CN108762170A - 核电站安全级模拟量设备接口装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于核电站仪控系统的技术领域，为了解决现有技术中设备接口装置存在的仅支持两路控制信号的技术问题，本发明提供一种核电站安全级模拟量设备接口装置及其控制方法，所述装置包括：第一开关，第一开关的第一信号接收端与第一控制系统连接，第一开关的第二信号接收端与第二控制系统连接；第二开关，第二开关的第一信号接收端接收与第一开关的输出端连接，第二开关的第二信号接收端与第三控制系统连接；并且第二开关的信号输出端与现场设备连接；第一开关和第二开关分别只能导通一个信号接收端，使得现场设备能够接收第一控制系统、第二控制系统或者第三控制系统中一个控制系统的输入信号。因此，能够支持至少三路控制信号勿扰切换。

Description

核电站安全级模拟量设备接口装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及核电站仪控系统的技术领域，尤其涉及一种核电站安全级模拟量设备接口装置及其控制方法。

背景技术

核电站仪控系统中，为了应对软件共因故障，在设计中会针对性的设计多样性驱动系统，或者对于一些重要的设备单独设置手动操作模式。

例如，图1为CPR1000核电控制系统(中国广核集团推出的中国改进型百万千瓦级压水堆核电技术方案)中某阀门的控制方案，阀门通常情况下，由DCS控制，当DCS出现共因故障时，为了保证设备的可控性，需要切换到手操器控制。正常情况下，现场阀门由DCS控制(设备接口装置中的开关处于实线位置)，当DCS出现故障时，操作员通过手操器进行切换，由手操器进行现场设备的控制(设备接口装置中的开关处于虚线位置)，控制方式的切换功能由设备接口装置实现。设备接口装置的作用为：当接收到的手操器的切换指令时，进行控制方式切换，并输出4～20mA信号，进而驱动现场设备。

发明人在实现本发明的过程中发现：图1这类设备接口装置仅能接收两路控制信号，不适用于控制信号为三路的情况；对于控制信号三路以上的情况，目前没有专用的设备接口装置可以实现该功能，由于三路以上的控制需要考虑不同回路间的无扰切换情况，如果采用继电器等硬件设备来实现，存在工程实施复杂、不易于维护的问题，同时存在信号切换过程精度不高的问题，影响对设备的平滑调节。

发明内容

为了解决现有技术中设备接口装置存在的仅支持两路控制信号的技术问题，本发明提供一种核电站安全级模拟量设备接口装置及其控制方法，能够支持至少三路控制信号勿扰切换。

为了实现上述目的，本发明提供的技术方案包括：

本发明一方面提供一种核电站安全级模拟量设备接口装置，其特征在于，包括：

第一开关，所述第一开关的第一信号接收端与第一控制系统连接，用于接收所述第一控制系统的输入信号，所述第一开关的第二信号接收端与第二控制系统连接，用于接收所述第二控制系统的输入信号；

第二开关，所述第二开关的第一信号接收端接收与所述第一开关的输出端连接，用于接收所述第一开关的输出信号，所述第二开关的第二信号接收端与第三控制系统连接，用于接收所述第三控制系统的输入信号；并且所述第二开关的信号输出端与现场设备连接；

所述第一开关和所述第二开关分别只能导通一个信号接收端，使得所述现场设备能够接收所述第一控制系统、所述第二控制系统或者所述第三控制系统中一个控制系统的输入信号。

本发明实施例优选地实施方式中，所述第一开关和所述第二开关采用热备份的无源电流隔离技术隔离输出。

本发明实施例优选地实施方式中，所述核电站安全级模拟量设备接口装置按照预定的指令顺序导通所述第一开关与所述第二开关中的信号接收端，所述预定的指令顺序为所述第三控制信号所在信号接收端的导通优先于所述第二控制信号所在信号接收端的导通，所述第二控制信号所在信号接收端的导通优先于所述第一控制信号所在信号接收端的导通。

本发明实施例优选地实施方式中，上述装置还包括：与所述第二控制信号所在的第二控制系统和所述第一开关连接的第一切换指令输入端，与所述第三控制信号所在的第三控制系统和所述第二开关连接的第二切换指令输入端；以及与所述第一切换指令输入端、所述第二切换指令输入端连接的切换指令状态输出端。

本发明实施例优选地实施方式中，上述装置还包括：所述第二开关的输出端还包括分别与所述第一控制信号对应的第一控制系统、所述第二控制信号对应的第二控制系统和所述第三控制信号对应的第三控制系统连接的设备状态反馈端子。

