★北京廣利核系統工程有限公司莫德亮，朱遠濤

★中廣核惠州核電有限公司劉怡

關(guān)鍵詞：DCS系統；SpeedyHold；定期試驗；計時(shí)

根據核電站運行期間定期試驗監督大綱，需要對部分系統的閥門(mén)進(jìn)行開(kāi)啟或關(guān)閉測試驗證，要求動(dòng)作時(shí)間滿(mǎn)足大綱準則要求，進(jìn)一步滿(mǎn)足核安全法規及電站運行要求^[1]。

現有的DCS系統中增加了閥門(mén)動(dòng)作時(shí)間計算功能，即系統能夠自動(dòng)計算一組或多組定期試驗中不同閥門(mén)設備的動(dòng)作時(shí)間差，并提供畫(huà)面顯示閥門(mén)動(dòng)作時(shí)間與打印結果功能。但操作讀取閥門(mén)動(dòng)作時(shí)間的方式不夠便捷直觀(guān)，操作流程繁瑣^[2]。

針對該問(wèn)題，我們進(jìn)行了理論分析研究，初步認為可以采用從DCS系統一層控制站組態(tài)功能上研究并開(kāi)發(fā)出一種算法功能塊，從控制站獲取兩次開(kāi)關(guān)量的變位時(shí)標，并在控制站里計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(wèn)題。

1　現狀問(wèn)題分析

現有SpeedyHold平臺DCS系統閥門(mén)動(dòng)作時(shí)間計時(shí)方案：一層IO采集板卡獲取閥門(mén)動(dòng)作變位信號并打上時(shí)標后隨數據包傳輸到二層服務(wù)器，畫(huà)面腳本VB代碼讀取DCS系統全日志里指定的兩個(gè)開(kāi)關(guān)量變位日志時(shí)標，對時(shí)標加以計算后顯示在畫(huà)面上，達到人機信息交互目的，計算畫(huà)面如圖1所示。

圖1 閥門(mén)動(dòng)作時(shí)間計算畫(huà)面（改造前）

運行人員使用方法：

（1）需要在試驗前調出定期試驗畫(huà)面；

（2）運行人員進(jìn)行相關(guān)設備操作，如操作盤(pán)的開(kāi)關(guān)、按下按鈕等；

（3）執行過(guò)程中畫(huà)面以500ms為周期刷新，并通過(guò)畫(huà)面腳本讀取閥門(mén)動(dòng)作日志，計算滿(mǎn)足條件日志時(shí)標的時(shí)間差；

（4）試驗執行結束，即畫(huà)面的計算結束，將所有需要計算的閥門(mén)動(dòng)作時(shí)間信息顯示在畫(huà)面上；

（5）通過(guò)“歷史試驗開(kāi)始時(shí)間設置”查詢(xún)三天前至當天歷史數據。

上述方案主要存在以下4個(gè)問(wèn)題：

（1）試驗查詢(xún)記錄時(shí)間有時(shí)間限制。畫(huà)面讀取系統日志時(shí)，設置試驗開(kāi)始時(shí)間只能選擇3天以?xún)鹊臅r(shí)間，超出3天時(shí)間的日期無(wú)法選擇，從而導致試驗數據只能在短期內復查，需要運行人員自行抄錄保存。

（2）試驗查詢(xún)記錄時(shí)間受日志數量的限制。由于DCS系統有最多存儲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。而且該機組DCS系統監視的工藝系統達到269個(gè)，30,000條日志約相當于一個(gè)月的日志容量（日志存儲時(shí)間的長(cháng)短視現場(chǎng)工藝情況而定）。

（3）超過(guò)3天范圍只能手動(dòng)離線(xiàn)查詢(xún)，不夠便捷。查找歷史試驗數據時(shí)只能通過(guò)離線(xiàn)查詢(xún)功能導出相關(guān)日志，手動(dòng)進(jìn)行計算，步驟相當繁瑣。

（4）容易誤設置歷史試驗開(kāi)始時(shí)間，造成時(shí)間計算錯誤。只有在試驗前打開(kāi)畫(huà)面（這時(shí)候畫(huà)面屬于實(shí)時(shí)試驗模式），畫(huà)面才具備自動(dòng)顯示日志、自動(dòng)計算閥門(mén)動(dòng)作時(shí)間功能。設置歷史試驗開(kāi)始時(shí)間必須準確，不恰當的開(kāi)始時(shí)間會(huì )額外增加或丟失試驗日志，導致閥門(mén)動(dòng)作時(shí)間計算錯誤，影響復盤(pán)試驗執行情況（實(shí)際工作中也多次出現類(lèi)似情況）。

2　解決方案

2.1　整體思路

針對現有問(wèn)題，經(jīng)過(guò)分析討論，我們用歸類(lèi)法將當前存在的4個(gè)問(wèn)題進(jìn)行分類(lèi)匯總，最終要解決的是查詢(xún)時(shí)間限制和手動(dòng)查詢(xún)不便捷2個(gè)問(wèn)題。

結合SpeedyHold平臺的系統功能特點(diǎn)，我們將時(shí)間數據賦值給內部模擬量，可以存儲在歷史服務(wù)器里，在線(xiàn)數據能查詢(xún)180天以?xún)?，解決了只能存儲3天問(wèn)題，同時(shí)將手動(dòng)選擇試驗開(kāi)始時(shí)間計算變更為在控制站內自動(dòng)計算，顯示在二層DCS畫(huà)面。具體方案如圖2所示。

改進(jìn)后采用SpeedyHold平臺的控制站算法組態(tài)功能進(jìn)行閥門(mén)動(dòng)作時(shí)間計算，使用開(kāi)關(guān)量上升沿檢測、獲取控制站系統時(shí)間、變量類(lèi)型轉換等功能塊，要求參與試驗的設備開(kāi)關(guān)量信號在同一控制站內。

