CN102736529B - 用于提高核电厂控制系统可靠性的信号选取装置及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于提高核电厂控制系统可靠性的信号选取装置，包括具备N个输入触点和N个输出触点的N+1位选择开关，N+1位选择开关的N个输入触点分别一一对应连接有N路输入信号，且N+1位选择开关连接有具备N路输入通道的微处理器，N+1位选择开关的输出触点分别一一对应连接微处理器的N路输入通道，微处理器的输出信号端连接有控制器；微处理器在控制器的控制下对N路输入信号进行次高选或次低选，然后将选中的信号输入给控制器，其中N≥3，且N为整数。本发明还提供了一种基于上述信号选取装置的信号选取方法。本发明的有益效果：采用本发明后，避免了在设备单一故障的时候可能引起的控制系统的扰动，改善了控制系统的性能。
Description
技术领域
本发明属于核电厂仪表控制领域，具体是指一种用于提高核电厂控制系统可靠性的信号选取装置及其方法。
背景技术
对于仪控系统采用模拟技术的核电厂，控制系统所用的输入信号，一般是选取信号的最大或最小值参与机组的控制，由于现场来的测量通道因设备等原因存在故障的可能性，故障后的现象往往是该通道显示的测量信号变大或变小，因此设计不能有效过滤出此故障信号，即在单通道故障的情况下将容易导致机组出现瞬态事件，容易使机组控制系统误动作，不利于故障通道的判断，极大影响了机组的安全稳定运行。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于提高核电厂控制系统可靠性的信号选取装置及其方法，该系统和方法其结构简单，可有效的对故障信号进行屏蔽，使得系统选择信号时，不会选择故障信号。
本发明的目的通过下述技术方案实现：用于提高核电厂控制系统可靠性的信号选取装置，包括具备N个输入触点和N个输出触点的N+1位选择开关，N+1位选择开关的N个输入触点分别一一对应连接有N路输入信号，且N+1位选择开关连接有具备N路输入通道的微处理器，N+1位选择开关的输出触点分别一一对应连接微处理器的N路输入通道，微处理器的输出信号端连接有控制器；微处理器在控制器的控制下对N路输入信号进行次高选或次低选，然后将选中的信号输入给控制器，其中N≥3，且N为整数；且N+1位选择开关的第N+1位为运行档，其余档位为相应的输入信号的切断档。
当N+1位选择开关置于运行档时，表示不切除任何信号，N+1位选择开关置于切断档时，表示切除相应档位的信号输入。微处理器采用具备次低选或次高选功能的现有信号处理器。
基于上述结构描述，我们采用N+1位选择开关，N+1位选择开关的N+1位为运行档，其余档位为相应输入信号的切断档，在正常情况下，将N+1位选择开关置于N+1位，即使其处于正常运行状态，则N路输入信号均能真实的进入N+1位选择开关，最后被输入到微处理器中，在控制器的控制下，微处理器进行次高选操作或次低选操作，并将次高信号或次低信号作为选中信号输出。作为可靠信号，参与后期控制。而使用次高选操作或次低选操作的目的为：由于发生故障时，信号变化巨大，当采用传统的高选或低选时，很容易就会将故障信号选中，而进行次高选操作或次低选操作，永远都不会选中最高或最低的信号，可避免选中故障信号。具体的来讲，假如现在需要输入的信号路数为3路，三路信号中，按照高矮排序，我们选中间位的信号为可靠信号，当三路中的任意一路信号出现急变，信号突然变大很多，该信号则视为最高位信号，由于本发明是进行的次高选操作或次低选操作，因此永远不会选择该变化信号。在应急或者实验情况下，想要进行切断某个信号的输入时，我们将N+1位选择开关置于该通道信号输入位上，这样，该信号输入即被切断，且该信号不被输入，同时为了不影响正常的运行，本发明中的微处理器将默认该切断通道输入值为一个定值，即，我们对该通道输入信号赋值。
基于上述信号选取装置的信号选取方法，包括信号输入步骤、运行状态设置、选取输出信号步骤；
信号输入步骤为：将N路输入信号一一对应的引入到N+1位选择开关相应的输入触点上，将N+1位选择开关的输出信号分别一一对应引入到微处理器的N路输入通道；