本发明另一方面还提供一种核电站安全级模拟量设备接口装置的控制方法，其特征在于，包括：

S1、第一开关的第一信号接收端与第一控制系统连接，用于接收所述第一控制系统的输入信号，所述第一开关的第二信号接收端与第二控制系统连接，用于接收所述第二控制系统的输入信号；

S2、第二开关的第一信号接收端接收与所述第一开关的输出端连接，用于接收所述第一开关的输出信号，所述第二开关的第二信号接收端与第三控制系统连接，用于接收所述第三控制系统的输入信号；所述第二开关的信号输出端与现场设备连接；

S3、所述第一开关和所述第二开关分别只能导通一个信号接收端，使得所述现场设备能够接收所述第一控制系统、所述第二控制系统或者所述第三控制系统中一个控制系统的输入信号。

本发明实施例优选地实施方式中，所述第一开关和所述第二开关采用热备份的无源电流隔离技术隔离输出。

本发明实施例优选地实施方式中，所述方法还包括：所述核电站安全级模拟量设备接口装置接收预定的指令顺序，来导通所述第一开关与所述第二开关中的信号接收端；所述预定的指令顺序为所述第三控制信号所在信号接收端的导通优先于所述第二控制信号所在信号接收端的导通，所述第二控制信号所在信号接收端的导通优先于所述第一控制信号所在信号接收端的导通。

本发明实施例优选地实施方式中，所述方法还包括：接收与所述第二控制信号所在的第二控制系统的切换指令，控制所述第一开关在所述第一开关的第一信号接收端与所述第一开关的第二信号接收端之间的导通切换；接收与所述第三控制信号所在的第三控制系统的切换指令，控制所述第二开关在所述第二开关的第一信号接收端与所述第二开关的第二信号接收端之间的导通切换；并且将所述第一切换指令输入端、所述第二切换指令输入端对应的切换指令分别反馈至所述第一控制系统、所述第二控制系统和所述第三控制系统。

本发明实施例优选地实施方式中，所述方法还包括：通过与所述第二开关的输出端别连接的设备状态反馈端子，分别向所述第一控制信号对应的第一控制系统、所述第二控制信号对应的第二控制系统和所述第三控制信号对应的第三控制系统反馈设备状态信息。

采用本发明实施例提供的上述技术方案，可以至少获得以下有益效果中的一种：

1、可以支持三种控制系统信号的输入，并能够在三路控制系统的控制信号之间无扰切换；并且还可以根据实际需求在第二开关和接口装置输出端之间设置更多类似第二开关的开关，用来接收更多个控制系统的控制系统。

2、接口装置可以实现三路信号的优先级管理，可以更好满足核电站中不同等级安全控制需求。

3、采用热备份的无源电流隔离技术隔离输出，切换精度高，减少由于切换精度损失造成设备控制扰动。

4、在现有技术中增加开关和逻辑判断，既可以实现三路以上信号的控制管理，也无需复杂的继电器等控制电路；工程实施简单，而且后续工程项目维护方便。

发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书变得显而易见，或者通过实施本发明的技术方案而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构和/或流程来实现和获得。

附图说明

图1为本现有技术中一种核电站用设备接口装置与控制系统之间的电路示意图。

图2为本发明实施例提供的一种核电站安全级模拟量设备接口装置与控制系统之间的电路示意图。

图3为本发明实施例提供的另一种核电站安全级模拟量设备接口装置与控制系统之间的电路示意图。

图4为发明实施例提供的一种核电站安全级模拟量设备接口装置的控制方法的流程图。

图5为本发明实施例提供的一种电站模拟量调节阀对应的模拟量设备接口装置与控制系统之间的电路示意图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，这些具体的说明只是让本领域普通技术人员更加容易、清晰理解本发明，而非对本发明的限定性解释；并且只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

另外，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组控制器可执行指令的控制系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

