CN103699017A

CN103699017A - 核电站模拟机接口设备仿真测试系统及其仿真测试方法

Info

Publication number: CN103699017A
Application number: CN201310721696.2A
Authority: CN
Inventors: 芦嘉宁; 崔建春; 李劲光; 臧鹏; 谢开明
Original assignee: China General Nuclear Power Corp
Current assignee: China General Nuclear Power Corp; China Nuclear Power Operation Co Ltd
Priority date: 2013-12-24
Filing date: 2013-12-24
Publication date: 2014-04-02

Abstract

一种核电厂模拟接口设备仿真测试系统，其包括向仿真平台发出激励信号并接收和处理其反馈信号的数据处理单元以及显示数据处理单元处理过程和结果的显示单元、用于向数据处理单元输入指令的指令输入单元、用于仿真接口设备的仿真平台。本发明采用上述技术，实现模拟接口板件软件仿真、硬件故障检测功能，用动态图形化方式显示板件布置图，还可以确定故障接口板件通道的位置以及显示板件故障点。

Description

核电站模拟机接口设备仿真测试系统及其仿真测试方法

技术领域

本发明涉及测试技术，特别涉及核电站机组接口设备的线下测试系统和方法。

背景技术

核电站机组中有很多的接口设备，这些接口设备的性能好坏，直接影响到机组的运行可靠性和安全性，为此，如何检测这些接口设备的性能，预防事故的发生，成为各核电站必须认真解决的问题。而目前对于这些接口设备的检测一般都是在现场将接口设备拆下后进行检测，这种检测方法不但影响机组的正常运行，而且，由于拆下后的接口设备难以体现其工作状态下的真实性能，检测个别的指标难以达到保证接口设备安全的需要。另外，对核电站操控人员和维修人员在培训上述接口设备检测方面，由于没有与实践操作相近似的环境，也难以达到理想的培训效果。

发明内容

本发明提供一种核电站模拟机接口设备仿真测试系统及其仿真测试方法，利用仿真系统再现接口设备在运行过程中的实际状态，并对接口设备进行检测，解决现有技术中接口设备检测难以达到要求以及培训方面存在缺陷的技术问题。

本发明为解决上述技术问题而提出的解决方案是：在模拟机上构建对接口设备进行仿真测试的系统，该仿真测试系统包括向仿真平台发出激励信号并接收和处理其反馈信号的数据处理单元以及显示数据处理单元处理过程和结果的显示单元、用于向数据处理单元输入指令的指令输入单元、用于仿真接口设备的仿真平台。

这种模拟机接口设备仿真测试系统的仿真测试方法包括以下步骤： A.首先将被测接口设备插接到模拟机上的仿真平台上，该仿真平台的硬件设置与被测接口设备现场使用环境保持一致，被测接口设备包括与现场使用型号相同的板件或记录仪。； B.用指令输入单元选择被测接口设备的种类，输入检测指令； C.数据处理单元向仿真平台发出激励信号，所述激励信号包括检测启动信号以及模拟被测接口设备现场所接受控制信号的工作信号； D.数据处理单元采集被测设备的反馈信号，反馈信号包括被测接口设备对于激励信号的响应信号以及仿真平台利用仿真软件反应被测接口设备工作状态的图像信号； E.比较所采集到的反馈信号与理论数据，从而判断被测设备的工作状态。

本发明采用上述技术，实现模拟机接口板件软件仿真、硬件故障检测功能，用动态图形化方式显示板件布置图，还可以确定故障接口板件通道的位置以及显示板件故障点（至元器件级）；检测系统可以模拟各类板件输入信号：数字信号、模拟信号、时序脉冲信号等；能够采集各种关键信号点，通过软件自动控制设定值信号源，可连续输出测试信号，提供模拟机接口板件实时仿真；具备自动和手动测试功能，实时显示测试值、测试进度以及测试结果，能够自动生成测试数据库并打印输出报表；实现对模拟机盘台仪表即：三笔、六笔记录仪多通道可视化动态图形显示功能，能够自动或手动设置给定信号值进行仪表校验及维护。仪表测量精度：≤0.1，测量电压分辨率：≤1%；测试装置直接提供工作电压DC±15V，DC+5V，可作为外接信号源输出；测试平台可实现远程网络控制，支持模拟机设备远程维护；具有电源控制，电源指示、电源保护、被测设备保护等功能；采用模块化“积木式”结构进行系统集成，便于后续扩展及升级。本发明可以在模拟机上对接口设备实现仿真检测，真实体现接口设备在实际工作状态下的性能，保证接口设备检测的准确性，从而，充分保证使用这些接口设备的安全性。同时，在模拟机上进行检测，还可以对操作人员和维修人员进行更加贴合实际的培训，提供培训效果。

