一、 系統概述

   全球能源十分缺乏，為了響應節能、環(huán)保、減排，世界各國在大力加速發(fā)展核電能源，中國也將大力發(fā)展清潔電源，其中核電是全國今后電源結構調整的主攻方向，投資規模將大大超過(guò)常規電廠(chǎng)。國家對核電站發(fā)展的戰略由“適度發(fā)展”到“積極發(fā)展”。在這樣的背景下，中國的核電能源將獲得很好的發(fā)展機遇。
     
                           

  根據國家能源局提出的“十二五”能源規劃思路，十二五”能源規劃要體現優(yōu)先發(fā)展新能源和可再生能源的原則，其中核電站發(fā)展要推動(dòng)內陸核電項目，形成東中部核電帶。

  核電站的發(fā)展有力地帶動(dòng)了核電設備產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展。目前我國核電站總體國產(chǎn)化率約為50%-60%，規劃到2020年國產(chǎn)化率大于80%。按照裝機容量超過(guò)7000萬(wàn)千瓦來(lái)計算，未來(lái)10年，我國核電總投資規模將高達1萬(wàn)億元，核電設備在核電站投資中占比約60%，設備投資約6000億元。如果按核島、常規島、輔助設備國產(chǎn)化率分別為70%、80%、90%計算，那么國內核電設備制造商將分享3200多億元的市場(chǎng)，市場(chǎng)潛力巨大。

  二、 系統描述

  核電站數字化儀控系統，控制著(zhù)整個(gè)核電站從常規島到核島幾乎所有的閥門(mén)、開(kāi)關(guān)、繼電器等，數據在系統中進(jìn)行集中顯示、計算處理并自動(dòng)驅動(dòng)執行機構，具有高可靠性、開(kāi)放性、靈活性、協(xié)調性、易于維護、控制功能齊全等特點(diǎn)。它是核電站的大腦、神經(jīng)中樞、運行中心和安全屏障，是整個(gè)核電站最關(guān)鍵、最核心技術(shù)的集中體現，是核電站關(guān)鍵核心技術(shù)的載體，也是大型核電裝備現代化程度的重要標志，是核電站四大關(guān)鍵性成套設備之一。

   作為核電機組這樣一個(gè)以核反應堆為一次能源的高科技重大裝備，其控制系統與核反應過(guò)程密切相關(guān)，控制系統的安全性、可靠性、精確度和完整性等各方面的功能和性能都直接影響到整個(gè)核電站運行的安全性和經(jīng)濟性，因此在考慮核電機組裝備本身的自主化時(shí)，就不能不同時(shí)考慮其控制系統的自主化。

   作為核電廠(chǎng)控制核心控制系統以前都是常規設備，使用效率相對來(lái)說(shuō)比較低，而且維護成本非常高?，F在隨著(zhù)世界數字化、信息化、自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò )化高速發(fā)展，在核電廠(chǎng)應用DCS是越來(lái)越多了，國內核電廠(chǎng)商積極響應國家加速核電DCS國產(chǎn)化進(jìn)程要求，而研祥MEC-5007憑借高性能、低功耗、大數據處理、高可靠性、遠程維護等特性，有幸承擔了核電非安全級全廠(chǎng)數字化儀控系統（NC-DCS）的控制設備及網(wǎng)關(guān)節點(diǎn)單元，以下是NC-DCS系統描述：

  非安全級全廠(chǎng)數字化儀控系統（NC-DCS）

  該系統是為百萬(wàn)千瓦級壓水堆核電機組開(kāi)發(fā)的全數字化儀控系統，主要包括如下子系統：

  反應堆保護系統 
  安全專(zhuān)設控制系統 
  反應堆功率控制系統CCS 
  主控室和RSS的Safety-VDU 
  除CCS外的核島控制系統 
 常規島控制系統 
  KIC系統 
  大屏幕顯示系統POP 
  后備操作盤(pán)BUP（含PAMS）

