CN104007758B - 核电站分布式控制系统中网关通讯异常自诊断方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种核电站分布式控制系统中网关通讯异常自诊断方法及系统,该网关通讯异常自诊断方法包括:分布式控制系统产生第一检测信号,并通过网关传送到第三方系统;分布式控制系统从第三方系统采集第二检测信号,第二检测信号为第三方系统所接收的第一检测信号;在第一检测信号和第二检测信号为脉冲信号时,分布式控制系统计算第一检测信号和第二检测信号的间隔时间;分布式控制系统在判断所计算的间隔时间大于设定值时,发出报警信号,所述设定值的范围为2-3s。实施本发明的技术方案,有效、持续监测网关的状态和数据通讯情况,且对网络通讯延迟时间的长短进行判断,并在第一时间对出现的网关异常进行报警。
Description
技术领域
本发明涉及核电领域,尤其是涉及一种核电站分布式控制系统中网关通讯异常自诊断方法及系统。
背景技术
核电站DCS(Distributed Control System,分布式控制系统)系统(非安全级(Non-safety Classification,NC)和安全相关级(Satety-Related,SR))与第三方系统(例如包括:汽机监视与调节系统、反应堆控制棒系统、反应堆保护或紧急停堆系统、电厂辐射监测系统、火警探测系统以及LOCA(Loss OfCoolant Accident,冷却剂事故损失)监测系统等)数据交换普遍采用网关的通讯方式。在实际工程中,网关通信的速率并不是保持不变的,由于通讯负荷变化、网关内存变化等因素的影响常会导致网关的通讯速率也处于波动状态。而现有核电站分布式控制系统中,无法对网络通讯的延迟时间的长短进行判断。在实际工程中,控制信号网络延时会对分布式控制系统的精准、快速控制以及重大设备参数的监测造成比较大的影响。
核电站采用的分布式控制系统网络常见的实现方式如图1所示,其主要分为电厂总线和终端总线,控制柜通过通讯模块直接连接到电厂总线,第三方系统则通过网关连接到电厂总线。分布式控制系统可通过网关和第三方系统进行数据通讯,并将之前定义好的特定数据类型上传至电厂总线上实现数据的交换,部分数据还可以通过过程服务器上传至终端总线,通过操作员站实现对第三方系统的监视和操作。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于,针对现有技术中的上述无法对网络通讯的延迟时间的长短进行判断的缺陷,提供一种核电站分布式控制系统中网关通讯异常自诊断方法及系统,能对网络通讯的延迟时间的长短进行判断。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:构造一种核电站分布式控制系统中网关通讯异常自诊断方法,所述网关通讯异常自诊断方法包括:
S1.分布式控制系统产生第一检测信号,并通过网关传送到第三方系统;
S2.分布式控制系统从第三方系统采集第二检测信号,所述第二检测信号为第三方系统所接收的第一检测信号;
S3.在所述第一检测信号和所述第二检测信号为脉冲信号时,分布式控制系统计算所述第一检测信号和所述第二检测信号的间隔时间;
S4.分布式控制系统在判断所计算的间隔时间大于设定值时,发出报警信号,所述设定值的范围为2-3s。
优选地,在本发明所述的核电站分布式控制系统中网关通讯异常自诊断方法中,在所述步骤S3之后,还包括:
S5.分布式控制系统显示所述间隔时间。
优选地,在本发明所述的核电站分布式控制系统中网关通讯异常自诊断方法中,所述步骤S2和所述步骤S3之间还包括:
