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★北京廣利核系統(tǒng)工程有限公司莫德亮，朱遠(yuǎn)濤

★中廣核惠州核電有限公司劉怡

關(guān)鍵詞：DCS系統(tǒng)；SpeedyHold；定期試驗(yàn)；計(jì)時(shí)

根據(jù)核電站運(yùn)行期間定期試驗(yàn)監(jiān)督大綱，需要對(duì)部分系統(tǒng)的閥門進(jìn)行開啟或關(guān)閉測(cè)試驗(yàn)證，要求動(dòng)作時(shí)間滿足大綱準(zhǔn)則要求，進(jìn)一步滿足核安全法規(guī)及電站運(yùn)行要求^[1]。

現(xiàn)有的DCS系統(tǒng)中增加了閥門動(dòng)作時(shí)間計(jì)算功能，即系統(tǒng)能夠自動(dòng)計(jì)算一組或多組定期試驗(yàn)中不同閥門設(shè)備的動(dòng)作時(shí)間差，并提供畫面顯示閥門動(dòng)作時(shí)間與打印結(jié)果功能。但操作讀取閥門動(dòng)作時(shí)間的方式不夠便捷直觀，操作流程繁瑣^[2]。

針對(duì)該問題，我們進(jìn)行了理論分析研究，初步認(rèn)為可以采用從DCS系統(tǒng)一層控制站組態(tài)功能上研究并開發(fā)出一種算法功能塊，從控制站獲取兩次開關(guān)量的變位時(shí)標(biāo)，并在控制站里計(jì)算后將差值送到二層服務(wù)器，再由操作員站讀取并顯示來(lái)解決上述問題。

1　現(xiàn)狀問題分析

現(xiàn)有SpeedyHold平臺(tái)DCS系統(tǒng)閥門動(dòng)作時(shí)間計(jì)時(shí)方案：一層IO采集板卡獲取閥門動(dòng)作變位信號(hào)并打上時(shí)標(biāo)后隨數(shù)據(jù)包傳輸?shù)蕉臃?wù)器，畫面腳本VB代碼讀取DCS系統(tǒng)全日志里指定的兩個(gè)開關(guān)量變位日志時(shí)標(biāo)，對(duì)時(shí)標(biāo)加以計(jì)算后顯示在畫面上，達(dá)到人機(jī)信息交互目的，計(jì)算畫面如圖1所示。

圖1 閥門動(dòng)作時(shí)間計(jì)算畫面（改造前）

運(yùn)行人員使用方法：

（1）需要在試驗(yàn)前調(diào)出定期試驗(yàn)畫面；

（2）運(yùn)行人員進(jìn)行相關(guān)設(shè)備操作，如操作盤的開關(guān)、按下按鈕等；

（3）執(zhí)行過程中畫面以500ms為周期刷新，并通過畫面腳本讀取閥門動(dòng)作日志，計(jì)算滿足條件日志時(shí)標(biāo)的時(shí)間差；

（4）試驗(yàn)執(zhí)行結(jié)束，即畫面的計(jì)算結(jié)束，將所有需要計(jì)算的閥門動(dòng)作時(shí)間信息顯示在畫面上；

（5）通過“歷史試驗(yàn)開始時(shí)間設(shè)置”查詢?nèi)烨爸廉?dāng)天歷史數(shù)據(jù)。

上述方案主要存在以下4個(gè)問題：

（1）試驗(yàn)查詢記錄時(shí)間有時(shí)間限制。畫面讀取系統(tǒng)日志時(shí)，設(shè)置試驗(yàn)開始時(shí)間只能選擇3天以內(nèi)的時(shí)間，超出3天時(shí)間的日期無(wú)法選擇，從而導(dǎo)致試驗(yàn)數(shù)據(jù)只能在短期內(nèi)復(fù)查，需要運(yùn)行人員自行抄錄保存。

（2）試驗(yàn)查詢記錄時(shí)間受日志數(shù)量的限制。由于DCS系統(tǒng)有最多存儲(chǔ)30,000條日志的限制，新生成的日志會(huì)自行覆蓋最早生成的日志。而且該機(jī)組DCS系統(tǒng)監(jiān)視的工藝系統(tǒng)達(dá)到269個(gè)，30,000條日志約相當(dāng)于一個(gè)月的日志容量（日志存儲(chǔ)時(shí)間的長(zhǎng)短視現(xiàn)場(chǎng)工藝情況而定）。

