CN103680240A - 核电厂三废工艺控制的通用型仿真系统 - Google Patents

核电厂三废工艺控制的通用型仿真系统 Download PDF

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Abstract

一种核电厂三废工艺控制的通用型培训系统包括控制站、仪控组态终端、实体设备以及显示设备,该培训系统还包括连接所述控制站的仿真平台,该仿真平台包括第一仿真系统,所述实体设备通过第一仿真系统与所述控制站实现通讯联络。本发明采用上述的技术方案,可以为仪控维修和运行现操人员提供实操训练,而且培训场景与现场KSN系统一致,填补了对运行培训的空白,系统已在内部教学投入试用,取得了非常显著效果,随着设备的磨合和教学场景的不断挖掘和完善,尤其故障场景的设置和训练,该系统的功能和价值将得到更大的体现。

Description

核电厂三废工艺控制的通用型仿真系统
技术领域
本发明涉及学习设备,特别涉及核电厂三废工艺处理过程的仿真培训系统。
背景技术
现有技术中 “三废”工艺系统的控制(即KSN系统)一般采用HOLLIAS MACS Ⅵ系统,由于DCS国产化的需要,该MACS Ⅵ 控制系统亦用在了多个核电厂的“正常仪控”培训中,因此KSN培训系统具有培训涵盖面广和与贴近现场的重要特点。但是,原KSN培训系统只配置1套最小化控制站及组态终端,没有工艺对象及运行操作终端,仅提供对仪控维修人员部分控制设备的组态操作培训,不能完全再现KSN系统的现场控制逻辑,更不能对运行人员进行KSN工艺流程的人机界面操作培训,因此,存在适用范围不广,培训效果差的问题。
发明内容
本发明提供一种核电厂通用培训系统,采用仿真系统(仿真DCS)与控制实体(激励DCS)相融合的方式,解决现有培训系统适用范围受限以及培训效果不佳的技术问题。
本发明为解决上述技术问题而设计的这种核电厂三废工艺控制通用型培训系统包括控制站、与其连接的、与实体设备配合用于培训仪控维修人员的仪控组态终端、用于各部分数据交换的系统服务器以及用于人机交互的显示设备,该培训系统还包括连接所述控制站、用于培训现场操作人员的仿真平台,该仿真平台包括用于模拟核电厂某一型号三废工艺设备状态的第一仿真系统(全仿真系统),所述第一仿真系统通过仿真服务器与所述控制站实现通讯联络。
本发明的进一步改进在于:所述第一仿真系统包括仿真模块组以及控制该仿真模块组内各仿真模块的控制系统,所述仿真模块组包括有第一仿真模块,该第一仿真模块与实体设备配合用于展现上述型号三废工艺设备的控制逻辑,所述仿真模块组还包括有第二仿真模块,该第二仿真模块与实体设备配合用于展现采用上述型号工艺设备的三废工艺流程。
本发明的再进一步改进在于:所述第一仿真系统与实体设备之间以OPC server方式通过系统服务器实现通讯联络及数据交换。
本发明的再进一步改进在于:所述控制系统至少包括利用Rinsim形式构建的底层设备模型、所构建涵盖本仿真系统中所有I/O结点以及中间变量点的控制逻辑层以及展现现场工艺流程的图形层。
本发明的更进一步改进在于:所述仿真平台还包括多个仿真系统,该多个仿真系统之间所模拟的设备型号也不同,并有别于第一仿真系统所模拟的设备型号,所述多个仿真系统为7个。
本发明的更进一步改进在于:所述显示设备包括触控模块,该触控模块控制第一仿真系统以及多个仿真系统进行不依赖实体设备的独立工作。
本发明采用上述的技术方案,可以为仪控维修和运行现操人员提供实操训练,而且培训场景与现场KSN系统一致。仪控维修人员可以根据需求选择不同的系统或设备场景进行实训,同时可以进行现场的故障验证工作,以及MTA的考核工作。运行现操人员通过该仿真平台的人机界面操作训练,学员可以快速掌握“三废”系统的启、停操作及控制原理,以及事故工况的演练。填补了对运行培训的空白。系统已在内部教学投入试用,取得了非常显著效果。随着设备的磨合和教学场景的不断挖掘和完善,尤其故障场景的设置和训练,该系统的功能和价值将得到更大的体现。
附图说明
图1是本发明核电厂通用性培训系统的示意图。 图2-图3是本发明仿真系统两种运行状态的示意图。 图4是本发明中所述全仿真系统的结构示意图。
具体实施方式
结合上述附图说明本发明的具体实施例。