S6.判断所述第一检测信号和所述第二检测信号为脉冲信号或斜波信号,若为脉冲信号,则执行步骤S3;若为斜波信号,则执行步骤S7;
S7.将所述斜波信号转换为脉冲信号,然后执行步骤S3。
优选地,在本发明所述的核电站分布式控制系统中网关通讯异常自诊断方法中,所述步骤S3包括:
S31.当判断所述第一检测信号的上升沿到达时,计时器开始计时;当判断所述第二检测信号的上升沿到达时,计时器停止计时;
S32.将计时器的计时时间确定为间隔时间。
优选地,在本发明所述的核电站分布式控制系统中网关通讯异常自诊断方法中,在所述步骤S31中,若判断所述第一检测信号与所述第二检测信号的上升沿同时到达,计时器不计时。
本发明还构造一种核电站分布式控制系统中网关通讯异常自诊断系统,包括:
发送模块,用于产生第一检测信号,并通过网关传送到第三方系统;
采集模块,用于从第三方系统采集第二检测信号,所述第二检测信号为第三方系统所接收的第一检测信号;
分别连接于所述发送模块和所述采集模块的计算模块,用于在所述第一检测信号和所述第二检测信号为脉冲信号时,计算所述第一检测信号和所述第二检测信号的间隔时间;
连接于所述计算模块的报警模块,用于在所计算的间隔时间大于设定值时,发出报警信号,所述设定值的范围为2-3s。
优选地,在本发明所述的核电站分布式控制系统中网关通讯异常自诊断系统中,所述网关通讯异常自诊断系统还包括:
连接于所述计算模块的显示模块,用于显示所述间隔时间。
优选地,在本发明所述的核电站分布式控制系统中网关通讯异常自诊断系统中,所述网关通讯异常自诊断系统还包括:
分别连接于所述发送模块和所述采集模块的信号判断模块,用于判断所述第一检测信号和所述第二检测信号为脉冲信号或斜波信号;
分别连接于所述信号判断模块和所述计算模块的信号处理模块,用于在所述第一检测信号和所述第二检测信号为斜波信号时,将所述斜波信号转换为脉冲信号。
优选地,在本发明所述的核电站分布式控制系统中网关通讯异常自诊断系统中,所述计算模块包括:
第一上升沿判断单元、第二上升沿判断单元和计时器,其中,
所述第一上升沿判断单元的输入端接入来自所述发送模块的所述第一检测信号,所述第二上升沿判断单元的输入端接入来自所述采集模块的所述第二检测信号,所述第一上升沿判断单元和所述第二上升沿判断单元的输出端分别接所述计时器的控制端,所述计时器的输出端输出间隔时间。
优选地,在本发明所述的核电站分布式控制系统中网关通讯异常自诊断系统中,所述计算模块还包括:反相器、与门、或门、RS触发器及用于接收复位信号的复位开关,其中,所述复位开关的输出端连接所述或门的第一输入端,所述或门的第二输入端连接所述第二上升沿判断单元的输出端,所述或门的输出端连接所述RS触发器的复位端;所述复位开关的输出端还通过所述反相器连接所述与门的第一输入端,所述与门的第二输入端连接所述第一上升沿判断单元的输出端,所述与门的输出端连接所述RS触发器的置位端,所述RS触发器的输出端连接所述计时器的控制端。
实施本发明的技术方案,对于可增加通讯点的第三方系统,分布式控制系统产生一个检测信号,并通过网关传送到第三方系统,然后再从第三方系统采集回来。最后,计算两个信号的间隔时间,并判断该间隔时间是否超出设定值。这可以有效、持续监测网关的状态和数据通讯情况,且对网络通讯延迟时间的长短进行判断,并在第一时间对出现的网关异常进行报警,以及时地进行人为干预,避免异常和故障的扩大化,保证核电机组的安全稳定。
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是核电站分布式控制系统网络的示意图;
图2是本发明核电站分布式控制系统中网关通讯异常自诊断方法实施例一的流程图;
图3是本发明核电站分布式控制系统中网关通讯异常自诊断方法实施例二的流程图;
