DCS控制方式下系統(tǒng)邏輯控制通道試驗(yàn)程序的編制

張翔

【摘 要】本文對(duì)核電廠DCS（分布式控制系統(tǒng)或集散控制系統(tǒng)）控制方式下的邏輯控制通道試驗(yàn)程序編制進(jìn)行了總結(jié)。從核電廠工藝調(diào)試人員的視角出發(fā)，對(duì)試驗(yàn)測(cè)試順序、設(shè)備驅(qū)動(dòng)的配置方式、信號(hào)模擬、信號(hào)恢復(fù)等方面進(jìn)行闡述，希望通過這些總結(jié)來建立若干邏輯控制通道試驗(yàn)程序編制原則，從而起到指導(dǎo)程序文本的編制目的。

【關(guān)鍵字】DCS；驅(qū)動(dòng)配置；信號(hào)模擬及恢復(fù)；反饋

中圖分類號(hào)： TN791 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2018）33-0148-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.33.068

【Abstract】This article is a summary of that Logical control channel test procedure preparation in the DCS control mode. Form the process of testing personnel perspective. This article depict different control sequence（the priority order of the manual and automatic mode）、the configuration of device driver、signal simulation（the switch and digital signal）、1E protection signal simulation、signal recovery and so on. I hope through this article to establish some principles that we weave logical control channel test procedure preparation. This paper cites examples that we weave logical control channel test procedure preparation.

【Key words】DCS； Device driver； Signal simulation and recovery； Feedback

0 引言

DCS（Distributed Control System ）：分布式控制系統(tǒng)，也稱集散控制系統(tǒng)，是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行集中監(jiān)測(cè)、操作、管理和分散控制的一種控制技術(shù)。DCS控制系統(tǒng)已經(jīng)在工業(yè)系統(tǒng)中成熟應(yīng)用，國(guó)內(nèi)核電廠亦開始大規(guī)模的應(yīng)用DCS控制系統(tǒng)對(duì)整個(gè)電廠各系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行控制。從田灣1、2號(hào)機(jī)組，嶺澳二期工程，到福清、方家山及海南的等項(xiàng)目，均DCS的控制方式，后續(xù)的核電廠都將采用這種方式對(duì)于電廠的狀態(tài)進(jìn)行控制。

一般核電站的DCS按照功能可以劃分為4層：

0層：工藝系統(tǒng)接口層，又稱現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層。包括測(cè)量設(shè)備（傳感器，變送器，位置開關(guān)等）和驅(qū)動(dòng)器接口設(shè)備（電動(dòng)-氣動(dòng)轉(zhuǎn)換器，驅(qū)動(dòng)器，開關(guān)柜，電源設(shè)備等）；

1層：自動(dòng)控制與保護(hù)層。包括負(fù)責(zé)電廠不同系統(tǒng)監(jiān)控及邏輯處理設(shè)備。

2層：操作與信息管理層。包括可以使操作人員能夠操作電廠，能夠監(jiān)督電廠狀態(tài)并對(duì)電廠I&C;實(shí)施運(yùn)行服務(wù)的常規(guī)設(shè)備和計(jì)算機(jī)設(shè)備。

3層：全廠技術(shù)管理層。包括支持現(xiàn)場(chǎng)管理應(yīng)用以及與場(chǎng)外設(shè)施通訊的計(jì)算機(jī)設(shè)備。（這一層調(diào)試人員基本不接觸）。

由于核電廠采用DCS的控制方式，其有別于過去的繼電器控制模式，其具有以下新的特點(diǎn)：操作規(guī)程數(shù)字化、設(shè)備操作計(jì)算機(jī)化及人機(jī)界面操作習(xí)慣改變。所以對(duì)于工藝系統(tǒng)邏輯控制控制通道試驗(yàn)測(cè)試有別于過去的通斷短繼電器方法，其程序編制亦與以前的程序編制方法不同。

1 邏輯控制通道試驗(yàn)

邏輯控制通道試驗(yàn)是工藝系統(tǒng)分系統(tǒng)試驗(yàn)前期的一項(xiàng)重要試驗(yàn)，旨在靜態(tài)條件下對(duì)整個(gè)系統(tǒng)邏輯控制的驗(yàn)證，及時(shí)發(fā)現(xiàn)邏輯上的或DCS控制系統(tǒng)的錯(cuò)誤并及時(shí)改正，為系統(tǒng)整體聯(lián)動(dòng)打好基礎(chǔ)。邏輯控制通道試驗(yàn)包括對(duì)于設(shè)備（泵、閥門、風(fēng)機(jī)、冷凍機(jī)組、電加熱器等設(shè)備）手動(dòng)及自動(dòng)邏輯測(cè)試，報(bào)警測(cè)試等。