  NC-DCS系統特點(diǎn)：

  軟件組件化設計，設計標準化的軟件模塊接口，基于內部軟件總線(xiàn)，實(shí)現軟件功能按需配置 
  加強自診斷設計，采用硬件Watchdog和軟件任務(wù)診斷結合的方式，在設備發(fā)生嚴重故障時(shí)，及時(shí)發(fā)現故障 
  按照控制網(wǎng)絡(luò )（FCS Net）和系統網(wǎng)絡(luò )(KIC Net)雙層網(wǎng)絡(luò )結構，分離控制網(wǎng)絡(luò )數據和應用服務(wù)數據，減少人機操作對實(shí)時(shí)自動(dòng)控制系統造成的影響 
  提供多種冗余和容錯設計，在重要的系統部件如電源、網(wǎng)絡(luò )、IO總線(xiàn)、控制站CPU模塊、實(shí)時(shí)服務(wù)器、歷史服務(wù)器等采用雙冗余設計。采用基于總線(xiàn)和軟件的數據同步設計，保證切換無(wú)擾動(dòng) 
  采用C/S的方式，分離數據服務(wù)和數據應用 
  基于確定性實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò )的數據傳輸，減少由于網(wǎng)絡(luò )延時(shí)造成的控制周期不穩定 
  提供Level2算法功能，可以在Level2實(shí)現全局運算，例如電站狀態(tài)、安全參數、性能計算、全局報警等功能 
  開(kāi)放的數據接口，提供基于以太網(wǎng)和串行鏈路的通用數據接口 
  通過(guò)FMEA分析和統計數據分析，找出影響系統可靠性的關(guān)鍵部件和環(huán)節，提高系統整體可靠性 
  提供過(guò)壓、過(guò)流和濾波等多種IO接口保護電路設計，防止瞬態(tài)信號對IO通道的損壞 
  不同控制站之間的與控制或連鎖邏輯相關(guān)的互連信號采用硬接線(xiàn)連接，并考慮隔離；不同系統分區或不同安全等級的信號和通訊互連采用了電氣隔離 
  控制和連鎖邏輯實(shí)現考慮了數字化系統所特有的診斷和容錯能力

               
                                                      (NC-DCS系統拓撲圖)

  NC-DCS系統對工控機要求：

  全密封無(wú)風(fēng)扇、高性能、低功耗控制單元；
  加強自診斷設計，在設備發(fā)生嚴重故障時(shí)，及時(shí)發(fā)現故障；
  提供多種冗余和容錯設計，在重要的系統部件如電源、網(wǎng)絡(luò )、IO總線(xiàn)、控制站CPU模塊、實(shí)時(shí)服務(wù)器、歷史服務(wù)器等采用雙冗余設計；
  基于確定性實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò )的數據傳輸，減少由于網(wǎng)絡(luò )延時(shí)造成的控制周期不穩定；
  開(kāi)放的數據接口、安全性能高；
  方便的遠程維護、易維護、易集成；

  三、 結論

  DCS最佳處理單元推薦：研祥MEC-5007

  產(chǎn)品資料：http://www.evoc.cn/automationinfo-224-442.html

  由于核電DCS產(chǎn)品價(jià)格非常昂貴，核級自動(dòng)化產(chǎn)品制造工藝非常復雜，對系統可靠性要求非常較高，屬于國產(chǎn)化需求非常迫切的技術(shù)，掌握這項產(chǎn)品的制造技術(shù)，對于自動(dòng)化領(lǐng)域提升到一個(gè)新的境界，而且可以節省大量的資金。
可以說(shuō)核電站是人類(lèi)的智慧結晶，而作為控制核電廠(chǎng)的大腦DCS更是代表科技水平最高境界，隨著(zhù)計算機技術(shù)和信息自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展，集控制、維修和技術(shù)管理（intelligent control maintenance and technical management system, ICMMS）于一體的智能控制系統已經(jīng)成為電站儀控系統發(fā)展的方向。這種控制系統的控制單元不再是簡(jiǎn)單的傳感器和控制器，而是具有一定的自主控制、數據管理和通信能力的一種智能自主體（Agent）,工控機作為核電DCS國產(chǎn)化控制單元，更突顯其重要性，相信通過(guò)我們的不懈的努力，我國的核電事業(yè)一定日漸成熟，同時(shí)研祥的產(chǎn)品也為核電控制系統國產(chǎn)化發(fā)揮應有的力量。