附图说明

图1是本发明仿真检测系统的示意图。图2是本发明仿真检测系统软件工作原理的示意图。图3是本发明仿真检测系统的工作原理示意图。图4是本发明仿真检测系统软件构成的示意图。

具体实施方式

结合上述附图1至附图4说明本发明的具体实施例。

这种核电站模拟机接口设备仿真测试系统安装在模拟机上，其包括向仿真平台发出激励信号并接收和处理其反馈信号的数据处理单元以及显示数据处理单元处理过程和结果的显示单元、用于向数据处理单元输入指令的指令输入单元、用于仿真接口设备的仿真平台。操作员向数据处理单位输入指令，数据处理单位经过设置、数据处理等环节后向被测设备发出激励信号，被测设备在接收到激励信号以后向数据处理单位反馈其响应信号，经过数据处理单位数据采集、处理，数据读取或存储最终显示结果。

进一步所述数据处理单元包括向仿真平台发出激励信号的测试模块、采集仿真平台反馈信号的数据采集模块、用于比较反馈信号与理论数据的比较模块、用于存储理论数据的存储模块以及用于记录分析结果并将结果输出至测试模块的数据记录模块。

更进一步所述仿真平台包括用于接收并处理激励信号的处理器以及连接该处理器用于插接接口设备的至少两种不同型号的接口插座，所述至少两种接口插座包括板件插座以及记录仪插座。

上述核电站模拟机接口设备仿真测试系统的仿真测试方法包括以下步骤： A.首先将被测接口设备插接到模拟机的仿真平台上，仿真平台的硬件设置与被测接口设备现场使用环境保持一致，被测接口设备包括与现场使用型号相同的（功能）板件或记录仪；所述板件包括数字量输入板件、数字量输出板件、模拟量输入板件或模拟量输出板件，所述记录仪包括三笔或六笔记录仪； B.用指令输入单元选择被测接口设备的种类，输入检测指令； C.数据处理单元向仿真平台发出激励信号，这种激励信号包括检测启动信号以及模拟被测接口设备现场所接受控制信号的工作信号，该工作信号可以是数字信号、模拟信号或时序脉冲信号等等，数据处理单元优选采用NI公司的数据处理单位系统； D.数据处理单元采集被测设备的反馈信号，反馈信号包括被测接口设备对于激励信号的响应信号以及仿真平台利用仿真软件反应被测接口设备工作状态的图像信号，数据处理单元将图像信号输出至显示单元中；针对步骤A中具体型号板件和记录仪，所述数据处理单元通过数字量输入板件故障诊断及功能仿真分析模块、数字量输出板件故障诊断及功能仿真分析模块、模拟量输入板件故障诊断及功能仿真分析模块模拟量输出板件故障诊断及功能仿真分析模块、以及记录仪功能仿真分析模块采集对应型号板件或记录仪的反馈信号。

E.比较所采集到的反馈信号与理论数据，从而判断被测设备的工作状态；当反馈信号符合要求时，将数据记录下来，当反馈信号不符合要求时，记录为故障，并分析故障特征，当记录为故障时，在显示单元中显示发生故障的元件。