运行状态设置：根据运行状态选择相应的档位；
选取输出信号步骤为：在控制器的控制下，控制微处理器进行次低选操作或次高选操作，最后输出选中的信号。
当N为3时；
信号输入步骤为：N+1位选择开关为四位选择开关，将3路输入信号一一对应的引入到四位选择开关相应的输入触点上，将四位选择开关的输出信号分别一一对应引入到微处理器的3路输入通道；
运行状态设置：根据运行状态选择相应的档位；
选取输出信号步骤为：在控制器的控制下，控制微处理器进行次低选操作或次高选操作，最后输出选中的信号。
当N为4时；
信号输入步骤为：N+1位选择开关为五位选择开关，将4路输入信号一一对应的引入到五位选择开关相应的输入触点上，将五位选择开关的输出信号分别一一对应引入到微处理器的4路输入通道；
运行状态设置：根据运行状态选择相应的档位；
选取输出信号步骤为：在控制器的控制下，控制微处理器进行次低选操作或次高选操作，最后输出选中的信号。
当运行状态为切除某路信号时：在定期试验或其它需要的情况下需要切除第N路信号时，将N+1位选择开关的档位置于该路信号输入通道切断档位置上，通过继电器逻辑控制的方式，给微处理器接收的对应于第N路信号输入通道的信号赋值。
当N为3时，赋值为0V；当N≥4，且进行次高选时，赋值为0V；当N≥4，且进行次低选时，赋值为10V。
当运行状态为正常运行：当不切除任何信号时，将N+1位选择开关的档位置于N+1档。
为了切断后，微处理器依然可以视为接收到参数，因此本发明在定期试验或其它需要的情况下切除第N路信号时，需要给被切除的通道赋值，可保证参与控制的被选信号始终是真实的测量信号，被切除的通道同样不会影响选择组件。
一般情况下，当N为3时，赋值为0V，当所有输入信号为正常输入信号时，切除其中一路信号后，不影响可靠信号的选中输入。进一步的，当N大于3时，对于次高选方式，赋值为0V，对于次低选方式赋值为10V，由于切断了其中一路，即使其余的输入信号中一路出现故障，本发明依然可以选择到可靠信号。
本发明所涉及的故障信号的波动幅度介于0V-10V之间，故当N大于3时，对于次高选方式，赋值为0V，对于次低选方式赋值为10V；赋值的大小并不一定以上述0V或10V为参照定值，而是根据实际的输入信号的波动大小而确定；在本发明中的采用上述赋值标准。
进一步的，为了可以进行全信号输入，运行状态设置还包括正常运行步骤：当不切除任何信号时，将N+1位选择开关的档位置于N+1档。这样可以进行全信号输入。
具体来说，基于上述描述，为进一步提高核电厂的安全性，本发明提出了一种提高控制系统可靠性的控制信号选取方法。对于4个输入信号的选取，根据控制系统的需求，由微处理器组件实现次高选或次低选；由于对应3个输入信号而言，次高选或次低选均指一个值，即中间信号，因此，3个输入信号的选择由微处理器进行次高选或次低选。这些信号选择组件均配有选择开关，可在定期试验或其它需要的情况下由操纵员选择切除一路通道，被切除的通道被赋值，不影响选择组件。
名词解释：
次低选操作和次高选操作：当输入信号路数为大于3路时，信号存在次高信号和次低信号，在微处理器的作用下对输入信号进行降序或升序排列，最后根据预先的设定，选取第二高或第二低的信号作为输出信号，输出选中的信号。为了详细说明，我们举例说明，假如输入信号路数为4路时，4路输入信号分别为信号A、信号B、信号C、信号D，其中信号A＞信号B＞信号C＞信号D，4路输入信号输入到微处理器中，在控制器预先的设定的次低或次高设定的作用下，将信号A、信号B、信号C、信号D进行升序或降序排列，排列顺序为信号A＞信号B＞信号C＞信号D，当进行次高选择操作时，信号B作为次高信号被选中，最后输出，当进行次低选择操作时，信号C作为次低信号被选中，最后输出。
本发明的设计原理为：在单通道故障的情况下将容易导致机组出现瞬态事件，容易使机组控制系统误动作，不利于故障通道的判断，极大影响了机组的安全稳定运行，为此，为了防止选中故障信号，本发明改变传统的最高或者最低的选择信号的方式，将信号选择改为：次低选操作或次高选操作，根据实际设计的输入信号的路数决定信号选择的方式。
