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

王松　田苗　盧沖　蔡蕾　蔡曉濤

摘要：由于核電DCS長(zhǎng)信號(hào)控制設(shè)備在一層組態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)使用標(biāo)準(zhǔn)控制邏輯會(huì)產(chǎn)生二層畫面顯示問(wèn)題，為了解決該問(wèn)題，該文通過(guò)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)控制邏輯進(jìn)行分析、改進(jìn)及優(yōu)化，給出長(zhǎng)信號(hào)控制設(shè)備的邏輯設(shè)計(jì)，該邏輯設(shè)計(jì)在已實(shí)施項(xiàng)目上已經(jīng)通過(guò)測(cè)試驗(yàn)證，能夠確保長(zhǎng)信號(hào)控制設(shè)備一層組態(tài)和二層畫面顯示的正確性和一致性。

關(guān)鍵詞：核電DCS；標(biāo)準(zhǔn)控制邏輯；長(zhǎng)信號(hào)控制邏輯

中圖分類號(hào)：TP3

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2017）10-0235-04

1.引言

在核電DCS設(shè)計(jì)中，一層邏輯與二層畫面并非同一個(gè)廠家的產(chǎn)品，這就需要雙方制定規(guī)則，以保證數(shù)據(jù)通信正確，準(zhǔn)確顯示所控制設(shè)備的狀態(tài)。但是在最初設(shè)計(jì)時(shí)，往往有一些特殊的信號(hào)邏輯未能全面考慮，所以在DCS實(shí)施過(guò)程中就要靈活處理，以滿足設(shè)計(jì)要求。FOXBORO的I/A系統(tǒng)在核電DCS控制領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的積累，其泵、閥、風(fēng)機(jī)等設(shè)備的控制邏輯已經(jīng)形成一整套標(biāo)準(zhǔn)控制邏輯并制作成模板，能適用于大部分控制設(shè)備。在項(xiàng)目中經(jīng)過(guò)大量的實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，這些標(biāo)準(zhǔn)控制邏輯只適用于常見的脈沖型指令控制設(shè)備，如遇到特殊的需要長(zhǎng)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。本文通過(guò)與標(biāo)準(zhǔn)控制邏輯比較來(lái)闡述長(zhǎng)信號(hào)控制設(shè)備的邏輯設(shè)計(jì)，為同類邏輯控制設(shè)計(jì)提供參考。

2.標(biāo)準(zhǔn)控制邏輯設(shè)計(jì)

2.1標(biāo)準(zhǔn)控制邏輯詳細(xì)說(shuō)明

在DCS邏輯組態(tài)之前，工程師為不同類型的設(shè)備精心設(shè)計(jì)了大量的標(biāo)準(zhǔn)控制邏輯，這樣既可以做到統(tǒng)一管理，也為組態(tài)提供了方便，節(jié)省時(shí)間成本。為了更清楚的說(shuō)明長(zhǎng)信號(hào)邏輯與標(biāo)準(zhǔn)邏輯的差異，首先需要介紹一下標(biāo)準(zhǔn)控制邏輯。從控制方式上分，標(biāo)準(zhǔn)控制邏輯中設(shè)計(jì)了手動(dòng)控制和自動(dòng)控制；從優(yōu)先級(jí)上分，保護(hù)控制高于手動(dòng)控制和自動(dòng)控制，自動(dòng)控制又高于手動(dòng)控制。這些控制命令都有個(gè)限制條件，也就是開允許和關(guān)允許。如圖1所示。

一個(gè)設(shè)備在同一時(shí)間只能有一個(gè)操作模式，要么手動(dòng)控制，要么自動(dòng)控制。從圖1中可以看出，在手/自動(dòng)控制選擇邏輯中（B103，B104）使用了一個(gè)Rs觸發(fā)器來(lái)實(shí)現(xiàn)手/自動(dòng)控制切換。手動(dòng)命令需要在系統(tǒng)切換到手動(dòng)模式下才可以操作，自動(dòng)命令需要系統(tǒng)切換到自動(dòng)模式下才能起作用。操作員可以根據(jù)實(shí)際的運(yùn)行規(guī)程和運(yùn)行狀態(tài)來(lái)進(jìn)行操作模式的選擇。如啟動(dòng)時(shí)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(guò)溫度壓力等自動(dòng)連鎖信號(hào)來(lái)執(zhí)行控制；選擇手自動(dòng)模式時(shí)，還可以根據(jù)實(shí)際狀態(tài)下的啟停條件來(lái)設(shè)置控制命令的可用性，使其在允許條件存在時(shí)手自動(dòng)啟停命令才可以下發(fā)。

手動(dòng)命令有來(lái)自于現(xiàn)場(chǎng)就地控制柜的手動(dòng)信號(hào)，也有來(lái)自操作員站的控制命令，也就是核電DCS上常說(shuō)的二層KIC命令。自動(dòng)命令是根據(jù)設(shè)備運(yùn)行的實(shí)際工藝需求而設(shè)計(jì)的連鎖啟停控制，不需要人為干預(yù)。保護(hù)命令主要來(lái)自于反應(yīng)堆停堆和安全功能相關(guān)指令，因此出于對(duì)電站安全保護(hù)需求，保護(hù)命令優(yōu)先于手動(dòng)命令和自動(dòng)命令。

