CN104020758B - 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

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 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种核电站DCS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:分布式控制系统从第三方系统采集检测信号;分布式控制系统对所述检测信号进行处理,以降低所述检测信号的波动幅度;分布式控制系统通过比较处理后的检测信号与设定值来判断网关是否异常;分布式控制系统在判断异常时,进行报警。实施本发明的技术方案,可以有效、持续监测网关的状态和数据通讯情况,第一时间对出现的网关异常进行报警。

Description

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
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(DistributedControlSystem,分布式控制系统)系统(非安全级(Non-safetyClassification,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(LossOfCoolantAccident,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。网关通讯的异常往往对核电机组的控制和监视产生影响,严重会造成重要控制和监视系统的不可用,给核电机组的稳定安全运行埋下重大隐患。而现有核电站分布式控制系统中,网关通讯的异常却无法及时发现。
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及时发现网关通讯的异常的缺陷,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,能及时发现网关通讯的异常。
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,分布式控制系统通过网关与不可增加通讯点的第三方系统进行数据交换,所述网关通讯异常自诊断方法包括:
S1.分布式控制系统从第三方系统采集检测信号;
S2.分布式控制系统对所述检测信号进行处理,以降低所述检测信号的波动幅度;
S3.分布式控制系统通过比较处理后的检测信号与设定值来判断网关是否异常;
S4.分布式控制系统在判断异常时,进行报警。
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包括:
S21.对所述检测信号进行滤波处理;
S22.对滤波处理后的信号进行微分处理;
S23.对微分处理后的信号进行死区处理。
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.分布式控制系统比较处理后的检测信号的绝对值是否等于设定值,而且,所述设定值的范围为0-0.01;若是,则执行步骤S32;若否,则执行步骤S34;
S32.判断等于设定值的持续时间是否大于预设时间,所述预设时间的范围为4-20s,若是,则执行步骤S33;若否,则执行步骤S34;
S33.确定网关存在异常;
S34.确定网关不存在异常。
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,步骤S31和步骤S32之间,还包括:
S35.判断是否接收到闭锁信号,若是,则执行步骤S34;若否,则执行步骤S32。
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,在步骤S4之后,还包括:
若接收到复位信号,则对报警信号进行复位。
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,分布式控制系统通过网关与不可增加通讯点的第三方系统进行数据交换,所述网关通讯异常自诊断系统包括:
采集模块,用于从第三方系统采集检测信号;
连接于所述采集模块的处理模块,用于对所述检测信号进行处理,以降低所述检测信号的波动幅度;
连接于所述处理模块的判断模块,用于通过比较处理后的检测信号与设定值来判断网关是否异常;
连接于所述判断模块的报警模块,用于在判断异常时,进行报警。
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,所述处理模块包括:
滤波单元,用于对所述检测信号进行滤波处理;
连接于所述滤波单元的微分单元,用于对滤波处理后的信号进行微分处理;
连接于所述微分单元的死区单元,用于对微分处理后的信号进行死区处理。
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,所述判断模块包括:
比较单元,用于比较处理后的检测信号的绝对值是否等于设定值,而且,所述设定值的范围为0-0.01;
连接于所述比较单元的延时单元,用于在所述比较单元的比较结果为等于设定值时,判断等于设定值的持续时间是否大于预设时间,所述预设时间的范围为4-20s,若是,则确定网关存在异常,并发出报警信号。