2 邏輯控制通道試驗(yàn)程序依據(jù)文件

邏輯控制通道試驗(yàn)程序編制主要依據(jù)工藝系統(tǒng)邏輯圖、DCS功能圖編制。工藝系統(tǒng)邏輯圖內(nèi)容為DCS主要實(shí)現(xiàn)控制意圖，功能圖是DCS如何實(shí)現(xiàn)DCS邏輯控制的途徑。編制試驗(yàn)程序文本的過程中工藝人員主要依據(jù)邏輯圖，儀控人員主要依據(jù)功能圖滿足對(duì)于工藝要求信號(hào)模擬。DCS信號(hào)按照安全級(jí)別可分為NC/NC+及1E級(jí)信號(hào)，所有信號(hào)均可以在DCS一層工程師站模擬。

3 邏輯控制通道試驗(yàn)程序編制

3.1 各控制測(cè)試順序

控制的測(cè)試順序一般為先測(cè)試KIC（電站計(jì)算機(jī)信息和控制系統(tǒng)系統(tǒng)），其次為BUP（后備控制盤），最后為RSS（遠(yuǎn)程停堆站）。控制方式測(cè)試先后順序?yàn)镵IC手動(dòng)控制、KIC自動(dòng)控制、BUP手動(dòng)控制、BUP自動(dòng)控制（視情況決定是否要進(jìn)行，一般若KIC與BUP均執(zhí)行相同的自動(dòng)控制邏輯時(shí)，只需在KIC上執(zhí)行自動(dòng)控制）、RSS手動(dòng)控制。KIC、BUP及RSS測(cè)試要分開描述，因?yàn)樵谡{(diào)試時(shí)，上述三者切換是有時(shí)間窗口的，不能隨便切換，程序分開寫，現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行時(shí)方便操作。

3.2 初始狀態(tài)

每個(gè)設(shè)備邏輯驗(yàn)證的初始條件模擬原則是模擬完成后只能進(jìn)行手動(dòng)操作，一般是閥門處于關(guān)閉狀態(tài)、泵、風(fēng)機(jī)等設(shè)備處于停運(yùn)位置。

3.3 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備驅(qū)動(dòng)控制

泵、冷凍機(jī)組、電加熱器、風(fēng)機(jī)等設(shè)備：因?yàn)樯鲜鲈O(shè)備均要帶介質(zhì)才能運(yùn)行，同時(shí)這些設(shè)備要運(yùn)行同時(shí)牽扯到許多約束條件（保護(hù)信號(hào)，閉鎖信號(hào)），系統(tǒng)調(diào)試前期，很難滿足這些條件。所以這些設(shè)備在執(zhí)行邏輯測(cè)試通道試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)將電源置于試驗(yàn)位，防止設(shè)備誤動(dòng)作，避免傷害人員或設(shè)備損壞。

電動(dòng)閥：電動(dòng)閥電源置工作位，并置于合閘位置。

氣動(dòng)閥：氣源投入。設(shè)備真實(shí)動(dòng)作。

其他設(shè)備：視具體情況而定。設(shè)備盡量應(yīng)真實(shí)動(dòng)作，但應(yīng)以不傷害人員及損壞設(shè)備為前提。

3.4 信號(hào)模擬

原則上所有信號(hào)均可以在均可以在DCS1層進(jìn)行模擬。

3.4.1 數(shù)字量傳感器產(chǎn)生（如SP/SN/閥門SM3-SM5）的信號(hào)

可以在傳感器的接線盒處通過接通/斷開其回路來實(shí)現(xiàn)，也可以在1層工程師站。通常的做法是在DCS1層工程師站模擬，這樣可以減少現(xiàn)場(chǎng)人力，但前提是儀表和模擬系統(tǒng)試驗(yàn)要合格。

3.4.2 模擬量信號(hào)（如MN＼MP＼MT等）：

模擬量信號(hào)可在DCS1層通過軟件的方法模擬。但信號(hào)模擬應(yīng)細(xì)化至模擬量?jī)x表定值的比較器（XU）。在工程師站，可以通過強(qiáng)制給值，使相應(yīng)的信號(hào)觸發(fā)。IN表示就地來的模擬量信號(hào)，AOUT表示送至主控模擬量信號(hào)信號(hào)。試驗(yàn)時(shí)可在圖3箭頭標(biāo)注的地方直接給出值，從而模擬量信號(hào)。