对于三路输入信号，增加一个四位选择开关，此四位选择开关的位置1表示切除输入信号1，位置2表示切除输入信号2，位置3表示切除输入信号3，位置4（运行）表示不切除任何信号，位置4即为运行档，位置1、位置2、位置3为相对应输入信号的切断档。正常情况下，将四位选择开关置于运行档位置，对三路输入信号通过微处理器对其进行次高选或次低选。当某一路信号故障时，该通道显示的测量信号变大或变小，但由于微处理器对输入信号进行次高选或次低选，因此不会选择到故障信号。当在定期试验或其它需要的情况下需要切除某路信号时，操作选择开关使之置于相对应输入信号的切断档位置，通过继电器逻辑控制的方式，将微处理器接收的对应于该通道的信号输入置为0V，被切除的通道同样不会影响选择组件。
对于四路输入信号，增加一个五位选择开关，此五位选择开关的位置1表示切除输入信号1，位置2表示切除输入信号2，位置3表示切除输入信号3，位置4表示切除输入信号4，位置5（运行）表示不切除任何信号，位置5即为运行档，位置1、位置2、位置3、位置4为相对应输入信号的切断档。正常情况下，将五位选择开关置于运行档位置，对四路测量信号进行次高或次低选。同理，当某一路信号故障时，该通道显示的测量信号变大或变小，但由于处理器对输入信号进行次高选或次低选，因此不会选择到故障信号。当在定期试验或其它需要的情况下，操纵员通过选择开关使之置于相对应输入信号的切断档位置，以此选择切除某一路通道，被切除的通道被赋值为0V（对于次高选）或10V（对于次低选），可保证参与控制的被选信号始终是真实的测量信号，被切除的通道同样不会影响选择组件。
本发明提出的控制信号的选取方法，即对于N路输入信号的选择由微处理器实现次高选或次低选。这些信号选择组件均配有选择开关，可在定期试验或其它需要的情况下由操纵员选择切除一路通道，被切除的通道被赋值，不影响选择组件。这样就避免了在设备单一故障的时候可能引起的控制系统的扰动，改善了控制系统的性能。
本发明的有益效果：采用本发明后，避免了在设备单一故障的时候可能引起的控制系统的扰动，改善了控制系统的性能。
附图说明
图1为本发明为3路输入信号时的结构示意图。
图2为本发明为4路输入信号时的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不仅限于此。
实施例1：
如图1、2所示，用于提高核电厂控制系统可靠性的信号选取装置，包括具备N个输入触点和N个输出触点的N+1位选择开关，N+1位选择开关的N个输入触点分别一一对应连接有N路输入信号，且N+1位选择开关连接有具备N路输入通道的微处理器，N+1位选择开关的输出触点分别一一对应连接微处理器的N路输入通道，微处理器的输出信号端连接有控制器；微处理器在控制器的控制下对N路输入信号进行次高选或次低选，然后将选中的信号输入给控制器，其中N≥3，且N为整数；且N+1位选择开关的第N+1位为运行档，其余档位为相应的输入信号的切断档。
基于上述结构描述，我们采用N+1位选择开关，N+1位选择开关的N+1位为运行档，其余档位为相应输入信号的切断档，在正常情况下，将N+1位选择开关置于N+1位，即使其处于正常运行状态，则N路输入信号均能真实的进入N+1位选择开关，最后被输入到微处理器中，在控制器的控制下，微处理器进行次高选操作或次低选操作，并将次高信号或次低信号作为选中信号输出。作为可靠信号，参与后期控制。而使用次高选操作或次低选操作的目的为：由于发生故障时，信号变化巨大，当采用传统的高选或低选时，很容易就会将故障信号选中，而进行次高选操作或次低选操作，永远都不会选中最高或最低的信号，可避免选中故障信号。具体的来讲，假如现在需要输入的信号路数为3路，三路信号中，按照高矮排序，我们选中间位的信号为可靠信号，当三路中的任意一路信号出现急变，信号突然变大很多，该信号则视为最高位信号，由于本发明是进行的次高选操作或次低选操作，因此永远不会选择该变化信号。在应急或者实验情况下，想要进行切断某个信号的输入时，我们将N+1位选择开关置于该通道信号输入位上，这样，该信号输入即被切断，且该信号不被输入，同时为了不影响正常的运行，本发明中的微处理器将默认该切断通道输入值为一个定值，即，我们对该通道输入信号赋值。