本发明的实施例之一见图1中所示,本发明的通用型培训系统包括控制站、与其连接的、与实体设备配合用于培训仪控维修人员的仪控组态终端、用于各部分数据交换的系统服务器以及用于人机交互的显示设备,该培训系统还包括连接所述控制站、用于培训现场操作人员的仿真平台,该仿真平台包括用于模拟核电厂某一型号三废工艺设备状态的第一仿真系统,所述第一仿真系统通过仿真服务器与所述控制站实现通讯联络。目前的培训系统都是全仿真模式或者单纯的激励DCS,采用全仿真模式虽然可以仿真设备的状态,但是,其无法与实体设备对接,仍然不能满足培训的需要,而单纯的激励DCS,更是无法再现设备现场的运行状态。本发明的重点是采用激励DCS(控制实体)与仿真DCS(仿真系统)的融合,克服了激励DCS与工艺对象接口难,虚拟DCS造价高的弊端。最为重要的是这种模式的设计可以同时满足仪控维修和运行现操的培训,仪控组态终端用于对仪控维修人员进行培训,而仿真系统则可以提供与现场工作状态贴合的模拟场景,仿真系统则可以根据操作人员的动作模拟操作结果和整套设备的工作状态,并通过显示设备展现给培训人员,为控制人员提供与真实场景非常相似的控制环境,用于对现场控制人员进行操控方面的培训。本仿真培训系统在大亚湾核电厂以及岭澳核电厂的内部培训方面已经进行了实际应用,可以真实再现CPR1000堆型“三废”工艺系统的控制逻辑并进行组态工具训练,运行现场操作人员可以进行“三废”工艺设备的监、控操作训练,该仿真培训系统还在阳江、宁德以及红沿河等核电厂的内部培训中进行了试用,可以为仪控维修提供MACA.VI控制系统的理论和实操培训。
见图2至图4,在本实施例中第一仿真系统包括仿真模块组以及控制该仿真模块组内各仿真模块的控制系统,所述仿真模块组包括有第一仿真模块和第二仿真模块,第一仿真模块用于展现上述型号三废工艺设备的控制逻辑,第二仿真模块用于展现采用上述型号工艺设备的三废工艺流程,所述第一仿真系统与实体设备之间采用OPC server方式通过系统服务器实现数据交换和通讯联络。本发明KSN仿真系统中第一仿真模块和第二仿真模块分别模拟工艺设备的不同方面,第一仿真模块展现了三废设备的控制逻辑,便于被培训人员了解控制系统的控制逻辑,了解整个控制过程的构造和设计原理,增强被培训人员对该控制系统的理解,第二仿真模块展现的是工艺流程,便于被培训人员了解掌握三废处理的程序和必要的工序,而本仿真系统在设计及实现方面比较难解决的问题是如何实现控制实体与仿真设备的数据通信以及不同数据库的切换和同步,本发明通信采用OPC Server方式实现,为实现选择不同控制站数据工程的通信要求,通信点表要创建64套和工程数据库要创建9套,工作量浩大而且还必须对结构进行合理的设计。本发明采用开发KSN仿真系统工艺系统模型(Level0)、DCS仿真系统过程控制模型(Level1)、开发仿真系统操作员站、 教练员站、工程师站,与实物(岭澳核电厂为和利时)控制系统结合,组成闭环仿真系统。并提供了专门的切换软件,可以实现激励式仿真和全仿真结合的多种运行方式。
本发明实施例之一如图1中所示:仿真 Level2+仿真 Level1(8 个虚拟 DPU)+Level0,此种运行方式为全仿真模式,仿真的人机界面、控制逻辑以及过程工艺模型相结合,构成闭环的仿真系统。具有完整的教练员功能,可以实现冻结、运行、 保存/读取初始条件、重演、插入故障等功能。
本发明实施例之二如图2中所示:实物 Level2+仿真 Level1(8 个虚拟 DPU)+Level0,此种运行方式下,需要考虑到与和利时人机界面通信的问题,根据对和利时DCS 系统的初步研究,可以采取 Modbus 协议实现仿真系统数据库与和利时人机界面双向通信。
本发明实施例之三如图3所示,实物 Level2+仿真 Level1(7 个虚拟 DPU)+实物 Level1(1 个 DPU)+Level0,此种运行方式下,需要考虑到与和利时控制器双向数据交互、以及与和利时人机界面之间数据交互问题。根据对和利时DCS系统的初步研究,与和利时控制器通信采用OPC 协议,与和利时人机界面通信采用 Modbus 协议。控制系统至少包括利用Rinsim形式构建的底层设备模型、所构建涵盖本仿真系统中所有I/O结点以及中间变量点的控制逻辑层以及展现现场工艺流程的图形层。其中控制逻辑层涵盖岭澳二期KSN系统所有I/O硬点、中间变量点以及涵盖8个控制站功能算法逻辑;而展现现场工艺系统流程画面的图形层,与现场DCS画面保持一致。