下面通过附图和具体实施例，对本发明的技术方案进行详细描述：

实施例

如图2所示，本实施例提供了一种核电站安全级模拟量设备接口装置，能够同时支持3路输入信号的无扰切换，并具有状态指示功能，具体地：

设备接口装置100同时与第一系统(也称第一控制系统)210、第二系统(也称第二控制系统)220、第三系统(也称第三控制系统)230通过线路连接。第一系统210可以通过线路111输入4-20mA的输入信号，并可以通过线路112、线路113分别接收设备接口装置反馈的4-20mA反馈信号和状态指示信号；例如，正常工作时，设备接口装置100接收来自第一系统的输入信号，进行现场设备控制，并将控制信号(4～20mA)分别反馈到第一系统210、第二系统220、第三系统230。第二系统220可以通过线路121、线路122分别输入切换指令和4-20mA的输入信号，并可以通过线路123、线路124分别接收设备接口装置反馈的4-20mA反馈信号和状态指示信号；例如，当第一系统210出现故障时，由第二系统220发送切换指令，实现第一系统220对现场设备进行控制，并将控制信号(4～20mA)反馈到第一系统210、第二系统220、第三系统230，同时将第二系统220的控制状态送往第一系统210、第二系统220、第三系统230进行状态显示。第三系统230可以通过线路231、线路232分别输入切换指令和4-20mA的输入信号，并可以通过线路233、线路234分别接收设备接口装置反馈的4-20mA反馈信号和状态指示信号；例如，当第一系统210和第二系统220同时出现故障时，由第三系统230发送切换指令，实现第三系统230对现场设备的控制，并将控制信号(4～20mA)反馈到第一系统210、第二系统220、第三系统230，同时将第三系统230的控制状态送往第一系统210、第二系统220、第三系统230进行状态显示。

因此，本实施例提供的核电站安全级模拟量设备接口装置，可以支持三种控制系统信号的输入，并能够在三路控制系统的控制信号之间无扰切换；并且还可以根据实际需求在第二开关和接口装置输出端之间设置更多类似第二开关的开关，用来接收更多个控制系统的控制系统。

为了实现上述目的，下面结合图3进行具体说明：如图3所示，本实施例提供一种核电站安全级模拟量设备接口装置100，该模拟量设备接口装置100包括：

第一开关140，第一开关140的第一信号接收端与第一控制系统210连接，用于接收第一控制系统210的输入信号(如图3中线路111所示)，第一开关140的第二信号接收端与第二控制系统220连接，用于接收第二控制系统220的输入信号(如图3中线路122所示)。

第二开关150，第二开关150的第一信号接收端接收与第一开关140的输出端连接，用于接收第一开关140的输出信号；例如，在第一控制系统210或第二控制系统220控制现场设备300的时候，将第一控制系统210或第二控制系统220输入的信号通过第二开关150传输至现场设备。第二开关150的第二信号接收端与第三控制系统230连接，用于接收第三控制系统230的输入信号；并且第二开关150的信号输出端与现场设备300连接；

第一开关140和第二开关150分别只能导通一个信号接收端，使得现场设备300能够接收第一控制系统210、第二控制系统或者第三控制系统中一个控制系统的输入信号。

优选地实施方式，第一开关140和第二开关150采用单刀双掷开关，这样第一开关140、第二开关150就只能选择性的导通一个端子；竟然保证现场设备能够接收第一控制系统210、第二控制系统或者第三控制系统中一个控制系统的输入信号。

本实施例优选地实施方式中，第一开关140和第二开关150采用热备份的无源电流隔离技术隔离输出。因此，切换精度高，减少由于切换精度损失造成设备控制扰动。即本实施例提供的设备接口装置的切换经过热备份的无源电流隔离技术(电流隔离模块)隔离输出实现，该实现方式具有切换精度高特点，保证切换过程中对设备的平滑调节，减少由于设备切换过程精度损失造成设备控制的扰动。

本实施例优选地实施方式中，核电站安全级模拟量设备接口装置100按照预定的指令顺序导通第一开关140与第二开关150中的信号接收端，预定的指令顺序为第三控制信号所在信号接收端的导通优先于第二控制信号所在信号接收端的导通，第二控制信号所在信号接收端的导通优先于第一控制信号所在信号接收端的导通。需要说明的是，执行预定的指令顺序的具体方式，可以通过在核电站安全级模拟量设备接口装置中设置一个与第一开关140和第二开关150连接的控制器，也可以将该控制器设置在与设备接口装置相互独立外部硬件中，本实施例不对其做具体限定，这些不同的实施方式都属于本实施例的保护范围。

本实施例优选地实施方式中，上述模拟量设备接口装置100还包括：与第二控制信号所在的第二控制系统和第一开关连接的第一切换指令输入端，与第三控制信号所在的第三控制系统和第二开关连接的第二切换指令输入端。这些切换指令输入端可以更好地执行上述对第一开关和第二开关导通优先级顺序的控制；例如，模拟量设备接口接口装置100根据切换指令优选对应的指令控制开关的导通状态，进而控制用哪个控制系统来控制现场设备300，本实施例中输出指令的优先级为：第三控制系统230的驱动指令＞第二控制系统220的驱动指令＞第一控制系统210的驱动指令。

