yīng)機(jī)組運(yùn)行工況的標(biāo)準(zhǔn)模板，便于調(diào)用。

? （3）設(shè)備仿真操作功能

通過對(duì)設(shè)備操作控制邏輯進(jìn)行仿真，實(shí)現(xiàn)工作人員使用軟件進(jìn)行起停泵或風(fēng)機(jī)、投退電加熱器、開關(guān)閥門、對(duì)儀表進(jìn)行賦值（手動(dòng)輸入、拖動(dòng)滑動(dòng)條方式）等改變?cè)O(shè)備狀態(tài)的操作時(shí)，能夠通過軟件獲得所進(jìn)行的操作產(chǎn)生的后果（如引起設(shè)備聯(lián)鎖動(dòng)作，產(chǎn)生的報(bào)警等）。設(shè)備仿真操作畫面開發(fā)如下圖所示：

? （4）設(shè)備仿真風(fēng)險(xiǎn)“后果預(yù)測(cè)”和“關(guān)聯(lián)設(shè)備”功能

通過邏輯圖模擬圖中儀表、泵、風(fēng)機(jī)、閥門等設(shè)備間的控制邏輯關(guān)系進(jìn)行整理，對(duì)某設(shè)備可能觸發(fā)的報(bào)警和邏輯動(dòng)作后果歸類為“后果預(yù)測(cè)”，對(duì)于和某設(shè)備邏輯上存在相與關(guān)系的其他設(shè)備歸類為“關(guān)聯(lián)設(shè)備”?；诖嗽陂_發(fā)時(shí)在前面板對(duì)儀表、泵、風(fēng)機(jī)、閥門等設(shè)備控件的“說明與提示”項(xiàng)對(duì)設(shè)備邏輯進(jìn)行文字說明，通過LabVIEW前面板的“幫助窗口”來對(duì)設(shè)備的“后果預(yù)測(cè)”和“關(guān)聯(lián)設(shè)備”進(jìn)行查看。通過“幫助窗口”中的“后果預(yù)測(cè)”以及“關(guān)聯(lián)設(shè)備”，來獲得某設(shè)備運(yùn)行異常時(shí)存在的風(fēng)險(xiǎn)，以及獲得和他邏輯相關(guān)聯(lián)的設(shè)備信息。在開發(fā)軟件時(shí)，通過在LabVIEW程序面板中邏輯圖連線中設(shè)置探針，在仿真程序運(yùn)行時(shí)，可實(shí)現(xiàn)在LabVIEW的程序面板中對(duì)設(shè)備邏輯連線圖中的控制邏輯運(yùn)行結(jié)果進(jìn)行顯示，即當(dāng)某一設(shè)備參數(shù)超過閾值時(shí)能直接通過軟件程序面板中直接查看到它下游所觸發(fā)的閾值判斷器、或門、與門等的輸出結(jié)果，如下圖所示。

? 四、結(jié)論

通過利用LabVIEW研究開發(fā)核電機(jī)組系統(tǒng)設(shè)備邏輯仿真軟件，在工作前模擬、推演風(fēng)險(xiǎn)和制定預(yù)防措施，工作中遇到異?；蚬收锨闆r時(shí)，進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析評(píng)估，及時(shí)評(píng)價(jià)、制定和采取有效措施，快速干預(yù)處理異常，以規(guī)避設(shè)備邏輯誤動(dòng)引起的設(shè)備安全、工業(yè)安全、人身安全、核安全風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)在核電員工培訓(xùn)過程中，利用該仿真軟件的模擬仿真可視化，可以更形象有效的提升員工對(duì)系統(tǒng)控制邏輯的理解和學(xué)習(xí)，提高培訓(xùn)的效率。對(duì)于保障機(jī)組、系統(tǒng)、設(shè)備安全可靠運(yùn)行，提高機(jī)組經(jīng)濟(jì)效益，均有重大現(xiàn)實(shí)意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]嚴(yán)雨，夏寧.LabVIEW入門與實(shí)戰(zhàn)開發(fā)100例[M].北京：電子工業(yè)出版社，2017.

[2]宋銘.LabVIEW編程詳解[M].北京：電子工業(yè)出版社，2017.

（作者單位：福建福清核電有限公司）