（3）超過3天范圍只能手動(dòng)離線查詢，不夠便捷。查找歷史試驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)只能通過離線查詢功能導(dǎo)出相關(guān)日志，手動(dòng)進(jìn)行計(jì)算，步驟相當(dāng)繁瑣。

（4）容易誤設(shè)置歷史試驗(yàn)開始時(shí)間，造成時(shí)間計(jì)算錯(cuò)誤。只有在試驗(yàn)前打開畫面（這時(shí)候畫面屬于實(shí)時(shí)試驗(yàn)?zāi)Ｊ剑嬅娌啪邆渥詣?dòng)顯示日志、自動(dòng)計(jì)算閥門動(dòng)作時(shí)間功能。設(shè)置歷史試驗(yàn)開始時(shí)間必須準(zhǔn)確，不恰當(dāng)?shù)拈_始時(shí)間會(huì)額外增加或丟失試驗(yàn)日志，導(dǎo)致閥門動(dòng)作時(shí)間計(jì)算錯(cuò)誤，影響復(fù)盤試驗(yàn)執(zhí)行情況（實(shí)際工作中也多次出現(xiàn)類似情況）。

2　解決方案

2.1　整體思路

針對(duì)現(xiàn)有問題，經(jīng)過分析討論，我們用歸類法將當(dāng)前存在的4個(gè)問題進(jìn)行分類匯總，最終要解決的是查詢時(shí)間限制和手動(dòng)查詢不便捷2個(gè)問題。

結(jié)合SpeedyHold平臺(tái)的系統(tǒng)功能特點(diǎn)，我們將時(shí)間數(shù)據(jù)賦值給內(nèi)部模擬量，可以存儲(chǔ)在歷史服務(wù)器里，在線數(shù)據(jù)能查詢180天以內(nèi)，解決了只能存儲(chǔ)3天問題，同時(shí)將手動(dòng)選擇試驗(yàn)開始時(shí)間計(jì)算變更為在控制站內(nèi)自動(dòng)計(jì)算，顯示在二層DCS畫面。具體方案如圖2所示。

改進(jìn)后采用SpeedyHold平臺(tái)的控制站算法組態(tài)功能進(jìn)行閥門動(dòng)作時(shí)間計(jì)算，使用開關(guān)量上升沿檢測(cè)、獲取控制站系統(tǒng)時(shí)間、變量類型轉(zhuǎn)換等功能塊，要求參與試驗(yàn)的設(shè)備開關(guān)量信號(hào)在同一控制站內(nèi)。

圖2 改進(jìn)后閥門動(dòng)作時(shí)間計(jì)時(shí)流程圖

沿用改進(jìn)前的試驗(yàn)開始的標(biāo)志性動(dòng)作信號(hào)，在DCS系統(tǒng)為特定的外部開關(guān)量信號(hào)（RPA601EC、KSA001EC等），運(yùn)行人員會(huì)在試驗(yàn)開始時(shí)，通過打開開關(guān)、按下按鈕等方式使這些信號(hào)動(dòng)作翻轉(zhuǎn)為開關(guān)量“1”信號(hào)。

控制站會(huì)主動(dòng)檢測(cè)試驗(yàn)開始信號(hào)，特定信號(hào)觸發(fā)時(shí)，獲取控制站當(dāng)前系統(tǒng)時(shí)間記錄為T1，閥門動(dòng)作（同試驗(yàn)開始信號(hào)動(dòng)作原理）時(shí)獲取控制站當(dāng)前系統(tǒng)時(shí)間記錄為T2。將T2與T1轉(zhuǎn)換為可以計(jì)算的REAL類型，計(jì)算T2與T1的差的絕對(duì)值，其計(jì)算結(jié)果的精度達(dá)到毫秒級(jí)。再將計(jì)算結(jié)果賦值給內(nèi)部模擬量的采集值，將該模擬量的實(shí)時(shí)值鏈接到畫面上。經(jīng)過以上一系列設(shè)計(jì)，最終完成閥門動(dòng)作時(shí)間在DCS系統(tǒng)中的人機(jī)畫面上顯示，滿足了運(yùn)行人員試驗(yàn)監(jiān)盤的需求。