进一步优选地，第一切换指令输入端分别通过线路141、线路142、线路143与第一系统210、第二系统220、第三系统230连接，用于反馈切换指示信号。第二切换指令输入端还分别通过线路151、线路152、线路153与第一系统210、第二系统220、第三系统230连接，也用于反馈切换指示信号；这样所有的系统都可以知晓当前设备接口装置100是受哪个控制系统的控制。其中，本是实施例中线路141、线路142、线路143、线路151、线路152、线路153分别为干接点的线路，但是本领域技术人员将本实施例提供的设备接口装置一个用于不同现场设备、控制系统时，还可以将干接点的线路设置为其他通讯线路；本实施例不对其做具体限定，这些不同的实施方式都属于本实施例的保护范围。

本实施例优选地实施方式中，上述模拟量设备接口装置100还包括：第二开关的输出端还包括分别与第一控制信号对应的第一控制系统、第二控制信号对应的第二控制系统和第三控制信号对应的第三控制系统连接的设备状态反馈端子161-163。这样设备接口装置100是否接收到控制系统的输入参数就可以被三个控制系统都知晓。

因此，可以支持三种控制系统信号的输入，并能够在三路控制系统的控制信号之间无扰切换；并且还可以根据实际需求在第二开关和接口装置输出端之间设置更多类似第二开关的开关，用来接收更多个控制系统的控制系统。进一步地，由于接口装置可以实现三路信号的优先级管理，可以更好满足核电站中不同等级安全控制需求。另外，本实施例提供的技术方案在现有技术中增加开关和逻辑判断，既可以实现三路以上信号的控制管理，也无需复杂的继电器等控制电路；工程实施简单，而且后续工程项目维护方便。

另外，上述实施方式中，模拟量设备接口装置100与外部系统的接口为硬接线的方式，当然实际过程中可以根据接口系统平台特点的不同，可以用通讯的方式替代。

如图4所示，本实施例还提供一种核电站安全级模拟量设备接口装置的控制方法，该控制方法包括：

S110、第一开关的第一信号接收端与第一控制系统连接，用于接收第一控制系统的输入信号，第一开关的第二信号接收端与第二控制系统连接，用于接收第二控制系统的输入信号；

S120、第二开关的第一信号接收端接收与第一开关的输出端连接，用于接收第一开关的输出信号，第二开关的第二信号接收端与第三控制系统连接，用于接收第三控制系统的输入信号；第二开关的信号输出端与现场设备连接；

S130、第一开关和第二开关分别只能导通一个信号接收端，使得现场设备能够接收第一控制系统、第二控制系统或者第三控制系统中一个控制系统的输入信号。

其中，第一开关和第二开关在具体执行切换动作和输入、输出信号的过程，和图相同，并且能够起到相同的技术效果，在此不再赘述。

本实施例优选地，上述方法中，第一开关和第二开关采用热备份的无源电流隔离技术隔离输出。

本实施例优选地实施方式中，上述方法还包括：核电站安全级模拟量设备接口装置接收预定的指令顺序，来导通第一开关与第二开关中的信号接收端；预定的指令顺序为第三控制信号所在信号接收端的导通优先于第二控制信号所在信号接收端的导通，第二控制信号所在信号接收端的导通优先于第一控制信号所在信号接收端的导通。

本实施例优选地实施方式中，上述方法还包括：接收与第二控制信号所在的第二控制系统的切换指令，控制第一开关在第一开关的第一信号接收端与第一开关的第二信号接收端之间的导通切换；接收与第三控制信号所在的第三控制系统的切换指令，控制第二开关在第二开关的第一信号接收端与第二开关的第二信号接收端之间的导通切换；并且将第一切换指令输入端、第二切换指令输入端对应的切换指令分别反馈至第一控制系统、第二控制系统和第三控制系统。

本实施例优选地实施方式中，上述方法还包括：通过与第二开关的输出端别连接的设备状态反馈端子，分别向第一控制信号对应的第一控制系统、第二控制信号对应的第二控制系统和第三控制信号对应的第三控制系统反馈设备状态信息。

需要说明的是，上述第一、第二、第三仅仅是为了区别不同系统、开关、信号等，并非对其做大小限制，本领域技术人员还可以将这些不同的系统、开关、信号的序号进行调换。而且本实施例中的设备驱动指令优先级顺序不限于上述图3和上述相关内容记载的顺序，还可以通过电路的调整，实现不同的优先级顺序。

