CEPR全范圍模擬機(jī)通信方式介紹

鄧基杰　卞秀石　楊亮

【摘 要】臺(tái)山核電全范圍模擬機(jī)作為國內(nèi)第一臺(tái)CEPR模擬機(jī)，組成包括多個(gè)擁有教員控制功能的平臺(tái)和實(shí)現(xiàn)特定功能的子系統(tǒng)。闡述了集成平臺(tái)和其他平臺(tái)及子系統(tǒng)的通信方式，并介紹了各平臺(tái)和子系統(tǒng)內(nèi)部通信方式。

【關(guān)鍵詞】CEPR；全范圍模擬機(jī)；通信方式

0 引言

根據(jù)國家核安全局的要求，對(duì)于新建核電廠，全范圍模擬機(jī)（FSS）必須在裝料前可用并完成操作員的培訓(xùn)和取照考核。CEPR FSS組成復(fù)雜，包括多個(gè)擁有獨(dú)立控制功能（教控臺(tái)）的平臺(tái)和其他實(shí)現(xiàn)特定功能的子系統(tǒng)。所有這些平臺(tái)和子系統(tǒng)都在ALCES仿真支撐平臺(tái)統(tǒng)一控制下進(jìn)行數(shù)據(jù)和命令傳輸，實(shí)現(xiàn)教員控制、時(shí)間同步、運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控、過程數(shù)據(jù)通信等功能，以實(shí)現(xiàn)FSS的正常培訓(xùn)功能。

1 在線運(yùn)行硬件拓?fù)鋱D

圖1是CEPR FSS在線運(yùn)行時(shí)的系統(tǒng)和設(shè)備，包括物理模型服務(wù)器、教控臺(tái)、TXS-SU、數(shù)字化儀控仿真系統(tǒng)SPPA-S2000、硬盤臺(tái)SICS、I/O接口模塊、QDS、JDT仿真系統(tǒng)、MCR燈光控制系統(tǒng)以及MCR時(shí)鐘等設(shè)備。

物理模型服務(wù)器、教控臺(tái)、I/O接口模塊由法國CORYS供貨，SPPA-S2000仿真系統(tǒng)、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(tǒng)由飛利浦供貨。

2 ALICES通信機(jī)制

圖2是CEPR FSS集成平臺(tái)ALCIES的通信機(jī)制示意圖。其通信采用進(jìn)程、線程、模塊化管理。一臺(tái)服務(wù)器或教控臺(tái)運(yùn)行1個(gè)ALCSPV進(jìn)程，1個(gè)ALCSPV可以運(yùn)行多個(gè)線程，每個(gè)線程可以運(yùn)行多個(gè)模塊。不同電腦之間的通信通過TCP/IP協(xié)議進(jìn)行，ALCSPV進(jìn)程內(nèi)部的通信通過共享內(nèi)存方式實(shí)現(xiàn)。在每個(gè)計(jì)算周期內(nèi)，模塊的任務(wù)執(zhí)行順序?yàn)椋孩賹?shù)據(jù)從共享內(nèi)存拷出；②運(yùn)算；③將數(shù)據(jù)拷進(jìn)至共享內(nèi)存。ALICES需要對(duì)每個(gè)線程和模塊進(jìn)行配置，實(shí)現(xiàn)特定功能。

線程配置屬性包括計(jì)算周期和同步。計(jì)算周期定義該線程內(nèi)所有模塊從左到右逐個(gè)計(jì)算完成的時(shí)間。ALICES的教控臺(tái)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(gè)線程出現(xiàn)延時(shí)情況，其他線程是否等待該線程計(jì)算完畢再進(jìn)行下個(gè)周期計(jì)算。ALICES只有SPPA-S2000平臺(tái)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(yùn)算。

模塊配置屬性包括取值機(jī)制和功能實(shí)現(xiàn)。取值機(jī)制定義該模塊計(jì)算是采用上個(gè)周期計(jì)算的值還是這個(gè)周期剛計(jì)算完的值。功能實(shí)現(xiàn)定義模塊實(shí)現(xiàn)的具體功能，分為服務(wù)器模塊和教控臺(tái)模塊2類。服務(wù)器模塊實(shí)現(xiàn)兩相流計(jì)算、單向流計(jì)算、邏輯控制計(jì)算、第三方接口通信、教控臺(tái)控制指令監(jiān)聽等任務(wù)；教員臺(tái)模塊實(shí)現(xiàn)畫面顯示、控制指令、日志等控制任務(wù)。

