淺論紅沿河核電站除鹽水控制系統設計

張冬冬 董昌齡

【摘要】本文介紹了紅沿河核電站除鹽水系統結構，除鹽水分配系統產水及供水要求、控制基準，以及輔助系統控制基準，針對除鹽水控制系統要求，采用ControlLogix系統設計了除鹽水控制系統，系統采用全硬件冗余結構，滿足系統的高可靠性、高可用性、冗余切換無擾動的要求。系統使用方便，維護簡單。

【關鍵詞】核電站；除鹽水系統；ControlLogix

一、除鹽水控制系統介紹

（一）除鹽水系統結構

紅沿河核電站除鹽水系統的功能是處理海水淡化系統來水，以滿足電站核島、常規島、BOP對除鹽水水質及水量的要求。

（二）除鹽水分配系統產水及供水要求

（1）產水要求。除鹽水生產系統總有效出力：410m3/h，由3臺陽離子交換器、3臺陰離子交換器和3臺混合離子交換器組成。陽離子交換器和陰離子交換器采用單元制連接。

（2）供水要求。除鹽水最大流量要求達到410m3/h，對于常規島除鹽水分配系統出口供水要求達到3.5bar壓力，對于核島除鹽水分配系統出口供水要求達到3.1bar壓力（相對0m廠平標高）。

（三）除鹽水控制系統要求

除鹽水系統是為常規島除鹽水分配系統及核島除鹽水系統提供除鹽水，而除鹽水的供水在很大程度上依賴于控制系統的自動化程度。在正常情況下，系統全部自動運行，同時，操作人員也有可能在控制盤上手動控制設備。

控制系統系列產品應具有高可靠性，平均無故障時間（MTBF）應該達到百萬小時數量級，能夠在高電氣噪聲，無線電波干擾和振動環境下連續運行，并且能夠在環境溫度為0～60℃、相對濕度為5%～95%的范圍內連續運行，無凝結現象。

二、除鹽水控制系統設計

（一）控制系統結構

根據紅沿河核電廠除鹽水控制系統要求，本系統采用冗余的ControlLogix系統，IO網絡采用冗余的ControlNet網絡，具有5個遠程IO機架。

（二）ControlLogix冗余機制

ControlLogix冗余控制系統為全硬件冗余架構。無需額外的編程，硬件級別自動實現冗余同步，可實現快速無擾動切換。ControlLogix冗余控制系統，分別由兩個獨立的機架構成，這兩個機架配置完全相同，由框架，CPU模件，以太網通訊模件，ControlNet通訊模塊和獨立的冗余同步模件組成。兩個機架之間通過光纖連接，進行實時的主從系統間的數據同步及冗余狀態監視。任何情況下主處理器機架上發生故障，都會快速、無擾動地切換到從處理器機架上面，繼續執行用戶編寫的邏輯控制程序。

（三）監控系統網絡

冗余控制器框架上分別配置有兩塊以太網模塊，分別連接到兩個監控系統交換機上；同樣，監控系統服務器上也配置有兩塊網卡，分別連接到兩個監控系統交換機上，通過這樣的配置，可以實現監控系統以太網絡冗余，避免系統出現單點故障，提高系統可用性。

三、除鹽水控制系統實施

ControlLogix系統的組態和編程采用RSLogix5000軟件，支持多種編程語言：梯形圖（LD）、功能塊圖（FBD）、順序功能圖（SFC）、結構化文本（ST），采用模塊化多任務/雙數據范圍應用結構，提供先進的I/O配置工具，全面的指令集縮短了開發時間，用戶自定義指令（AOI）通過創建一系列通用的定制指令來節省開發時間，支持適應特定應用的自定義數據結構和數組，并且提供多種提高工作效率的工具。

（一）控制系統編程

Logix控制器數據采用基于標記的尋址方式，控制器采用描述名作為變量標簽名稱，可以根據數據的用途來命名，標簽直接存儲在控制器上，允許通過標簽名稱在網絡上訪問，程序的可讀性更強，自身就是說明文檔。減少查找故障所需的時間；縮短工期，大幅減少所需的文檔，標記名可以在人機界面項目中直接引用，無需重新定義；減少維護時間，方便故障處理。

Logix控制器能夠使用別名連接物理I/O地址，避免了物理I/O地址和控制程序的硬連接，方便代碼重用，實現電氣設計與程序開發同步進行，幫助縮短項目開發時間，有利于實現標準化，降低成本。

（二）控制系統診斷

在控制系統中，非?？释軌蛟谶\行過程中查看控制系統和控制網絡的診斷狀態，同時，特別渴望能夠無需進行控制器編程或者使用其它軟件工具來實現此功能，僅需要在人機界面（HMI）中添加一些畫面，來訪問控制系統中的診斷數據，顯示控制網絡的“健康”狀態信息。

四、結語

采用ControlLogix系統設計的除鹽水控制系統，采用全硬件冗余結構，滿足系統高可靠性、高可用性、冗余切換無擾動的要求。系統使用方便，維護簡單，不僅滿足目前的需求，也為以后的擴展留有充分的余地，切實保障系統長期、穩定、高效運行。

參考文獻

[1]張凌.福清核電站除鹽水項目控制系統設計方案[J].硅谷，2013，6（07）：36～37.

[2]丁學文，周可.核電站除鹽水PLC控制系統設計[J].工業控制計算機，2011，24（11）：107～108.

作者簡介：張冬冬，遼寧紅沿河核電有限公司，儀控主任工程師，高級工程師，研究方向：核電站控制系統維護。