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,所述判断模块还包括与门,所述与门的第一输入端连接所述比较单元的输出端,所述与门的第二输入端接入闭锁信号,所述与门的输出端连接所述延时单元的输入端。
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RS触发器,所述RS触发器的置位端连接所述延时单元的输出端,所述RS触发器的复位端接入复位信号,所述RS触发器的输出端输出报警信号。
实施本发明的技术方案,对于不可增加通讯点的第三方系统,从第三方系统采集检测信号,对其进行处理后,通过将其与设定值进行比较来判断网关是否存在异常,并在判断异常时,发出报警信号。这可以有效、持续监测网关的状态和数据通讯情况,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是图2中步骤S2实施例一的流程图;
图4是图2中步骤S3实施例一的流程图;
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一的逻辑图;
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二的逻辑图;
图7是图6中检测信号经处理模块处理前和处理后的示意图。
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,首先说明的是,分布式控制系统通过网关与第三方系统进行数据交换,而该第三方系统为不可增加通讯点的系统,例如为反应堆保护或紧急停堆系统。也就是说,这些系统除自身正常工作所需要的通讯点外,很难额外增加用于收发检测信号的通讯点,这样,在判断网关通讯是否正常,只能通过对现有通讯点的信号进行处理及判断。
该网关通讯异常自诊断方法包括:
S1.分布式控制系统从第三方系统采集检测信号,在该步骤中,需说明的是,由于该第三方系统为不可增加通讯点的系统,因此,对现有通讯点的信号(即检测信号)的选择要求较高,所选择的通讯点的信号为机组运行期间处于稳定波动状态的信号;
S2.分布式控制系统对所述检测信号进行处理,以降低所述检测信号的波动幅度;
S3.分布式控制系统通过比较处理后的检测信号与设定值来判断网关是否异常;
S4.分布式控制系统在判断异常时,进行报警。
另外,在分布式控制系统判断网关通讯存在异常,并发出报警信号后,若接收到复位信号,则对报警信号进行复位。
图3是图2中步骤S2实施例一的流程图,该步骤S2具体包括:
S21.对所述检测信号进行滤波处理;
S22.对滤波处理后的信号进行微分处理;
S23.对微分处理后的信号进行死区处理,在该步骤中,需说明的是,进行死区处理是考虑标准的延时值,以消除系统计算误差,防止误报警。该标准的延时值是核电站分布式控制系统可容忍的延时值。
图4是图2中步骤S3实施例一的流程图,该步骤S3具体包括:
S31.分布式控制系统比较处理后的检测信号的绝对值是否等于设定值,而且,所述设定值的范围为0-0.01;若是,则执行步骤S32;若否,则执行步骤S34;
S32.判断等于设定值的持续时间是否大于预设时间,所述预设时间的范围为4-20s,若是,则说明网关一直未更新信号,执行步骤S33;若否,则执行步骤S34;
S33.确定网关存在异常;
S34.确定网关不存在异常。
另外,由于采用的通讯点信号都是在机组运行时才会变化的信号(比如主设备的振动信号等),在机组停运过程中会误触发报警,为了克服误报警的现象,需要在机组停运时闭锁该报警,这样,在上述实施例的步骤S31和步骤S32之间,还可包括:
S35.判断是否接收到闭锁信号,若是,则执行步骤S34;若否,则执行步骤S32。需说明的是,该闭锁信号可来自闭锁按钮,机组停运期间手动闭锁误报警;该闭锁信号还可通过判断机组停运的逻辑量点而产生,在停运期间此信号自动闭锁误报警。
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一的逻辑图,首先说明的是,分布式控制系统通过网关与不可增加通讯点的第三方系统进行数据交换。在该实施例中,该网关通讯异常自诊断系统包括依次连接的采集模块10、处理模块20、判断模块30和报警模块40,其中,采集模块10用于从第三方系统采集检测信号;处理模块20用于对所述检测信号进行处理,以降低所述检测信号的波动幅度;判断模块30用于通过比较处理后的检测信号与设定值来判断网关是否异常;报警模块40用于在判断异常时,进行报警。
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二的逻辑图,该网关通讯异常自诊断系统包括依次连接的采集模块10、处理模块20、判断模块30和报警模块(未示出)。其中,处理模块20包括依次连接的滤波单元U21、微分单元U22和死区单元U23,其中,滤波单元U21用于对所述检测信号进行滤波处理;微分单元U22用于对滤波处理后的信号进行微分处理;死区单元U23用于对微分处理后的信号进行死区处理。判断模块30包括比较单元U31、用于输出设定值的定值单元U32、与门U33、延时单元U34和RS触发器U35,其中,比较单元U31用于比较处理后的检测信号的绝对值是否等于设定值,与门U33的第一输入端连接比较单元U31的输出端,与门U33的第二输入端接入闭锁信号D3,与门U33的输出端连接延时单元U34的输入端,延时单元U34的输出端连接RS触发器U35的置位端,RS触发器U35的复位端接入复位信号D4,RS触发器U35的输出端输出报警信号D5。在该实施例中,报警触发逻辑为:
报警信号
其中,UY为处理后的检测信号的幅值,USP为设定值,例如其范围为0-0.01。,t3为预设时间,例如其范围为4-20s。
下面说明该实施例的网关通讯异常自诊断系统的工作原理:采集模块10从第三方系统采集检测信号D1,该检测信号D1依次经滤波单元U21、微分单元U22、死区单元U23处理后,处理后的检测信号为D1′,参照图7,处理后的检测信号为D1′相比处理前,其波动幅度大大降低。定值单元U32输出的定值为0,处理后的检测信号送入比较单元U31进行比较,如果该处理后的检测信号的绝对值等于设定值,则比较单元U31输出1,反正,输出0。在比较单元U31输出1,且闭锁信号D3为1(即无触发闭锁按钮或判断机组在正常运行)时,延时单元U34判断等于设定值的持续时间是否大于预设时间,若是,则使RS触发器置1,以发出报警信号。若手动触发了闭锁按钮,或判断机组停运,此时,闭锁信号D3为0,此时,不管是比较单元U31输出1或0,都不会触发报警。另外,在发出报警信号后,可通过复位开关输入复位信号D4,以复位报警信号。
关于上述实施例,需说明的是,如果在机组停运期间不需要闭锁报警,可不设置与门U33。如果在发出报警信号后,不需要复位该报警信号,可不设置RS触发器U35。
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 (8)

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,分布式控制系统通过网关与不可增加通讯点的第三方系统进行数据交换,其特征在于,所述网关通讯异常自诊断方法包括:
S1.分布式控制系统从第三方系统采集检测信号;
S2.分布式控制系统对所述检测信号进行处理,以降低所述检测信号的波动幅度;
S3.分布式控制系统通过比较处理后的检测信号与设定值来判断网关是否异常;
S4.分布式控制系统在判断异常时,进行报警;
其中,所述步骤S3包括:
S31.分布式控制系统比较处理后的检测信号的绝对值是否等于设定值,而且,所述设定值的范围为0-0.01;若是,则执行步骤S32;若否,则执行步骤S34;
S32.判断等于设定值的持续时间是否大于预设时间,所述预设时间的范围为4-20s,若是,则执行步骤S33;若否,则执行步骤S34;
S33.确定网关存在异常;
S34.确定网关不存在异常。
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,所述步骤S2包括:
S21.对所述检测信号进行滤波处理;
S22.对滤波处理后的信号进行微分处理;
S23.对微分处理后的信号进行死区处理。
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,步骤S31和步骤S32之间,还包括:
S35.判断是否接收到闭锁信号,若是,则执行步骤S34;若否,则执行步骤S32。
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,在步骤S4之后,还包括:
若接收到复位信号,则对报警信号进行复位。
5.一种核电站分布式控制系统中网关通讯异常自诊断系统,分布式控制系统通过网关与不可增加通讯点的第三方系统进行数据交换,其特征在于,所述网关通讯异常自诊断系统包括:
采集模块,用于从第三方系统采集检测信号;
连接于所述采集模块的处理模块,用于对所述检测信号进行处理,以降低所述检测信号的波动幅度;
连接于所述处理模块的判断模块,用于通过比较处理后的检测信号与设定值来判断网关是否异常;
连接于所述判断模块的报警模块,用于在判断异常时,进行报警;
其中,所述判断模块包括:
比较单元,用于比较处理后的检测信号的绝对值是否等于设定值,而且,所述设定值的范围为0-0.01;
连接于所述比较单元的延时单元,用于在所述比较单元的比较结果为等于设定值时,判断等于设定值的持续时间是否大于预设时间,所述预设时间的范围为4-20s,若是,则确定网关存在异常,并发出报警信号。
6.根据权利要求5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,所述处理模块包括:
滤波单元,用于对所述检测信号进行滤波处理;
连接于所述滤波单元的微分单元,用于对滤波处理后的信号进行微分处理;
连接于所述微分单元的死区单元,用于对微分处理后的信号进行死区处理。
7.根据权利要求5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,所述判断模块还包括与门,所述与门的第一输入端连接所述比较单元的输出端,所述与门的第二输入端接入闭锁信号,所述与门的输出端连接所述延时单元的输入端。
8.根据权利要求5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RS触发器,所述RS触发器的置位端连接所述延时单元的输出端,所述RS触发器的复位端接入复位信号,所述RS触发器的输出端输出报警信号。
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