反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)試驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)

反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)試驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)

《核動(dòng)力工程雜志》2023年第三期

1T2試驗(yàn)裝置的組成

T2試驗(yàn)裝置為一臺(tái)可移動(dòng)的自動(dòng)測(cè)試設(shè)備。試驗(yàn)時(shí)，通過試驗(yàn)電纜連接到被試驗(yàn)的規(guī)律設(shè)備，分別對(duì)每個(gè)“半規(guī)律”進(jìn)展試驗(yàn)。試驗(yàn)完成后，試驗(yàn)裝置隨即與愛護(hù)系統(tǒng)脫離。T2試驗(yàn)裝置的主要硬件組成見圖2。T2試驗(yàn)裝置主要由加固型工業(yè)掌握計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、6塊標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸入/輸出（I/O）卡、1塊特別I/O卡、1塊自檢測(cè)試單元以及測(cè)試掌握軟件組成。I/O卡用于產(chǎn)生測(cè)試鼓勵(lì)信號(hào)和采集被測(cè)試對(duì)象狀態(tài)信號(hào)；自檢測(cè)試卡用于對(duì)系統(tǒng)電路、輸出信號(hào)及測(cè)試連接電纜進(jìn)展自檢；液晶顯示器用于實(shí)施人-機(jī)交互；鍵盤用于設(shè)置及啟動(dòng)試驗(yàn)；打印機(jī)用于輸出試驗(yàn)數(shù)據(jù)報(bào)告；測(cè)試信號(hào)接口連接試驗(yàn)電纜，用于試驗(yàn)信號(hào)的輸入/輸出。7塊I/O卡及自檢卡插在工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)造（ISA）接口上與計(jì)算機(jī)進(jìn)展交換數(shù)據(jù)，接口電路都由可編程規(guī)律電路（CPLD）實(shí)現(xiàn)。CPLD電路除完成接口功能外，還承受時(shí)鐘震蕩信號(hào)，經(jīng)過分頻、記數(shù)、觸發(fā)等電路處理，產(chǎn)生寬度精確的脈沖串，并實(shí)現(xiàn)I/O信號(hào)的自檢采集推斷和輸出。T2試驗(yàn)裝置的機(jī)柜為標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜，機(jī)柜深約600mm，其上部操作面的高度約800mm，機(jī)柜總高約1100mm，以便利操作員站立操作。T2試驗(yàn)裝置在硬件板卡和構(gòu)造設(shè)計(jì)上均考慮了設(shè)備接口的擴(kuò)展。

