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★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

關鍵詞：DCS系統；SpeedyHold；定期試驗；計時

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進行開啟或關閉測試驗證，要求動作時間滿足大綱準則要求，進一步滿足核安全法規及電站運行要求^[1]。

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

針對該問題，我們進行了理論分析研究，初步認為可以采用從DCS系統一層控制站組態功能上研究并開發出一種算法功能塊，從控制站獲取兩次開關量的變位時標，并在控制站里計算后將差值送到二層服務器，再由操作員站讀取并顯示來解決上述問題。

1　現狀問題分析

現有SpeedyHold平臺DCS系統閥門動作時間計時方案：一層IO采集板卡獲取閥門動作變位信號并打上時標后隨數據包傳輸到二層服務器，畫面腳本VB代碼讀取DCS系統全日志里指定的兩個開關量變位日志時標，對時標加以計算后顯示在畫面上，達到人機信息交互目的，計算畫面如圖1所示。

圖1 閥門動作時間計算畫面（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面；

（2）運行人員進行相關設備操作，如操作盤的開關、按下按鈕等；

（3）執行過程中畫面以500ms為周期刷新，并通過畫面腳本讀取閥門動作日志，計算滿足條件日志時標的時間差；

（4）試驗執行結束，即畫面的計算結束，將所有需要計算的閥門動作時間信息顯示在畫面上；

（5）通過“歷史試驗開始時間設置”查詢三天前至當天歷史數據。

上述方案主要存在以下4個問題：

（1）試驗查詢記錄時間有時間限制。畫面讀取系統日志時，設置試驗開始時間只能選擇3天以內的時間，超出3天時間的日期無法選擇，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）試驗查詢記錄時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，30,000條日志約相當于一個月的日志容量（日志存儲時間的長短視現場工藝情況而定）。

（3）超過3天范圍只能手動離線查詢，不夠便捷。查找歷史試驗數據時只能通過離線查詢功能導出相關日志，手動進行計算，步驟相當繁瑣。

（4）容易誤設置歷史試驗開始時間，造成時間計算錯誤。只有在試驗前打開畫面（這時候畫面屬于實時試驗模式），畫面才具備自動顯示日志、自動計算閥門動作時間功能。設置歷史試驗開始時間必須準確，不恰當的開始時間會額外增加或丟失試驗日志，導致閥門動作時間計算錯誤，影響復盤試驗執行情況（實際工作中也多次出現類似情況）。

2　解決方案

2.1　整體思路

針對現有問題，經過分析討論，我們用歸類法將當前存在的4個問題進行分類匯總，最終要解決的是查詢時間限制和手動查詢不便捷2個問題。

結合SpeedyHold平臺的系統功能特點，我們將時間數據賦值給內部模擬量，可以存儲在歷史服務器里，在線數據能查詢180天以內，解決了只能存儲3天問題，同時將手動選擇試驗開始時間計算變更為在控制站內自動計算，顯示在二層DCS畫面。具體方案如圖2所示。

改進后采用SpeedyHold平臺的控制站算法組態功能進行閥門動作時間計算，使用開關量上升沿檢測、獲取控制站系統時間、變量類型轉換等功能塊，要求參與試驗的設備開關量信號在同一控制站內。

圖2 改進后閥門動作時間計時流程圖

沿用改進前的試驗開始的標志性動作信號，在DCS系統為特定的外部開關量信號（RPA601EC、KSA001EC等），運行人員會在試驗開始時，通過打開開關、按下按鈕等方式使這些信號動作翻轉為開關量“1”信號。

控制站會主動檢測試驗開始信號，特定信號觸發時，獲取控制站當前系統時間記錄為T1，閥門動作（同試驗開始信號動作原理）時獲取控制站當前系統時間記錄為T2。將T2與T1轉換為可以計算的REAL類型，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，將該模擬量的實時值鏈接到畫面上。經過以上一系列設計，最終完成閥門動作時間在DCS系統中的人機畫面上顯示，滿足了運行人員試驗監盤的需求。

閥門動作時間計算項目改進前后對比如表1所示。首先，改進后畫面僅作顯示，無論是否打開畫面，其中計算會在控制站中自動完成。其次，可以通過查詢時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，相較于改進前只能在線查詢3天以內試驗數據，提升了約60倍。其次，改進后畫面增加了設備狀態顯示功能、設備報警監視功能，代替改進前的試驗畫面與趨勢畫面，很大程度上優化了操作復雜度（注：試驗開始前操縱員需要打開多幅畫面查看核實相關設備狀態，以便判斷是否滿足試驗開始條件）。

表1 閥門動作時間計算項目改進前后對比表

2.2　算法開發方案

為了解決在控制站采集開關量變位時間，并計算出兩個開關量變位的時間差值的問題，同時也方便后續工程設計過程中批量使用，我們需要重新開發一種新的算法塊。新開發的算法塊被命名為TESTIME模塊，共有4個輸入端與1個輸出端，如表2所示，可滿足開關量變位檢測與時間差值計算結果的輸出。應用效果上經過實際測試驗證，其滿足變位時間計算的功能要求。

表2 新開發的TESTIME功能塊引腳介紹

3　實際工程應用效果驗證

應用上述方案，2020年10月份現場DCS系統里對畫面、數據庫完成了升級后，下裝并冷啟服務器生效。在機組大修期間選取其中一個具體的試驗畫面進行再鑒定測試，試驗結果滿足要求。DCS系統二層畫面時間計算準確（與之前舊方案的計算結果比較），操作響應時間等性能均能滿足運行實際使用人員的需求。此次試驗計時畫面全面滿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實施下裝生效，效果及再鑒定結論同上。

4　結論

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

作者簡介：

莫德亮（1990-），男，湖北荊州人，中級工程師，學士，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《自動化博覽》2023年5月刊