集成平臺(tái)ALICES與其他平臺(tái)及子系統(tǒng)的通信基于第三方接口，通過不同的協(xié)議實(shí)現(xiàn)。

3 子系統(tǒng)通信

3.1 SPPA-S2000通信

ALCIES與SPPA-S2000之間的通信通過模型供應(yīng)商CORYS基于西門子平臺(tái)的專用接口協(xié)議開發(fā)的第三方程序?qū)崿F(xiàn)。圖3為SPPA-S2000的通信示意圖，CEPR全范圍模擬機(jī)在PUAT（臨時(shí)升級(jí)測(cè)試）前共有80個(gè)虛擬AP（AS），運(yùn)行在2臺(tái)虛擬AP服務(wù)器上。AS的數(shù)據(jù)發(fā)送到PU上的AS通信軟件ASR（ASR負(fù)責(zé)AS和OM690之間的通信，總共6個(gè)，每個(gè)ASR對(duì)應(yīng)若干個(gè)AS），由ASR把數(shù)據(jù)發(fā)送至數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換軟件DKON，DKON再把數(shù)據(jù)發(fā)送至數(shù)據(jù)處理程序PDV、警報(bào)顯示次序程序RMA和短期讀取程序RSP（Ring Buffer），最后PU把數(shù)據(jù)傳遞給每個(gè)OT。PU傳過來的數(shù)據(jù)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(biāo)鍵盤的操作，并傳至VIS，VIS負(fù)責(zé)在各顯示器上顯示正確的畫面和數(shù)據(jù)。

3.2 JDT通信

JDT通信采用ANS.1協(xié)議，模型服務(wù)器運(yùn)行ANS.1服務(wù)器端，NI和CI/BOP JDT系統(tǒng)各運(yùn)行1個(gè)ANS.1客服端。ANS.1主要實(shí)現(xiàn)以下三個(gè)功能：①提供JDT系統(tǒng)故障仿真和教控臺(tái)軟件接口；②提供JDT火災(zāi)探頭仿真和教控臺(tái)軟件接口；③提供JDT系統(tǒng)和DCS仿真平臺(tái)SPPA-S2000之間的信號(hào)傳輸接口。

對(duì)于CI JDT系統(tǒng)，圖文工作站、面板和探頭功能實(shí)現(xiàn)均采用simulation方式。對(duì)于NI JDT系統(tǒng)，工作站人機(jī)界面（下轉(zhuǎn)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(shí)板卡和開發(fā)專用軟件實(shí)現(xiàn)其功能。板卡主要為Simu1600和WAGO，其中Simu1600實(shí)現(xiàn)探頭仿真功能，WAGO實(shí)現(xiàn)I/O功能。JDT操作員站和消防面板與JDT服務(wù)器之間的通信通過JDT系統(tǒng)內(nèi)部的接口通信程序?qū)崿F(xiàn)。

3.3 QDS通信

QDS顯示來自RPS系統(tǒng)的信號(hào)，RPS數(shù)據(jù)庫通過AREVA自行開發(fā)的模擬機(jī)專用工具CATS將代碼移植在模型服務(wù)器下運(yùn)行。QDS供應(yīng)商開發(fā)的QDS SIM客服端軟件運(yùn)行在模型服務(wù)器中，其與RPS數(shù)據(jù)庫通過共享內(nèi)存定期實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。QDS SIM客服端和服務(wù)端通過TCP/IP協(xié)議通信，并在TXS SU中通過共享內(nèi)存的形式，在QDS SIM客服端和QDS服務(wù)進(jìn)程中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。QDS-CPU板卡和觸摸屏之間通過LLC協(xié)議（邏輯鏈路控制）實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。

3.4 MCR燈光系統(tǒng)通信

FSS主控室每個(gè)燈具鎮(zhèn)流器具有唯一地址編碼，燈光系統(tǒng)配備專用外部接口設(shè)備通過RS232串口協(xié)議和模型服務(wù)器通信，調(diào)光器可以通過模型服務(wù)器和控制終端就地（RS485）操作兩種方式實(shí)現(xiàn)對(duì)其控制。調(diào)光器通過DALI總線對(duì)下游的燈具（鎮(zhèn)流器）進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)燈光系統(tǒng)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(shù)。CAN IP模塊作為1個(gè)網(wǎng)關(guān)，通過MAC地址進(jìn)行唯一地址標(biāo)識(shí)，最多能控制網(wǎng)內(nèi)64個(gè)I/O模塊（CEPR I/O模塊有DI/DO/AO三種），每個(gè)I/O模塊通過硬撥碼的方式在每個(gè)網(wǎng)段內(nèi)實(shí)現(xiàn)唯一地址標(biāo)識(shí)，儀表根據(jù)不同的功能需求通過硬接線接入相應(yīng)的I/O模塊中。模型服務(wù)器通過TCP/IP協(xié)議與CAN IP模塊通信。

在模型服務(wù)器中，有SICS相對(duì)應(yīng)的軟盤臺(tái)，其中定義了各個(gè)儀表的地址變量，包括了I/O信號(hào)類型、CAN IP網(wǎng)段、該網(wǎng)段內(nèi)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(gè)SICS儀表信號(hào)唯一的mapping地址。

3.6 MCR時(shí)鐘通信

MCR 時(shí)鐘通過RS232串口連接至模型服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)初始化和同步功能。

4 結(jié)束語

CEPR FSS自2014年8月份正式投入使用以來，通信正常穩(wěn)定，有效支持了學(xué)員培訓(xùn)、RO/SRO考試、程序驗(yàn)證、現(xiàn)場調(diào)試等工作。掌握ALICES本身及第三方接口協(xié)議的通信方式，可以快速解決由于通信問題導(dǎo)致模擬機(jī)發(fā)生的故障，是保障FSS可用率的條件之一，也是將來進(jìn)行FSS功能升級(jí)和技術(shù)改造的基礎(chǔ)。

【參考文獻(xiàn)】

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

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

[責(zé)任編輯：張濤]