2T2試驗(yàn)裝置的工作原理

T2試驗(yàn)裝置的工作原理是：試驗(yàn)接口電路接收來自計(jì)算機(jī)的試驗(yàn)輸出信號(hào)和試驗(yàn)掌握信號(hào)，產(chǎn)生試驗(yàn)所需的３種狀態(tài)（高電平狀態(tài)、低電平狀態(tài)和浮空狀態(tài)）的試驗(yàn)注入信號(hào)，并將注入信號(hào)進(jìn)展隔離后注入被試驗(yàn)的愛護(hù)規(guī)律。隨后，接口電路將愛護(hù)規(guī)律電路對(duì)試驗(yàn)注入信號(hào)的響應(yīng)狀態(tài)信號(hào)隔離并轉(zhuǎn)化為可被計(jì)算機(jī)識(shí)別的試驗(yàn)采集信號(hào)，送入計(jì)算機(jī)進(jìn)展后處理。試驗(yàn)過程中有３種計(jì)算機(jī)信號(hào)，分別為：（1）試驗(yàn)輸出信號(hào)：在試驗(yàn)過程中，試驗(yàn)輸出信號(hào)用2Bit數(shù)字輸出量表示：高電平(1，0）、低電平(0，1）、浮空狀態(tài)(0，0）、(1，1）組合制止使用。（2）試驗(yàn)掌握信號(hào)：試驗(yàn)掌握信號(hào)為一組數(shù)字量輸出信號(hào)，送向輸入/輸出接口板以掌握試驗(yàn)狀態(tài)。其中啟動(dòng)試驗(yàn)信號(hào)用2Bit的數(shù)字輸出量表示，掌握試驗(yàn)輸出信號(hào)的發(fā)送；超時(shí)掌握信號(hào)用1Bit數(shù)字輸出量表示，掌握超時(shí)監(jiān)視電路的工作狀態(tài)。（3）試驗(yàn)采集信號(hào)：規(guī)律線路對(duì)試驗(yàn)注入信號(hào)的響應(yīng)狀態(tài)信號(hào)經(jīng)過輸入/輸出接口板的隔離后形成試驗(yàn)采集信號(hào)由計(jì)算機(jī)讀入。每個(gè)試驗(yàn)采集信號(hào)用1Bit數(shù)字輸入量表示。試驗(yàn)接口為硬件電子線路，其主要功能為產(chǎn)生試驗(yàn)注入信號(hào)和對(duì)被試驗(yàn)規(guī)律電路的響應(yīng)狀態(tài)信號(hào)進(jìn)展處理。接口電路還包括基于硬件電路的試驗(yàn)注入信號(hào)超時(shí)掌握電路，當(dāng)由于試驗(yàn)掌握信號(hào)故障使試驗(yàn)信號(hào)持續(xù)時(shí)間過長(zhǎng)時(shí)，自動(dòng)切斷試驗(yàn)注入信號(hào)，保證不影響愛護(hù)規(guī)律的正常功能。T2試驗(yàn)裝置輸入/輸出端口數(shù)量狀況見表1。T2試驗(yàn)裝置對(duì)愛護(hù)系統(tǒng)中的規(guī)律柜和信號(hào)柜進(jìn)展定期功能試驗(yàn)，可分為愛護(hù)規(guī)律試驗(yàn)和信號(hào)傳輸試驗(yàn)兩種工作方式，工作模式由操作員在試驗(yàn)裝置顯示器上通過人-機(jī)對(duì)話方式選擇。愛護(hù)規(guī)律試驗(yàn)針對(duì)愛護(hù)系統(tǒng)系列A、B的規(guī)律柜（包括500AR、530AR、600AR和630AR）進(jìn)展，目的在于檢測(cè)被試驗(yàn)規(guī)律單元內(nèi)部的故障，保證愛護(hù)規(guī)律單元可以產(chǎn)生預(yù)定的安全信號(hào)，同時(shí)監(jiān)測(cè)愛護(hù)規(guī)律的響應(yīng)時(shí)間，檢驗(yàn)安全信號(hào)是否能在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生，它是自動(dòng)進(jìn)展的。信號(hào)傳輸試驗(yàn)針對(duì)愛護(hù)系統(tǒng)系列A、B的信號(hào)柜（包括510AR、520AR、610AR和630AR）進(jìn)展，其目的在于檢驗(yàn)信號(hào)單元面板上的就地?zé)艄庵甘疽约皺z驗(yàn)掌握室內(nèi)相應(yīng)的信號(hào)和報(bào)警裝置（如報(bào)警光字牌、指示燈和計(jì)算機(jī)輸入等），它可以自動(dòng)方式運(yùn)行，也可以由操縱人員掌握手動(dòng)進(jìn)展。此外，T2試驗(yàn)裝置還具有自診斷功能，用于在進(jìn)展愛護(hù)系統(tǒng)定期試驗(yàn)之前能保證試驗(yàn)裝置本身的正確性。

3試驗(yàn)程序

T2試驗(yàn)裝置的程序采納VC++和VB語言編寫，界面設(shè)計(jì)采納匯編語言圖形控件與文字顯示相結(jié)合設(shè)計(jì)。其主要特點(diǎn)是數(shù)據(jù)庫獨(dú)立于主程序，并且嵌入的故障定位算法能自動(dòng)分析判別出故障位置，對(duì)故障定位到可更換的根本功能部件（插件）。系統(tǒng)程序構(gòu)造見圖３。其中硬件層由驅(qū)動(dòng)程序掌握，完成數(shù)據(jù)和掌握指令的輸入、輸出。數(shù)據(jù)描述層完成指令和數(shù)據(jù)的分析、解釋、工程量轉(zhuǎn)換、抗干擾處理、誤操作愛護(hù)等。界面層實(shí)現(xiàn)人-機(jī)接口，用戶指令輸入、過程和數(shù)據(jù)結(jié)果顯示、數(shù)據(jù)治理、報(bào)表生成和打印輸出等。

4技術(shù)特點(diǎn)