從啟停命令輸出來(lái)看（B001，B002），輸出命令之前的Rs觸發(fā)器是由開狀態(tài)和關(guān)狀態(tài)以及開故障和關(guān)故障復(fù)位的，也就是說(shuō)當(dāng)設(shè)備完成操作員想達(dá)到的狀態(tài)后自己復(fù)位操作命令。不管這個(gè)設(shè)備啟停需要多長(zhǎng)時(shí)間，最終都會(huì)在設(shè)備完成動(dòng)作后復(fù)位命令信號(hào)，因此可以說(shuō)這種控制方式就是常見的脈沖控制。

2.2二層KIC畫面的顯示

以操作員點(diǎn)擊啟動(dòng)按鈕，到開狀態(tài)出現(xiàn)并復(fù)位開命令為例，二層KIC畫面應(yīng)該收到DCS一層邏輯通過(guò)PAKOUT輸出塊送來(lái)的32位編碼以顯示設(shè)備啟動(dòng)成功的狀態(tài)。如圖2所示。

此時(shí)INl（開狀態(tài)）應(yīng)該是“1”，IN27（開命令）應(yīng)該是“0”，經(jīng)與二層KIC設(shè)計(jì)文件進(jìn)行查找，可以確認(rèn)設(shè)備狀態(tài)正確，如表1所示。

3.長(zhǎng)信號(hào)控制邏輯設(shè)計(jì)

長(zhǎng)信號(hào)控制設(shè)備所需的控制命令肯定是要長(zhǎng)期保持的，這也是區(qū)別于脈沖命令控制設(shè)備的原因。那么之前介紹的標(biāo)準(zhǔn)控制邏輯是不是就不能使用了，答案是否定的。

長(zhǎng)信號(hào)控制設(shè)備和脈沖信號(hào)控制設(shè)備都需要設(shè)置手伯動(dòng)控制，也都需要優(yōu)先級(jí)更高的保護(hù)控制，這與標(biāo)準(zhǔn)控制邏輯的功能沒(méi)什么區(qū)別，那么我們只需想辦法把輸出命令（B001，B002）變成長(zhǎng)信號(hào)即可。前文已經(jīng)提到之所以輸出命令會(huì)以脈沖形式輸出，是因?yàn)檩敵雒钪暗腞S觸發(fā)器被開狀態(tài)和關(guān)狀態(tài)或開故障和關(guān)故障復(fù)位掉了，這兩組復(fù)位信號(hào)中我們只能選擇屏蔽開狀態(tài)和關(guān)狀態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)把輸出命令脈沖信號(hào)變成長(zhǎng)信號(hào)。在實(shí)際項(xiàng)目中設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)的廚房的排風(fēng)機(jī)邏輯圖中明確要求風(fēng)機(jī)控制要使用長(zhǎng)信號(hào)，如圖3所示。

從圖3中可以看出開狀態(tài)和關(guān)狀態(tài)的信號(hào)不再送到u塊的Bill和B112，u1塊的Bill和B112設(shè)置為長(zhǎng)“0”狀態(tài)，從而開屏蔽了開狀態(tài)和關(guān)狀態(tài)復(fù)位輸出命令的功能。

此時(shí)再假設(shè)以操作員點(diǎn)擊啟動(dòng)按鈕開始，到開狀態(tài)出現(xiàn)為止，二層KIC畫面將收到PAKOUT輸出塊送來(lái)的32位編碼：INl（開狀態(tài)）應(yīng)該是“1”，IN27（開命令）也應(yīng)該是“1”，同樣在二層KIC設(shè)計(jì)文件中進(jìn)行查找，但是沒(méi)有找到這個(gè)狀態(tài)。此時(shí)設(shè)備處于二層KIC未知的狀態(tài)，畫面上也就不能正確的顯示圖標(biāo)。這種設(shè)計(jì)是不完善的，經(jīng)過(guò)仔細(xì)分析，問(wèn)題出在PAKOUT輸出塊上，雖然得到了長(zhǎng)信號(hào)輸出，但不應(yīng)該影響開狀態(tài)和關(guān)狀態(tài)對(duì)送到PAKOUT輸出塊上的輸出命令復(fù)位。根據(jù)這種設(shè)計(jì)思想，在PAKOUT輸出塊之前加入一段邏輯來(lái)保證二層KIC顯示正確。如圖4所示。

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。這樣設(shè)計(jì)之后下發(fā)的命令為長(zhǎng)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。經(jīng)過(guò)再次用啟停設(shè)備操作測(cè)試，命令下發(fā)正常，二層KIC顯示也正常，證明組態(tài)邏輯優(yōu)化成功，達(dá)到預(yù)期效果。

4.結(jié)束語(yǔ)

核電DCS系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)控制邏輯可以很好地對(duì)脈沖控制設(shè)備進(jìn)行控制，能夠滿足大部分設(shè)備的模板化設(shè)計(jì)，但是遇到特殊要求的設(shè)備還需要進(jìn)行精心設(shè)計(jì)，來(lái)彌補(bǔ)模板的不足和局限性。同時(shí)在進(jìn)一步設(shè)計(jì)中，不但要考慮DCS對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的控制設(shè)計(jì)，也要考慮到操作畫面的正確性，這樣才能做到精準(zhǔn)控制和正確顯示。