下面结合图5，以某核电站模拟量调节阀为例进行说明：RPS(反应堆保护系统)系统1210正常时，该阀门1300由RPC系统1210进行调节控制。当RPC系统1210出现故障时，操作员手动将系统切换到由DAC(多样化驱动控制柜)系统1220控制，然后通过操作DHP模拟量手操器1240对阀门进行调节，模拟量设备接口装置1000将输出电流信号(4～20mA)反馈到DAC系统1220，在DHP模拟量手操器1240上进行显示。当RPS系统1210和DAC系统1220都不可用时，操作员手动将系统切换到由SAC(严重事故控制柜)系统1230控制，然后通过操作DHP模拟量手操器1250对阀门进行调节，模拟量设备接口装置1000将输出电流信号(4～20mA)反馈到SAC系统1230，在DHP模拟量手操器1250上进行显示。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后需要说明的是，上述说明仅是本发明的最佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，都可利用上述揭示的做法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和简单的替换等，这些都属于本发明技术方案保护的范围。

Claims (10)

1.一种核电站安全级模拟量设备接口装置，其特征在于，包括：

第一开关，所述第一开关的第一信号接收端与第一控制系统连接，用于接收所述第一控制系统的输入信号，所述第一开关的第二信号接收端与第二控制系统连接，用于接收所述第二控制系统的输入信号；

第二开关，所述第二开关的第一信号接收端接收与所述第一开关的输出端连接，用于接收所述第一开关的输出信号，所述第二开关的第二信号接收端与第三控制系统连接，用于接收所述第三控制系统的输入信号；并且所述第二开关的信号输出端与现场设备连接；

所述第一开关和所述第二开关分别只能导通一个信号接收端，使得所述现场设备能够接收所述第一控制系统、所述第二控制系统或者所述第三控制系统中一个控制系统的输入信号。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一开关和所述第二开关采用热备份的无源电流隔离技术隔离输出。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述核电站安全级模拟量设备接口装置按照预定的指令顺序导通所述第一开关与所述第二开关中的信号接收端，所述预定的指令顺序为所述第三控制信号所在信号接收端的导通优先于所述第二控制信号所在信号接收端的导通，所述第二控制信号所在信号接收端的导通优先于所述第一控制信号所在信号接收端的导通。

4.根据权利要求1-3中任意一种所述的装置，其特征在于，还包括：与所述第二控制信号所在的第二控制系统和所述第一开关连接的第一切换指令输入端，与所述第三控制信号所在的第三控制系统和所述第二开关连接的第二切换指令输入端；以及与所述第一切换指令输入端、所述第二切换指令输入端连接的切换指令状态输出端。

5.根据权利要求1-3中任意一种所述的装置，其特征在于，所述第二开关的输出端还包括分别与所述第一控制信号对应的第一控制系统、所述第二控制信号对应的第二控制系统和所述第三控制信号对应的第三控制系统连接的设备状态反馈端子。

6.一种核电站安全级模拟量设备接口装置的控制方法，其特征在于，包括：

S1、第一开关的第一信号接收端与第一控制系统连接，用于接收所述第一控制系统的输入信号，所述第一开关的第二信号接收端与第二控制系统连接，用于接收所述第二控制系统的输入信号；

S2、第二开关的第一信号接收端接收与所述第一开关的输出端连接，用于接收所述第一开关的输出信号，所述第二开关的第二信号接收端与第三控制系统连接，用于接收所述第三控制系统的输入信号；所述第二开关的信号输出端与现场设备连接；

S3、所述第一开关和所述第二开关分别只能导通一个信号接收端，使得所述现场设备能够接收所述第一控制系统、所述第二控制系统或者所述第三控制系统中一个控制系统的输入信号。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一开关和所述第二开关采用热备份的无源电流隔离技术隔离输出。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括：所述核电站安全级模拟量设备接口装置接收预定的指令顺序，来导通所述第一开关与所述第二开关中的信号接收端；所述预定的指令顺序为所述第三控制信号所在信号接收端的导通优先于所述第二控制信号所在信号接收端的导通，所述第二控制信号所在信号接收端的导通优先于所述第一控制信号所在信号接收端的导通。

9.根据权利要求6-8中任意一种所述的方法，其特征在于，还包括：接收与所述第二控制信号所在的第二控制系统的切换指令，控制所述第一开关在所述第一开关的第一信号接收端与所述第一开关的第二信号接收端之间的导通切换；接收与所述第三控制信号所在的第三控制系统的切换指令，控制所述第二开关在所述第二开关的第一信号接收端与所述第二开关的第二信号接收端之间的导通切换；并且将所述第一切换指令输入端、所述第二切换指令输入端对应的切换指令分别反馈至所述第一控制系统、所述第二控制系统和所述第三控制系统。

10.根据权利要求6-8中任意一种所述的方法，其特征在于，还包括：通过与所述第二开关的输出端别连接的设备状态反馈端子，分别向所述第一控制信号对应的第一控制系统、所述第二控制信号对应的第二控制系统和所述第三控制信号对应的第三控制系统反馈设备状态信息。