基于上述信号选取装置的信号选取方法，包括信号输入步骤、运行状态设置、选取输出信号步骤；
信号输入步骤为：将N路输入信号一一对应的引入到N+1位选择开关相应的输入触点上，将N+1位选择开关的输出信号分别一一对应引入到微处理器的N路输入通道；
运行状态设置：根据运行状态选择相应的档位；
选取输出信号步骤为：在控制器的控制下，控制微处理器进行次低选操作或次高选操作，最后输出选中的信号。
当N为3时；
信号输入步骤为：N+1位选择开关为四位选择开关，将3路输入信号一一对应的引入到四位选择开关相应的输入触点上，将四位选择开关的输出信号分别一一对应引入到微处理器的3路输入通道；
运行状态设置：根据运行状态选择相应的档位；
选取输出信号步骤为：在控制器的控制下，控制微处理器进行次低选操作或次高选操作，最后输出选中的信号。
当N为4时；
信号输入步骤为：N+1位选择开关为五位选择开关，将4路输入信号一一对应的引入到五位选择开关相应的输入触点上，将五位选择开关的输出信号分别一一对应引入到微处理器的4路输入通道；
运行状态设置：根据运行状态选择相应的档位；
选取输出信号步骤为：在控制器的控制下，控制微处理器进行次低选操作或次高选操作，最后输出选中的信号。
当运行状态为切除某路信号时：在定期试验或其它需要的情况下需要切除第N路信号时，将N+1位选择开关的档位置于该路信号输入通道切断档位置上，通过继电器逻辑控制的方式，给微处理器接收的对应于第N路信号输入通道的信号赋值。
当N为3时，赋值为0V；当N≥4，且进行次高选时，赋值为0V；当N≥4，且进行次低选时，赋值为10V。
当运行状态为正常运行：当不切除任何信号时，将N+1位选择开关的档位置于N+1档。
为了切断后，微处理器依然可以视为接收到参数，因此本发明在在定期试验或其它需要的情况下切除第N路信号时，需要给被切除的通道赋值，可保证参与控制的被选信号始终是真实的测量信号，被切除的通道同样不会影响选择组件。
进一步的，为了可以进行全信号输入，运行状态设置还包括正常运行步骤：当不切除任何信号时，将N+1位选择开关的档位置于N+1档。这样可以进行全信号输入。
具体来说，基于上述描述，为进一步提高核电厂的安全性，本发明提出了一种提高控制系统可靠性的控制信号选取方法。对于4个输入信号的选取，根据控制系统的需求，由微处理器组件实现次高选或次低选；由于对应3个输入信号而言，次高选或次低选均指一个值，即中间信号，因此，3个输入信号的选择由微处理器实现次高选或次低选。这些信号选择组件均配有选择开关，可在定期试验或其它需要的情况下由操纵员选择切除一路通道，被切除的通道被赋值，不影响选择组件。
实施例2
如图1所示，当N为3时；用于提高核电厂控制系统可靠性系统，包括三路输入信号、以及与输入信号连接的四位选择开关、以及与四位选择开关连接的微处理器、以及与微处理器连接的控制器。
信号输入步骤为：N+1位选择开关为四位选择开关，将3路输入信号一一对应的引入到四位选择开关相应的输入触点上，将四位选择开关的输出信号分别一一对应引入到微处理器的3路输入通道；
运行状态设置：根据运行状态选择相应的档位；
选取输出信号步骤为：在控制器的控制下，控制微处理器进行次低选操作或次高选操作，最后输出选中的信号。
实施例3
如图2所示，当N为4时；用于提高核电厂控制系统可靠性系统，包括四路输入信号、以及与输入信号连接的五位选择开关、以及与五位选择开关连接的微处理器、以及与微处理器连接的控制器。
信号输入步骤为：N+1位选择开关为五位选择开关，将4路输入信号一一对应的引入到五位选择开关相应的输入触点上，将五位选择开关的输出信号分别一一对应引入到微处理器的4路输入通道；
运行状态设置：根据运行状态选择相应的档位；
选取输出信号步骤为：在控制器的控制下，控制微处理器进行次低选操作或次高选操作，最后输出选中的信号。