本发明实施例之四,所述仿真平台还包括多个仿真系统,该多个仿真系统之间所模拟的设备型号也不同,并有别于第一仿真系统所模拟的设备型号,目前本发明在实际应用中仿真平台采用8个,除前述的第一仿真平台外,还另外设计了7个不同的仿真平台,当然,可以根据实际培训的需要,还可以设计更多的仿真平台。而在实体设备上根据培训的需要输入对象(现场机组)的数据,维修人员在操作实体设备,调用仿真系统中对应该对象的被控对象模型,可以再现对象的现场工作状态,实体设备上一般只针对一个对象的操作,而当需要将整个系统开启的情况下,实体设备通过调用与该对象有关联的其他设备的被控对象模型,共同组成一套完整的系统,就可以再现系统中各关联设备对操作对象的影响,更加真实地体现操作对象在现场实际运行中的状态,指令输入设备一般是鼠标键盘,如果现场的显示设备具有触摸屏的功能,那么这些显示设备包括触控模块,该触控模块控制第一仿真系统以及多个仿真系统进行不依赖实体设备的独立工作。原KSN培训系统配置的1个控制站实体,作为仪控维修人员进行组态工具训练的平台。根据培训需求,每次通过导入KSN系统1个控制站的工程数据,来有选择的演练现场8个控制站的控制功能。如果是仪控维修培训,就由实体控制站运行1个指定的KSN控制站运算逻辑,另7个控制站算法由仿真系统运行,工艺流程画面的监控在仿真系统人机界面或DCS系统人机界面都可以实现。控制站实体与仿真系统之间功能切换通过画面按钮完成。如果是运行现操培训,还可以撇开实体控制站,完全由仿真系统运行实现,通信程序运行由画面按钮完成。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明,不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干简单推演或替换,都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种核电厂三废工艺控制的通用型培训系统,包括控制站、与其连接的、与实体设备配合用于培训仪控维修人员的仪控组态终端、用于各部分数据交换的系统服务器以及用于人机交互的显示设备,其特征在于:该培训系统还包括连接所述控制站、用于培训现场操作人员的仿真平台,该仿真平台包括用于模拟核电厂某一型号三废工艺设备状态的第一仿真系统以及仿真服务器,所述第一仿真系统通过仿真服务器与所述控制站实现通讯联络。
2.根据权利要求1所述核电厂三废工艺控制的仿真系统,其特征在于:所述第一仿真系统包括仿真模块组以及控制该仿真模块组内各仿真模块的控制系统。
3.根据权利要求2所述核电厂三废工艺控制的通用型仿真系统,其特征在于:所述仿真模块组包括有第一仿真模块,该第一仿真模块用于展现上述型号三废工艺设备的控制逻辑。
4.根据权利要求2所述核电厂三废工艺控制的通用型仿真系统,其特征在于:所述仿真模块组还包括有第二仿真模块,该第二仿真模块用于展现采用上述型号工艺设备的三废工艺流程。
5.根据权利要求2所述核电厂三废工艺控制的通用型仿真系统,其特征在于:所述第一仿真系统与实体设备之间通过OPC server方式实现通讯联络。
6.根据权利要求2所述核电厂三废工艺控制的通用型仿真系统,其特征在于:所述第一仿真系统与实体设备之间通过系统服务器实现数据交换。
7.根据权利要求2所述核电厂三废工艺控制的通用型仿真系统,其特征在于:所述控制系统至少包括利用Rinsim形式构建的底层设备模型、所构建涵盖本仿真系统中所有I/O结点以及中间变量点的控制逻辑层以及展现现场工艺流程的图形层。
8.根据权利要求1至7中任一项所述核电厂三废工艺控制的通用型仿真系统,其特征在于:所述仿真平台还包括多个仿真系统,该多个仿真系统之间所模拟的设备型号也不同,并有别于第一仿真系统所模拟的设备型号。
9.根据权利要求8所述核电厂三废工艺控制的通用型仿真系统,其特征在于:所述多个仿真系统为7个。
10.根据权利要求8所述核电厂三废工艺控制的通用型仿真系统,其特征在于:所述显示设备包括触控模块,该触控模块控制第一仿真系统以及多个仿真系统进行不依赖实体设备的独立工作。
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