本发明以大亚湾核电站和岭澳核电站为例，说明本发明在实际检测过程中的具体实例：

实施例1：XSB64板件仿真测试

板件功能描述：大亚湾模拟机接口板件开关量输出，

1.测试概述：

a)将XSB64板插入模拟机仿真平台的插槽中，选择测试板件的种类，开始设置参数并测试，XSB64板通过双向数据总线接收16位二进制的字并发送被选数据到外部接口，即从B0-B15给出16位数据，通过8个CD4723地址锁存器（双1选4选通）的不同工作状态WORD0、WORD1、WORD2、WORD3输出4个字，由74C85及74LS10对信号逻辑组合进行分时控制，输入信号经过阻容网络进行分配，再经过2N6660 OC门（驱动三极管）反向输出64位数据，即执行模拟机盘台上的各种开关量输出信号。

b)地址线：A0、A1控制地址锁存器的地址选择。

C)控制线：CB、VAL SB、RAZ REST，控制和CL的几种工作状态，XSB64板件测试界面，可以进行手动、自动的数据测试，具有动态逻辑电路分析功能。故障指示界面，以板件PCB元件布局示意图的形式，指示当前BCP板件上元器件的工作状态，与实际PCB印刷电路板比例相同，元器件位置相同；

d)测试结束后，关闭测试系统。

2.XSB64报表分析：

自动生成XSB64的测试数据报表，并自动保存到系统中，报表标题，显示测试人员，板件类型；本例表明是由名为“DYW”，测试了“PXZHX”类型的板件。以板件PCB元件布局示意图的形式，指示了当前板件元器件的状态，绿色为正常，红色为故障。当前板件所对应的输出数据。前3列为输入数据，后5列为输出数据，数据说明如下表：

3.XSB64板件故障检测实例：

测试结果：

XSB64板件PCB板示意图显示，元器件Q24位的2N6660 驱动三极管损坏。真值表表示第二个字WORD1的输出数据不正确，红色为故障显示。

实施例2：XEB64板件仿真测试：

板件功能描述：大亚湾模拟机接口板件开关量输入。

1.XEB64板件测试：

a)将XEB64板插入模拟机仿真平台的插槽中，选择测试板件的种类，开始设置参数并测试，XEB64板通过数据总线接收四个16位字加到MC14539多路数据选择（双四选一选通），被选的16位数据经过4049进行反向电平转换，由锁存器74LS367输出到数据总线上，通过总线时序信号组合，由74LS02及HCF4585逻辑组合进行分时控制，将数据总线上的开关量状态的信号读入CPU，将模拟机盘台开关量输入信号送入计算机系统，测试结束后，关闭测试系统。