圖2 改進(jìn)后閥門(mén)動(dòng)作時(shí)間計時(shí)流程圖

沿用改進(jìn)前的試驗開(kāi)始的標志性動(dòng)作信號，在DCS系統為特定的外部開(kāi)關(guān)量信號（RPA601EC、KSA001EC等），運行人員會(huì )在試驗開(kāi)始時(shí)，通過(guò)打開(kāi)開(kāi)關(guān)、按下按鈕等方式使這些信號動(dòng)作翻轉為開(kāi)關(guān)量“1”信號。

控制站會(huì )主動(dòng)檢測試驗開(kāi)始信號，特定信號觸發(fā)時(shí)，獲取控制站當前系統時(shí)間記錄為T(mén)1，閥門(mén)動(dòng)作（同試驗開(kāi)始信號動(dòng)作原理）時(shí)獲取控制站當前系統時(shí)間記錄為T(mén)2。將T2與T1轉換為可以計算的REAL類(lèi)型，計算T2與T1的差的絕對值，其計算結果的精度達到毫秒級。再將計算結果賦值給內部模擬量的采集值，將該模擬量的實(shí)時(shí)值鏈接到畫(huà)面上。經(jīng)過(guò)以上一系列設計，最終完成閥門(mén)動(dòng)作時(shí)間在DCS系統中的人機畫(huà)面上顯示，滿(mǎn)足了運行人員試驗監盤(pán)的需求。

閥門(mén)動(dòng)作時(shí)間計算項目改進(jìn)前后對比如表1所示。首先，改進(jìn)后畫(huà)面僅作顯示，無(wú)論是否打開(kāi)畫(huà)面，其中計算會(huì )在控制站中自動(dòng)完成。其次，可以通過(guò)查詢(xún)時(shí)間模擬量歷史趨勢方式查看歷史試驗數據，其存儲周期為180天，相較于改進(jìn)前只能在線(xiàn)查詢(xún)3天以?xún)仍囼灁祿?，提升了約60倍。其次，改進(jìn)后畫(huà)面增加了設備狀態(tài)顯示功能、設備報警監視功能，代替改進(jìn)前的試驗畫(huà)面與趨勢畫(huà)面，很大程度上優(yōu)化了操作復雜度（注：試驗開(kāi)始前操縱員需要打開(kāi)多幅畫(huà)面查看核實(shí)相關(guān)設備狀態(tài)，以便判斷是否滿(mǎn)足試驗開(kāi)始條件）。

表1 閥門(mén)動(dòng)作時(shí)間計算項目改進(jìn)前后對比表

2.2　算法開(kāi)發(fā)方案

為了解決在控制站采集開(kāi)關(guān)量變位時(shí)間，并計算出兩個(gè)開(kāi)關(guān)量變位的時(shí)間差值的問(wèn)題，同時(shí)也方便后續工程設計過(guò)程中批量使用，我們需要重新開(kāi)發(fā)一種新的算法塊。新開(kāi)發(fā)的算法塊被命名為T(mén)ESTIME模塊，共有4個(gè)輸入端與1個(gè)輸出端，如表2所示，可滿(mǎn)足開(kāi)關(guān)量變位檢測與時(shí)間差值計算結果的輸出。應用效果上經(jīng)過(guò)實(shí)際測試驗證，其滿(mǎn)足變位時(shí)間計算的功能要求。

表2 新開(kāi)發(fā)的TESTIME功能塊引腳介紹

3　實(shí)際工程應用效果驗證

應用上述方案，2020年10月份現場(chǎng)DCS系統里對畫(huà)面、數據庫完成了升級后，下裝并冷啟服務(wù)器生效。在機組大修期間選取其中一個(gè)具體的試驗畫(huà)面進(jìn)行再鑒定測試，試驗結果滿(mǎn)足要求。DCS系統二層畫(huà)面時(shí)間計算準確（與之前舊方案的計算結果比較），操作響應時(shí)間等性能均能滿(mǎn)足運行實(shí)際使用人員的需求。此次試驗計時(shí)畫(huà)面全面滿(mǎn)足當初提出的改造需求，結果驗收合格。

2021年2月底對另外一機組現場(chǎng)實(shí)施下裝生效，效果及再鑒定結論同上。

4　結論

本試驗計時(shí)功能的改進(jìn)及研究，徹底解決了試驗結果只能保存3天的問(wèn)題，有效避免了因歷史試驗開(kāi)始時(shí)間選取不對導致結果出現偏差，保障了閥門(mén)動(dòng)作時(shí)間結果的準確性，提高了運行人員查看時(shí)間計時(shí)的便利性，使DCS系統人因優(yōu)化工程提上了一個(gè)新的臺階。通過(guò)在某核電站實(shí)際機組的應用經(jīng)驗，本實(shí)驗為以后DCS儀控系統設計工作提供了參考與指導意義。

作者簡(jiǎn)介：

莫德亮（1990-），男，湖北荊州人，中級工程師，學(xué)士，現就職于北京廣利核系統工程有限公司，主要從事核電站儀控數字系統設計及運維方面的研究。朱

遠濤（1997-），男，廣東珠海人，助理工程師，專(zhuān)科，現就職于北京廣利核系統工程有限公司，主要從事核電站儀控數字系統運維方面的研究。

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

參考文獻：

[1] 蘇林森. 廣東核電培訓中心900MW壓水堆核電站系統與設備[M]. 北京: 原子能出版社, 2005.

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

摘自《自動(dòng)化博覽》2023年5月刊