当四路输入信号分别为：信号A、信号B、信号C、信号D，且满足信号A＞信号B＞信号C＞信号D，信号B或者信号C作为次高信号或者次低信号被选中，最后输出。其中，如果信号D出现故障变小后，由于系统选取信号的方式为次低选信号选择操作，则选择的输出信号依然为信号C，因此可避免将故障信号D选中；同理如果信号A出现故障变大后，由于系统选取信号的方式为次高选信号选择操作，则选择的输出信号依然为信号B，可避免将故障信号A选中。因此，本发明的选择方式与传统的最高信号选取或最低信号选取相比具备更高的可靠性。
实施例2与实施例3的共同特点在于，在定期试验或其它需要的情况下需要切除某路信号时，将选择开关的切断档位置于该信号输入通道的位置上，通过继电器逻辑控制的方式，给微处理器接收的对应于该信号输入通道的信号赋值。
当不切除任何信号时，将选择开关置于运行档位置上。
如上所述，便可较好的实现本发明。
Claims (5)
1.用于提高核电厂控制系统可靠性的信号选取装置，其特征在于：包括具备N个输入触点和N个输出触点的N+1位选择开关，N+1位选择开关的N个输入触点分别一一对应连接有N路输入信号，且N+1位选择开关连接有具备N路输入通道的微处理器，N+1位选择开关的输出触点分别一一对应连接微处理器的N路输入通道，微处理器的输出信号端连接有控制器；微处理器在控制器的控制下对N路输入信号进行次高选或次低选，然后将选中的信号输入给控制器，其中N≥3，且N为整数；且N+1位选择开关的第N+1位为运行档，其余档位为相应的输入信号的切断档。
2.基于上述装置的信号选取方法，其特征在于：包括信号输入步骤、运行状态设置、选取输出信号步骤；
信号输入步骤为：将N路输入信号一一对应的引入到N+1位选择开关相应的输入触点上，将N+1位选择开关的输出信号分别一一对应引入到微处理器的N路输入通道；
运行状态设置：根据运行状态选择相应的档位，当运行状态为切除某路信号时：在定期试验或其它需要的情况下需要切除第N路信号时，将N+1位选择开关的档位置于该路信号输入通道切断档位置上，通过继电器逻辑控制的方式，给微处理器接收的对应于第N路信号输入通道的信号赋值；当运行状态为正常运行：当不切除任何信号时，将N+1位选择开关的档位置于N+1档；
选取输出信号步骤为：在控制器的控制下，控制微处理器进行次低选操作或次高选操作，最后输出选中的信号。
3.根据权利要求2所述的信号选取方法，其特征在于：当N为3时；
信号输入步骤为：N+1位选择开关为四位选择开关，将3路输入信号一一对应的引入到四位选择开关相应的输入触点上，将四位选择开关的输出信号分别一一对应引入到微处理器的3路输入通道；
运行状态设置：根据运行状态选择相应的档位，当运行状态为切除某路信号时：在定期试验或其它需要的情况下需要切除第N路信号时，将N+1位选择开关的档位置于该路信号输入通道切断档位置上，通过继电器逻辑控制的方式，给微处理器接收的对应于第N路信号输入通道的信号赋值；当运行状态为正常运行：当不切除任何信号时，将N+1位选择开关的档位置于N+1档；
选取输出信号步骤为：在控制器的控制下，控制微处理器进行次低选操作或次高选操作，最后输出选中的信号。
4.根据权利要求2所述的信号选取方法，其特征在于：当N为4时；
信号输入步骤为：N+1位选择开关为五位选择开关，将4路输入信号一一对应的引入到五位选择开关相应的输入触点上，将五位选择开关的输出信号分别一一对应引入到微处理器的4路输入通道；
运行状态设置：根据运行状态选择相应的档位，当运行状态为切除某路信号时：在定期试验或其它需要的情况下需要切除第N路信号时，将N+1位选择开关的档位置于该路信号输入通道切断档位置上，通过继电器逻辑控制的方式，给微处理器接收的对应于第N路信号输入通道的信号赋值；当运行状态为正常运行：当不切除任何信号时，将N+1位选择开关的档位置于N+1档；
选取输出信号步骤为：在控制器的控制下，控制微处理器进行次低选操作或次高选操作，最后输出选中的信号。
5.根据权利要求2所述的信号选取方法，其特征在于：当N为3时，赋值为0V；当N≥4，且进行次高选时，赋值为0V；当N≥4，且进行次低选时，赋值为10V。
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |