CN103777579B - 一种核电站tg和dcs通讯系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种核电站TG和DCS通讯系统及方法，其中通讯系统通过在汽轮机发电机控制系统和全厂数字化控制系统的一层网络上，通过至少3对通信单元来传递两个控制系统之间的数据。本发明可明显降低汽轮机发电机控制系统和全厂数字化控制系统之间的通讯延时，提高全厂数字化控制系统对汽轮机和发电机监控的实时性，保证了核电机组的安全可靠运行。

Description

一种核电站TG和DCS通讯系统及方法

技术领域

本发明涉及核电站通信领域，尤其涉及一种核电站TG和DCS通讯系统及方法。

背景技术

在现有核电技术中，汽轮机和发电机（TG）厂家通常提供专门的TG控制系统，用于对汽轮发电机组进行监视和控制，即汽轮机发电机控制系统（TCS）。

在机组正常运行时，如图1所示，TG与TG控制系统连接，全厂DCS与TG控制系统通信连接。汽轮发电机组使用全厂非安全级全厂数字化控制系统（DCS）对TG进行监视、操控和记录。因此，TCS和DCS之间合理的通讯架构、冗余切换、数据交换方案，对于保证两平台之间通讯的安全、可靠显得尤为重要。

如现有核电技术在轮发电机组控制系统中，TCS和全厂DCS之间的通讯架构在一层网络传递的数据通讯延时较长。比如，操纵员从主控室（即DCS）下发控制指令至TCS，指令经过约几秒的延时后才到达TG执行机构。其产生延时的根本原因主要为TCS和DCS一层网络之间传递的数据量太大，开关量和模拟量信号共计6000多点，信号需要花费大量时间进行逐一传递。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中DCS与TCS之间的通讯容易产生延迟的缺陷，提供一种可有效降低TCS和DCS之间数据的通讯延时，以满足DCS对TG的实时监控的核电站TG和DCS之间的通讯方法及系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

提供一种核电站通讯系统，包括汽轮机和发电机、汽轮机发电机控制系统和全厂数字化控制系统，所述汽轮机发电机控制系统与汽轮机和发电机连接；所述汽轮机发电机控制系统和全厂数字化控制系统通过一层网络和二层网络通信连接，

在一层网络上，所述汽轮机发电机控制系统和所述全厂数字化控制系统均包括至少三对通信单元，用于传递两个控制系统之间的数据。

本发明所述的核电站通讯系统中，在一层网络上的通信单元还用于在以报文形式传递数据时，在不连续的报文之间加入空数据使多个报文合并为一个报文进行传递。

本发明所述的核电站通讯系统中，在一层网络上的通信单元所传递的数据包括两个控制系统之间的指令、反馈信号及中间过程量。

本发明所述的核电站通讯系统中，在二层网络上，所述汽轮机发电机控制系统和所述全厂数字化控制系统均包括至少一对通信单元。

本发明所述的核电站通讯系统中，在所述二层网络上，汽轮机发电机控制系统的通信单元为通讯网关主机端，用于发送数据；全厂数字化控制系统的通信单元为通讯网关客户端，用于接收所述通讯网关主机端发送的数据。

本发明解决其技术问题所采用的另一技术方案是：

提供一种核电站通讯方法，汽轮机发电机控制系统和全厂数字化控制系统通过一层网络和二层网络进行通信，其特征在于，

在一层网络上，汽轮机发电机控制系统和全厂数字化控制系统通过至少三对通信单元进行数据传递。

本发明所述的通讯方法中，所述汽轮机发电机控制系统和所述全厂数字化控制系统的通信单元在一层网络上通过报文形式传递数据时，在不连续的报文之间加入空数据，以使多个报文合并为一个报文进行传递。

本发明所述的通讯方法中，所述汽轮机发电机控制系统和所述全厂数字化控制系统通过一层网络所传递的数据包括两个控制系统之间的指令、反馈信号及中间过程量。

本发明所述的通讯方法中，在二层网络上，所述汽轮机发电机控制系统和所述全厂数字化控制系统通过至少一对通信单元进行数据的发送和接收。

本发明所述的通讯方法中，在所述二层网络上，所述汽轮机发电机控制系统的通信单元为通讯网关主机端，向所述全厂数字化控制系统的通信单元发送带时间标签的数据，包括报警和历史数据；

所述全厂数字化控制系统的通信单元为通讯网关客户端，接收所述通讯网关主机端发送的数据。

本发明产生的有益效果是：本发明通过在汽轮机发电机控制系统和全厂数字化控制系统的一层网络上，均通过至少3对通信单元来传递两个控制系统之间的数据。可明显降低汽轮机发电机控制系统和全厂数字化控制系统之间的通讯延时，提高全厂数字化控制系统对汽轮机和发电机监控的实时性，保证了核电机组的安全可靠运行。

进一步地，在一层网络上的通信单元还用于在以报文形式传递数据时，在不连续的报文之间加入空数据使多个报文合并为一个报文进行传递，从而减少报文的个数，有效降低报文传递时间。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是核电站监控汽轮机和发电机的通信系统结构示意图；

图2是本发明实施例中核电站TCS和DCS之间的通讯架构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明的核电站通讯系统，包括汽轮机和发电机（TG）、汽轮机发电机控制系统（TCS）和全厂数字化控制系统（DCS）。汽轮机发电机控制系统TCS与汽轮机和发电机TG连接，TCS用于监视和控制TG；汽轮机发电机控制系统TCS和全厂数字化控制系统DCS通过一层网络和二层网络通信连接，以实现全厂非安全级DCS对TG的监视、操控和记录。

在一层网络上，汽轮机发电机控制系统和全厂数字化控制系统均包括至少三对通信单元，用于传递两个控制系统之间的数据。

在一层网络上，TCS和DCS各包括至少3对通信单元，如图2所示，TCS侧的通信单元CM1046A（CM：Communication）和CM1046B分别与DCS侧的通信单元COM65A（COM：Communication）和COM65B通讯连接，TCS侧的通信单元CM1047A和CM1047B分别与DCS侧的通信单元COM 66A和COM66B通讯连接，TCS侧的通信单元CM1048A和CM1048B分别与DCS侧的通信单元COM67A和COM67B通讯连接。在本发明实施例中这3对网关传递一层网络信号，包括TCS和DCS之间的指令、反馈信号及中间过程量，但这些信号不带时间标签。其中CM1046B、CM1047B、CM1048B、COM65B、COM66B和COM67B分别为“冗余”的通信单元。

在一层网络上，若TCS和DCS各包括2对通信单元，则通过一层网络传递的6000多个数据，需要至少3秒的延时才能到达，如果至少通过3对通信单元传递数据，则可以大大减少延时。

TCS和DCS的二层网络分别包括至少一对通信单元。如图2所示，TCS侧的一对通信单元XU（External Unit）分别与DCS侧的一对通信单元XU连接。在本发明实施例中，这一对链路传递TCS至DCS的带时间标签的数据，包括报警、历史数据等。在本发明的一个实施例中，TCS侧的一对通信单元XU具体为通讯网关主机端，用于发送数据；DCS侧的一对通信单元XU具体为通讯网关客户端，用于接收TCS侧通讯网关主机端发送的数据。

如图2所示，TCS和DCS还包括处理单元（即数据处理服务器），用于采集、处理和发送数据。两个控制系统均通过各自的处理单元进行各自系统的一层网络和二层网络之间的数据通信。图中AP具体指CPU。

为了进一步有效降低一层网络上报文传递的时间，本发明的一个较佳实施例在一层网络上的通信单元还用于在以报文形式传递数据时，在不连续的报文之间加入空数据使多个报文合并为一个报文进行传递。

目前在核电项目中通过一层传递的6000多个数据，均是以报文的形式进行传递，所有的数据传递一次需要65个报文。如果假定每个报文传递时间为t，那么报文总的传递时间为65t。由于每个t相对而言为常数，如果减少报文的个数将能有效降低传递时间。通过在地址不连续的报文之间加入“空数据”，使多个报文合并为一个报文进行传递，从而减少报文数。如下表1所示，在一层网络上只有2对通信单元时，优化前，通信单元CM1046与通信单元COM65之间传递的报文数为42，优化后只有17个报文；优化前，通信单元CM1047和通信单元COM66之间传递的报文数为23，优化后只有18个报文，可见大大减少了传递报文的个数，即使只有2对通信单元，也可大大降低报文传递时间。可以预见的是，如果在一层网络上有3对通信单元，则优化后报文传递时间将更少。

表1：优化前后报文个数对照

	CM1046<>COM65	CM1047<>COM66
			优化前报文个数	42	23
优化后报文个数	17	18

基于上述核电站通讯系统，本发明实施例提供了一种核电站通讯方法，汽轮机发电机控制系统和全厂数字化控制系统通过一层网络和二层网络进行通信，在一层网络上，汽轮机发电机控制系统和全厂数字化控制系统通过至少三对通信单元进行数据传递。

进一步地，本发明实施例中，汽轮机发电机控制系统和全厂数字化控制系统的通信单元在一层网络上通过报文形式传递数据时，在不连续的报文之间加入空数据，以使多个报文合并为一个报文进行传递。

进一步地，本发明实施例中，汽轮机发电机控制系统和全厂数字化控制系统通过一层网络所传递的数据包括两个控制系统之间的指令、反馈信号及中间过程量。

进一步地，本发明实施例中，在二层网络上，汽轮机发电机控制系统和全厂数字化控制系统通过至少一对通信单元进行数据的发送和接收。

进一步地，本发明实施例中，在二层网络上，汽轮机发电机控制系统的通信单元为通讯网关主机端，向全厂数字化控制系统的通信单元发送带时间标签的数据，包括报警和历史数据；

全厂数字化控制系统的通信单元为通讯网关客户端，接收通讯网关主机端发送的数据。

本发明通过在汽轮机发电机控制系统和全厂数字化控制系统的一层网络上，通过至少3对通信单元来传递两个控制系统之间的数据。可明显降低汽轮机发电机控制系统和全厂数字化控制系统之间的通讯延时，提高全厂数字化控制系统对汽轮机和发电机监控的实时性，保证了核电机组的安全可靠运行。

另外，在一层网络上的通信单元还用于在以报文形式传递数据时，在不连续的报文之间加入空数据使多个报文合并为一个报文进行传递，从而减少报文的个数，有效降低报文传递时间。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种核电站通讯系统，包括汽轮机和发电机、汽轮机发电机控制系统和全厂数字化控制系统，所述汽轮机发电机控制系统与汽轮机和发电机连接；所述汽轮机发电机控制系统和全厂数字化控制系统通过一层网络和二层网络通信连接，以实现所述全厂数字化控制系统对所述汽轮机和发电机的监视、操控和记录,其特征在于，

在所述一层网络上，所述汽轮机发电机控制系统和所述全厂数字化控制系统均包括至少三对通信单元，用于传递两个控制系统之间的数据。

2.根据权利要求1所述的核电站通讯系统，其特征在于，在所述一层网络上的通信单元还用于在以报文形式传递数据时，在不连续的报文之间加入空数据使多个报文合并为一个报文进行传递。

3.根据权利要求2所述的核电站通讯系统，其特征在于，在所述一层网络上的通信单元所传递的数据包括两个控制系统之间的指令、反馈信号及中间过程量。

4.根据权利要求3所述的核电站通讯系统，其特征在于，在所述二层网络上，所述汽轮机发电机控制系统和所述全厂数字化控制系统均包括至少一对通信单元。

5.根据权利要求4所述的核电站通讯系统，其特征在于，在所述二层网络上，汽轮机发电机控制系统的通信单元为通讯网关主机端，用于发送数据；全厂数字化控制系统的通信单元为通讯网关客户端，用于接收所述通讯网关主机端发送的数据。

6.一种核电站通讯方法，汽轮机发电机控制系统和全厂数字化控制系统通过一层网络和二层网络进行通信，以实现所述全厂数字化控制系统对所述汽轮机和发电机的监视、操控和记录,其特征在于，

在所述一层网络上，汽轮机发电机控制系统和全厂数字化控制系统通过至少三对通信单元进行数据传递。

7.根据权利要求6所述的通讯方法，其特征在于，所述汽轮机发电机控制系统和所述全厂数字化控制系统的通信单元在所述一层网络上通过报文形式传递数据时，在不连续的报文之间加入空数据，以使多个报文合并为一个报文进行传递。

8.根据权利要求7所述的通讯方法，其特征在于，所述汽轮机发电机控制系统和所述全厂数字化控制系统通过所述一层网络所传递的数据包括两个控制系统之间的指令、反馈信号及中间过程量。

9.根据权利要求8所述的通讯方法，其特征在于，在二层网络上，所述汽轮机发电机控制系统和所述全厂数字化控制系统通过至少一对通信单元进行数据的发送和接收。

10.根据权利要求9所述的通讯方法，其特征在于，在所述二层网络上，所述汽轮机发电机控制系统的通信单元为通讯网关主机端，向所述全厂数字化控制系统的通信单元发送带时间标签的数据，包括报警和历史数据；

所述全厂数字化控制系统的通信单元为通讯网关客户端，接收所述通讯网关主机端发送的数据。