图4是本发明核电站分布式控制系统中网关通讯异常自诊断系统实施例一的逻辑图;
图5是本发明核电站分布式控制系统中网关通讯异常自诊断系统实施例二的逻辑图;
图6是本发明核电站分布式控制系统中网关通讯异常自诊断系统实施例三的部分逻辑图。
具体实施方式
图2是本发明核电站分布式控制系统中网关通讯异常自诊断方法实施例一的流程图,该网关通讯异常自诊断方法包括:
S1.分布式控制系统产生第一检测信号,并通过网关传送到第三方系统;
S2.分布式控制系统从第三方系统采集第二检测信号,所述第二检测信号为第三方系统所接收的第一检测信号;
S3.在所述第一检测信号和所述第二检测信号为脉冲信号时,分布式控制系统计算所述第一检测信号和所述第二检测信号的间隔时间;
S4.分布式控制系统在判断所计算的间隔时间大于设定值时,发出报警信号,所述设定值的范围为2-3s。
图3是本发明核电站分布式控制系统中网关通讯异常自诊断方法实施例二的流程图,该实施例相比图2所示的实施例,所不同的仅是:在步骤S2和步骤S3之间,还包括步骤S6、S7;在所述步骤S4之后,还包括步骤S5。其中,
S6.判断所述第一检测信号和所述第二检测信号为脉冲信号或斜波信号,若为脉冲信号,则执行步骤S3;若为斜波信号,则执行步骤S7;
S7.将所述斜波信号转换为脉冲信号,然后执行步骤S3。
关于步骤S6、S7,需说明的是,根据核电站分布式控制系统与第三方系统通讯的数据类型,网关可分为只通讯模拟量数据网关、只通讯逻辑量数据网关以及既通讯逻辑量又通讯模拟量数据网关三种类型。对于通讯逻辑量数据网关,一般采用脉冲信号判断法,对于通讯模拟量数据网关,一般采用斜波信号判断法。
另外,步骤S5为分布式控制系统显示所述间隔时间。需说明的是,在该实施例中,步骤S5在步骤S4之后,在其它实施例中,其可以与步骤S4同步执行,只要保证其在步骤S3之后执行即可。
在上述任一实施例中,步骤S3可具体包括:
S31.当判断所述第一检测信号的上升沿到达时,计时器开始计时;当判断所述第二检测信号的上升沿到达时,计时器停止计时;
S32.将计时器的计时时间确定为间隔时间。
而且,在步骤S31中,若判断所述第一检测信号与所述第二检测信号的上升沿同时到达,计时器不计时。这样,可有效避免第一检测信号与第二检测信号的上升沿同时到达时计时器无法响应的状态。
图4是本发明核电站分布式控制系统中网关通讯异常自诊断系统实施例一的逻辑图,该网关通讯异常自诊断系统包括:发送模块10、采集模块20、计算模块30和报警模块40,其中,发送模块10用于产生第一检测信号,并通过网关传送到第三方系统;采集模块20用于从第三方系统采集第二检测信号,所述第二检测信号为第三方系统所接收的第一检测信号;计算模块30分别连接于发送模块10和采集模块20,且用于在所述第一检测信号和所述第二检测信号为脉冲信号时,计算所述第一检测信号和所述第二检测信号的间隔时间;报警模块40连接于计算模块30,且用于在所计算的间隔时间大于设定值时,发出报警信号,设定值的范围为2-3s。
图5是本发明核电站分布式控制系统中网关通讯异常自诊断系统实施例二的逻辑图,该实施例相比图4所示的实施例,所不同的仅是,该实施例的网关通讯异常自诊断系统还包括:显示模块50、信号判断模块60和信号处理模块70,其中,显示模块50连接于计算模块30,且用于显示所述间隔时间。信号判断模块60分别连接于发送模块10和采集模块20,且用于判断所述第一检测信号和所述第二检测信号为脉冲信号或斜波信号,如果为脉冲信号,则直接送入计算模块30进行计算;如果为斜波信号,则先送入信号处理模块70;信号处理模块70分别连接于信号判断模块60和计算模块30,且用于在所述第一检测信号和所述第二检测信号为斜波信号时,将所述斜波信号转换为脉冲信号。该信号处理模块70例如为阈值模块。