3.4.3 1E級(jí)保護(hù)信號(hào)：

本部分主要指來自保護(hù)系統(tǒng)的模擬信號(hào)，如安全殼隔離、安噴、安注等信號(hào)。這些信號(hào)如果從源頭模擬，可能影響范圍比較廣，特別容易導(dǎo)致一些移交且調(diào)試完成的系統(tǒng)或設(shè)備不可控的動(dòng)作，容易產(chǎn)生對(duì)于人員及設(shè)備損害的風(fēng)險(xiǎn)，所以這些信號(hào)的模擬方法在邏輯上游進(jìn)行單點(diǎn)模擬。但須對(duì)每個(gè)試驗(yàn)建立強(qiáng)制點(diǎn)恢復(fù)檢查表，以避免這些信號(hào)對(duì)其他系統(tǒng)及設(shè)備的影響。其他1E級(jí)信號(hào)建議均從源頭模擬。

3.4.4 失去控制電源信號(hào)：

失去控制電源的模擬方法應(yīng)盡量減少拆現(xiàn)場(chǎng)相關(guān)設(shè)備且能達(dá)到真實(shí)模擬效果的原則考慮，可以在接線盒處斷開連接線來模擬，也可以在機(jī)柜側(cè)通過切斷控制回路電源模擬失電。

3.4.5 閥門反饋信號(hào)：

在上文4.4.1節(jié)有提到閥門可以通過在DCS1層給閥門的SM點(diǎn)CIN加強(qiáng)制信號(hào)實(shí)現(xiàn)閥門信號(hào)的反饋，亦可以通過就地手動(dòng)打開/關(guān)閉限位開關(guān)來模擬。后者適用于少量的閥門試驗(yàn)。

3.4.6 設(shè)備“contactor unavailable”信號(hào)：

對(duì)于電動(dòng)閥、泵、壓縮機(jī)、冷凍機(jī)等設(shè)備，在電氣開關(guān)柜的接線端子上通過短接的方法來模擬“contactor unavailable”信號(hào)，在KIC的操作面板的細(xì)節(jié)窗口中觀察“switchgear fault”信號(hào)出現(xiàn)檢查反饋是否正確。

3.5 試驗(yàn)結(jié)果檢查：

在KIC進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，分別通過KIC和BUP的狀態(tài)變化檢查試驗(yàn)結(jié)果。執(zhí)行器的動(dòng)作就地檢查。

在BUP進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，通過BUP狀態(tài)變化檢查試驗(yàn)結(jié)果。

在RSS進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，通過RSS的操作員工作站上的狀態(tài)變化檢查試驗(yàn)結(jié)果。

在進(jìn)行泵試驗(yàn)時(shí)，中壓和低壓電器柜處于試驗(yàn)位置，通過檢查中壓和低壓電氣柜上的斷路器或接觸器的斷開和閉合狀態(tài)檢查試驗(yàn)結(jié)果。

對(duì)于第三方系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)（如就地PLC控制）時(shí)，根據(jù)實(shí)際情況檢查試驗(yàn)結(jié)果。

報(bào)警檢查：

（1）在邏輯控制通道試驗(yàn)中，檢查報(bào)警的閾值條件滿足時(shí)，報(bào)警正確出現(xiàn)。

（2）當(dāng)KIC和BUP的報(bào)警出現(xiàn)時(shí)，通過報(bào)警處理檢查報(bào)警的狀態(tài)變化正確。

3.6 信號(hào)恢復(fù)

在試驗(yàn)項(xiàng)目中某一設(shè)備試驗(yàn)結(jié)束后，及時(shí)取消模擬信號(hào)。NC/NC+模擬信號(hào)在程序執(zhí)行完成后統(tǒng)一恢復(fù)。防止某些信號(hào)強(qiáng)制存在，在設(shè)備送上電后，造成設(shè)備的誤啟動(dòng)。

4 總結(jié)

邏輯控制通道試驗(yàn)對(duì)于核電站工藝系統(tǒng)調(diào)試有著至關(guān)重要的作用。在實(shí)施準(zhǔn)備及實(shí)施邏輯控制控制的過程中應(yīng)特別注意一下事宜：

（1）試驗(yàn)前確保設(shè)備的驅(qū)動(dòng)配置正確安全，不要有信號(hào)上后造成設(shè)備；

（2）注意模擬信號(hào)的安全，防止信號(hào)（特別是1E級(jí)信號(hào)）對(duì)于別的系統(tǒng)及設(shè)備產(chǎn)生影響；

（3）注意及時(shí)取消模擬信號(hào)，防止設(shè)備帶電后誤動(dòng)作。

【參考文獻(xiàn)】

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