XEB64 PCB板元器件故障指示界面

a)工作状态：三态门的工作状态是由板地址、线地址和VAL EB确定的。

b)XEB64板件测试界面，可以进行板件手动、自动的数据测试，具有动态逻辑电路分析功能。

c)故障指示界面，以板件PCB元件布局示意图的形式，指示当前板件元器件的工作状态，与实际PCB印刷电路板比例相同，元器件位置相同。

2.XEB64报表分析

测试数据保存，自动生成报表文件。

数据说明：

实施例3：三笔记录仪仿真测试；

1.三笔记录仪功能描述：

数据输入波形显示区：模拟量仿真数据输入；

数据输出仿真区：数据仿真输出，与实际三笔记记录仪数据输出同步；将三笔记录仪插入模拟机仿真平台的记录仪接口上，选择测试记录仪为三笔记录仪，设置参数如下：

量程设置：记录仪电压输出范围：0～10V、±10V；

模式设置：手动单步测试数据或连续自动测试数据；

电平控制：设置记录仪电压值，可选择三路输出信号的相同值或不同值；

电平幅度：设置记录仪三路信号输出电压幅度值；

指针速率：可设置调整记录仪输出数据增益；

相位控制：可设置调整三笔记录仪信号输出相位；

单步模式：可设置三笔记录仪三个通道的六路手动测试数值，进行记录仪的六路单步测试。

启动NI公司的仿真测试系统，通过控制系统向三笔记录仪发出激励信号；系统采集三笔记录仪的反馈信号，并将图像信号输出；

测试结束后，关闭测试系统。

实施例4：六笔记录仪仿真测试；

1.六笔记录仪功能描述：

数据输入波形显示区：模拟量仿真数据输入；

数据输出仿真区：数据仿真输出，与实际六笔记录仪数据输出同步；

将六笔记录仪插入模拟机仿真平台的记录仪接口上，选择测试记录仪为六笔记录仪，设置参数如下：

量程设置：记录仪电压输出范围：0～10V、±10V；

模式设置：单点模式测试数据、步进模式测试数据；

电平控制：可设置六笔记录仪三个通道的电平值；

步长设置：每次转动六笔后走笔的步长（对应的电压值）；

转笔速率：转动六笔的周期时间控制，与实际六笔记录仪笔头工作时间一致。

启动NI公司的仿真测试系统，通过控制系统向六笔记录仪发出激励信号；系统采集六笔记录仪的反馈信号，并将图像信号输出；

测试结束后，关闭测试系统。

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

1.一种核电站模拟机接口设备仿真测试系统，其特征在于：该仿真测试系统安装在模拟机上，其包括向仿真平台发出激励信号并接收和处理其反馈信号的数据处理单元以及显示数据处理单元处理过程和结果的显示单元、用于向数据处理单元输入指令的指令输入单元、用于仿真接口设备的仿真平台。

2.根据权利要求1所述的核电站模拟机接口设备仿真测试系统，其特征在于：所述数据处理单元包括向仿真平台发出激励信号的测试模块、采集仿真平台反馈信号的数据采集模块、用于比较反馈信号与理论数据的比较模块、用于存储理论数据的存储模块以及用于记录分析结果并将结果输出至测试模块的数据记录模块。

3.根据权利要求1或2所述的核电站模拟机接口设备仿真测试系统，其特征在于：所述仿真平台包括用于接收并处理激励信号的处理器以及连接该处理器用于插接接口设备的至少两种不同型号的接口插座。

4.根据权利要求3所述的核电站模拟机接口设备仿真测试系统，其特征在于：所述至少两种接口插座包括板件插座以及记录仪插座。

5.一种利用权利要求2至4中任一项所述核电站模拟机接口设备仿真测试系统的仿真测试方法，其特征在于：该仿真测试方法包括以下步骤： A.首先将被测接口设备插接到模拟机的仿真平台上； B.用指令输入单元选择被测接口设备的种类，输入检测指令； C.数据处理单元向仿真平台发出激励信号； D.数据处理单元采集被测设备的反馈信号； E.比较所采集到的反馈信号与理论数据，从而判断被测设备的工作状态。

6.根据权利要求5所述的仿真测试方法，其特征在于：所述板件数字量输入板件、数字量输出板件、模拟量输入板件或模拟量输出板件，所述记录仪包括三笔或六笔记录仪，所述数据处理单元通过数字量输入板件故障诊断及功能仿真分析模块、数字量输出板件故障诊断及功能仿真分析模块、模拟量输入板件故障诊断及功能仿真分析模块模拟量输出板件故障诊断及功能仿真分析模块、以及记录仪功能仿真分析模块采集对应型号板件或记录仪的反馈信号。

7.根据权利要求5至6中任一项所述的仿真测试方法，其特征在于：步骤C中所述激励信号包括检测启动信号以及模拟被测接口设备现场所接受控制信号的工作信号，该工作信号为数字信号、模拟信号或时序脉冲信号。

8.根据权利要求5至6中任一项所述的仿真测试方法，其特征在于：步骤E中反馈信号与理论数据比较，当反馈信号符合要求时，将数据记录下来，当反馈信号不符合要求时，记录为故障，并分析故障特征。

9.根据权利要求8所述的仿真测试方法，其特征在于：步骤D中所述反馈信号包括被测接口设备对于激励信号的响应信号以及仿真平台利用仿真软件反应被测接口设备工作状态的图像信号。

10.根据权利要求9所述的仿真测试方法，其特征在于：步骤D中所述数据处理单元将接收到的所述反应被测接口设备工作状态的图像信号输出至显示单元中。

11.根据权利要求10所述的仿真测试方法，其特征在于：当记录为故障时，在显示单元中显示发生故障的元件。