图6是本发明核电站分布式控制系统中网关通讯异常自诊断系统实施例三的部分逻辑图,在该实施例中,计算模块包括第一上升沿判断单元U1、第二上升沿判断单元U2、反相器U3、与门U4、或门U5、RS触发器U6、定值单元U7、U8、选择开关U9、计时器U10、判断单元U11及用于接收复位信号D4的复位开关(未示出)。其中,第一上升沿判断单元U1的输入端接入来自发送模块10的第一检测信号D1,第二上升沿判断单元U2的输入端接入来自采集模块20的第二检测信号D2。或门U5的第一输入端接复位开关的输出端,即接入复位信号,或门U5的第二输入端连接第二上升沿判断单元U2的输出端,或门U5的输出端连接RS触发器U6的复位端。与门U4的第一输入端通过反相器U3连接复位开关的输出端,即接入复位信号,与门U4的第二输入端连接第一上升沿判断单元U1的输出端,与门U4的输出端连接RS触发器U6的置位端,RS触发器U6的输出端连接选择开关U9的控制端,选择开关U9的两个输入端分别连接定值单元U7、U8,且定值单元U7、U8分别输出定值1、0。选择开关U9的输出端连接计时器U10的控制端,计时器U10的输出端输出间隔时间,一路信号D6送入显示模块(未示出)进行显示,另一路信号送入判断单元U11,以判断是否大于预设值,并在大于预设值时发出报警信号D5。
下面说明该核电站分布式控制系统中网关通讯异常自诊断系统的工作原理:当分布式控制系统产生第一检测信号D1,并向第三方系统发送,第一上升沿判断单元U1便开始检测第一检测信号D1的上升沿,并在上升沿到达时输出1。而且,在复位开关无按下,即复位信号D4为0时,与门U4输出1,RS触发器U6置1,选择开关U9选择定值单元U7,并向计时器U10输出1,计时器U10开始计时。当分布式控制系统从第三方系统采集到第二检测信号D2后,第二上升沿判断单元U2便开始检测第二检测信号D2的上升沿,并在上升沿到达时输出1。而且,在复位开关无按下,即复位信号D4为0时,或门U5输出1,RS触发器U6置0,选择开关U9选择定值单元U8,并向计时器U10输出0,计时器U10停止计时。此时,计时器U10所输出的计时时间即为间隔时间,间隔时间信号D6送入显示模块(未示出)进行显示,同时,判断单元U11还判断该间隔时间是否大于预设值,若是,则输出报警信号D5。另外,RS触发器U6为复位优先,所以在第一检测信号D1和第二检测信号D2都触发上升沿脉冲信号时,RS触发器U6输出0,计时器U10不计时,此可有效避免第一检测信号D1和第二检测信号D2上升沿同时到达时计时器无法响应的状态。复位开关(未示出)所输出的复位信号D4(为1时)可在系统初始化时恢复初始设置。
最后还需说明的是,若在其它实施例中,计时器U10能识别出RS触发器U6所输出的0、1信号,可省去选择开关U9、定值单元U7、U8,直接将RS触发器U6的输出端接计时器U10的控制端。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改、组合和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的权利要求范围之内。
Claims (10)
1.一种核电站分布式控制系统中网关通讯异常自诊断方法,其特征在于,所述网关通讯异常自诊断方法包括:
S1.分布式控制系统产生第一检测信号,并通过网关传送到第三方系统;
S2.分布式控制系统从第三方系统采集第二检测信号,所述第二检测信号为第三方系统所接收的第一检测信号;
S3.在所述第一检测信号和所述第二检测信号为脉冲信号时,分布式控制系统计算所述第一检测信号和所述第二检测信号的间隔时间;