閥門動(dòng)作時(shí)間計(jì)算項(xiàng)目改進(jìn)前后對(duì)比如表1所示。首先，改進(jìn)后畫面僅作顯示，無(wú)論是否打開畫面，其中計(jì)算會(huì)在控制站中自動(dòng)完成。其次，可以通過查詢時(shí)間模擬量歷史趨勢(shì)方式查看歷史試驗(yàn)數(shù)據(jù)，其存儲(chǔ)周期為180天，相較于改進(jìn)前只能在線查詢3天以內(nèi)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，提升了約60倍。其次，改進(jìn)后畫面增加了設(shè)備狀態(tài)顯示功能、設(shè)備報(bào)警監(jiān)視功能，代替改進(jìn)前的試驗(yàn)畫面與趨勢(shì)畫面，很大程度上優(yōu)化了操作復(fù)雜度（注：試驗(yàn)開始前操縱員需要打開多幅畫面查看核實(shí)相關(guān)設(shè)備狀態(tài)，以便判斷是否滿足試驗(yàn)開始條件）。

表1 閥門動(dòng)作時(shí)間計(jì)算項(xiàng)目改進(jìn)前后對(duì)比表

2.2　算法開發(fā)方案

為了解決在控制站采集開關(guān)量變位時(shí)間，并計(jì)算出兩個(gè)開關(guān)量變位的時(shí)間差值的問題，同時(shí)也方便后續(xù)工程設(shè)計(jì)過程中批量使用，我們需要重新開發(fā)一種新的算法塊。新開發(fā)的算法塊被命名為TESTIME模塊，共有4個(gè)輸入端與1個(gè)輸出端，如表2所示，可滿足開關(guān)量變位檢測(cè)與時(shí)間差值計(jì)算結(jié)果的輸出。應(yīng)用效果上經(jīng)過實(shí)際測(cè)試驗(yàn)證，其滿足變位時(shí)間計(jì)算的功能要求。

表2 新開發(fā)的TESTIME功能塊引腳介紹

3　實(shí)際工程應(yīng)用效果驗(yàn)證

應(yīng)用上述方案，2020年10月份現(xiàn)場(chǎng)DCS系統(tǒng)里對(duì)畫面、數(shù)據(jù)庫(kù)完成了升級(jí)后，下裝并冷啟服務(wù)器生效。在機(jī)組大修期間選取其中一個(gè)具體的試驗(yàn)畫面進(jìn)行再鑒定測(cè)試，試驗(yàn)結(jié)果滿足要求。DCS系統(tǒng)二層畫面時(shí)間計(jì)算準(zhǔn)確（與之前舊方案的計(jì)算結(jié)果比較），操作響應(yīng)時(shí)間等性能均能滿足運(yùn)行實(shí)際使用人員的需求。此次試驗(yàn)計(jì)時(shí)畫面全面滿足當(dāng)初提出的改造需求，結(jié)果驗(yàn)收合格。

2021年2月底對(duì)另外一機(jī)組現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施下裝生效，效果及再鑒定結(jié)論同上。

4　結(jié)論

本試驗(yàn)計(jì)時(shí)功能的改進(jìn)及研究，徹底解決了試驗(yàn)結(jié)果只能保存3天的問題，有效避免了因歷史試驗(yàn)開始時(shí)間選取不對(duì)導(dǎo)致結(jié)果出現(xiàn)偏差，保障了閥門動(dòng)作時(shí)間結(jié)果的準(zhǔn)確性，提高了運(yùn)行人員查看時(shí)間計(jì)時(shí)的便利性，使DCS系統(tǒng)人因優(yōu)化工程提上了一個(gè)新的臺(tái)階。通過在某核電站實(shí)際機(jī)組的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，本實(shí)驗(yàn)為以后DCS儀控系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作提供了參考與指導(dǎo)意義。

作者簡(jiǎn)介：

莫德亮（1990-），男，湖北荊州人，中級(jí)工程師，學(xué)士，現(xiàn)就職于北京廣利核系統(tǒng)工程有限公司，主要從事核電站儀控?cái)?shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)及運(yùn)維方面的研究。朱

遠(yuǎn)濤（1997-），男，廣東珠海人，助理工程師，專科，現(xiàn)就職于北京廣利核系統(tǒng)工程有限公司，主要從事核電站儀控?cái)?shù)字系統(tǒng)運(yùn)維方面的研究。

劉　怡（1989-），男，河北石家莊人，中級(jí)工程師，學(xué)士，現(xiàn)就職于中廣核惠州核電有限公司，主要從事核電站的運(yùn)行和培訓(xùn)相關(guān)工作。

參考文獻(xiàn)：

[1] 蘇林森. 廣東核電培訓(xùn)中心900MW壓水堆核電站系統(tǒng)與設(shè)備[M]. 北京: 原子能出版社, 2005.

[2] 濮繼龍. 大亞灣核電站運(yùn)行教程[M]. 北京: 原子能出版社, 1999.

摘自《自動(dòng)化博覽》2023年5月刊