4.1在役試驗(yàn)的實(shí)現(xiàn)及透亮性設(shè)計(jì)愛護(hù)規(guī)律定期試驗(yàn)對(duì)象為反響堆愛護(hù)系統(tǒng)的安全參數(shù)規(guī)律處理電路，T2試驗(yàn)裝置分別對(duì)每個(gè)“半規(guī)律”單獨(dú)進(jìn)展試驗(yàn)。愛護(hù)規(guī)律采納CMOS系列集成電路，輸出電路采納電磁繼電器，兩者響應(yīng)時(shí)間相差２個(gè)以上數(shù)量級(jí)。因此，T2試驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)采納持續(xù)時(shí)間極短的脈沖信號(hào)施加于規(guī)律電路的輸入端，并在輸出端采集其響應(yīng)狀態(tài)信號(hào)。而對(duì)于輸出電路，這樣的窄脈沖信號(hào)（80μs）不能引起繼電器的動(dòng)作，使試驗(yàn)不會(huì)對(duì)愛護(hù)系統(tǒng)輸出產(chǎn)生干擾，實(shí)現(xiàn)了“在役試驗(yàn)”的要求。同時(shí)，試驗(yàn)信號(hào)的注入并不是連續(xù)的，在連續(xù)的２個(gè)注入脈沖之間有大約300ms的時(shí)間間隔，愛護(hù)系統(tǒng)利用這段時(shí)間對(duì)電廠真實(shí)信號(hào)進(jìn)展處理。這就是T2試驗(yàn)裝置的“透亮性”設(shè)計(jì)，它保證了電站運(yùn)行期間愛護(hù)系統(tǒng)對(duì)真實(shí)信號(hào)的響應(yīng)力量。

4.2實(shí)時(shí)性設(shè)計(jì)為了有利于供應(yīng)更友好的人-機(jī)交互功能，采納了Windows操作系統(tǒng)。但是Windows操作系統(tǒng)的多任務(wù)處理模式必定帶來實(shí)時(shí)性的降低，若由軟件掌握脈沖信號(hào)，可能使試驗(yàn)注入脈沖的寬度無法滿意要求，因此，考慮由硬件對(duì)脈沖寬度進(jìn)展限制。CPLD電路負(fù)責(zé)產(chǎn)生試驗(yàn)用的窄脈沖注入信號(hào)，脈沖寬度可以做到幾個(gè)ns，這種硬實(shí)時(shí)電路完全滿意試驗(yàn)和測(cè)試的需要。由于脈沖寬度由硬件掌握，不需要工控機(jī)軟件干預(yù)，工控機(jī)只需發(fā)送開頭指令和讀取緩沖數(shù)據(jù)，不需要做實(shí)時(shí)處理，因此可以采納非實(shí)時(shí)的操作系統(tǒng)。

4.3超時(shí)掌握電路當(dāng)由于試驗(yàn)掌握信號(hào)故障使試驗(yàn)信號(hào)持續(xù)時(shí)間過長(zhǎng)時(shí)，基于硬件的超時(shí)掌握電路自動(dòng)切斷試驗(yàn)注入信號(hào)，從根本上限制了試驗(yàn)信號(hào)的持續(xù)時(shí)間，保證不會(huì)產(chǎn)生不盼望的輸入信號(hào)而觸發(fā)愛護(hù)動(dòng)作，不影響愛護(hù)規(guī)律的正常功能。

4.4電源接入愛護(hù)電路由于T2試驗(yàn)裝置需要分時(shí)對(duì)多個(gè)系統(tǒng)進(jìn)展測(cè)試，在一個(gè)系統(tǒng)試驗(yàn)完畢后進(jìn)展下一個(gè)系統(tǒng)試驗(yàn)。當(dāng)試驗(yàn)電纜接入被試驗(yàn)設(shè)備時(shí)（即電纜是在被測(cè)系統(tǒng)正常工作狀況下動(dòng)態(tài)接入的），存在帶電插拔的可能，出于牢靠和安全的考慮，設(shè)計(jì)了電源接入愛護(hù)電路，保證不引入干擾信號(hào)。此外，試驗(yàn)裝置開機(jī)自診斷及I/O輸端口檢查保證了用于試驗(yàn)的設(shè)備的完好；試驗(yàn)開頭前的電纜連接測(cè)試保證了試驗(yàn)電纜連接無誤以及被試驗(yàn)對(duì)象與試驗(yàn)內(nèi)容相符合；試驗(yàn)開頭前總體狀態(tài)及愛護(hù)系統(tǒng)狀態(tài)確實(shí)認(rèn)保證了在允許的工況下開頭試驗(yàn)；基于硬件的計(jì)算機(jī)軟件運(yùn)行監(jiān)控電路避開了在試驗(yàn)進(jìn)展期間由于計(jì)算機(jī)“死機(jī)”對(duì)試驗(yàn)的影響。

5完畢語

秦山核電二期擴(kuò)建工程反響堆愛護(hù)系統(tǒng)T2試驗(yàn)裝置具有高度的自動(dòng)化設(shè)計(jì)，不僅縮短了進(jìn)展試驗(yàn)所需要的時(shí)間，同時(shí)也削減了在定期試驗(yàn)期間由于誤操作而引起停堆的