S4.分布式控制系统在判断所计算的间隔时间大于设定值时,发出报警信号,所述设定值的范围为2-3s。
2.根据权利要求1所述的核电站分布式控制系统中网关通讯异常自诊断方法,其特征在于,在所述步骤S3之后,还包括:
S5.分布式控制系统显示所述间隔时间。
3.根据权利要求1所述的核电站分布式控制系统中网关通讯异常自诊断方法,其特征在于,所述步骤S2和所述步骤S3之间还包括:
S6.判断所述第一检测信号和所述第二检测信号为脉冲信号或斜波信号,若为脉冲信号,则执行步骤S3;若为斜波信号,则执行步骤S7;
S7.将所述斜波信号转换为脉冲信号,然后执行步骤S3。
4.根据权利要求1所述的核电站分布式控制系统中网关通讯异常自诊断方法,其特征在于,所述步骤S3包括:
S31.当判断所述第一检测信号的上升沿到达时,计时器开始计时;当判断所述第二检测信号的上升沿到达时,计时器停止计时;
S32.将计时器的计时时间确定为间隔时间。
5.根据权利要求4所述的核电站分布式控制系统中网关通讯异常自诊断方法,其特征在于,在所述步骤S31中,若判断所述第一检测信号与所述第二检测信号的上升沿同时到达,计时器不计时。
6.一种核电站分布式控制系统中网关通讯异常自诊断系统,其特征在于,包括:
发送模块,用于产生第一检测信号,并通过网关传送到第三方系统;
采集模块,用于从第三方系统采集第二检测信号,所述第二检测信号为第三方系统所接收的第一检测信号;
分别连接于所述发送模块和所述采集模块的计算模块,用于在所述第一检测信号和所述第二检测信号为脉冲信号时,计算所述第一检测信号和所述第二检测信号的间隔时间;
连接于所述计算模块的报警模块,用于在所计算的间隔时间大于设定值时,发出报警信号,所述设定值的范围为2-3s。
7.根据权利要求6所述的核电站分布式控制系统中网关通讯异常自诊断系统,其特征在于,所述网关通讯异常自诊断系统还包括:
连接于所述计算模块的显示模块,用于显示所述间隔时间。
8.根据权利要求6所述的核电站分布式控制系统中网关通讯异常自诊断系统,其特征在于,所述网关通讯异常自诊断系统还包括:
分别连接于所述发送模块和所述采集模块的信号判断模块,用于判断所述第一检测信号和所述第二检测信号为脉冲信号或斜波信号;
分别连接于所述信号判断模块和所述计算模块的信号处理模块,用于在所述第一检测信号和所述第二检测信号为斜波信号时,将所述斜波信号转换为脉冲信号。
9.根据权利要求6所述的核电站分布式控制系统中网关通讯异常自诊断系统,其特征在于,所述计算模块包括:
第一上升沿判断单元、第二上升沿判断单元和计时器,其中,
所述第一上升沿判断单元的输入端接入来自所述发送模块的所述第一检测信号,所述第二上升沿判断单元的输入端接入来自所述采集模块的所述第二检测信号,所述第一上升沿判断单元和所述第二上升沿判断单元的输出端分别接所述计时器的控制端,所述计时器的输出端输出间隔时间。
10.根据权利要求9所述的核电站分布式控制系统中网关通讯异常自诊断系统,其特征在于,所述计算模块还包括:反相器、与门、或门、RS触发器及用于接收复位信号的复位开关,其中,所述复位开关的输出端连接所述或门的第一输入端,所述或门的第二输入端连接所述第二上升沿判断单元的输出端,所述或门的输出端连接所述RS触发器的复位端;所述复位开关的输出端还通过所述反相器连接所述与门的第一输入端,所述与门的第二输入端连接所述第一上升沿判断单元的输出端,所述与门的输出端连接所述RS触发器的置位端,所述RS触发器的输出端连接所述计时器的控制端。
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