CN110286634A - 一种用于核电厂仪控系统的闭锁控制优选模块 - Google Patents

一种用于核电厂仪控系统的闭锁控制优选模块 Download PDF

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罗琦
汪于迪
吴志强
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Abstract

本发明公开了一种用于核电厂仪控系统的闭锁控制优选模块，输入通道将外部信号同时送入2个CPLD内，2个CPLD各自依据优先级逻辑对外部信号完成优先逻辑运算后输出优先结果；2个CPLD互相交互优先结果，CPLD在获得对侧CPLD的优先结果后与自身的优先结果进行比较，当任意一个CPLD在比较优先结果不一致时，输出闭锁指令给各自对应的网络接口，网络接口从外部获取故障输出值、并将故障输出值与闭锁指令一起发送给输出闭锁，输出闭锁在同时获得闭锁指令和故障输出值时，输出闭锁处于闭锁状态，闭锁CPLD的优先结果不输出，而输出故障输出值给输出通道。

Description

一种用于核电厂仪控系统的闭锁控制优选模块
技术领域
本发明涉及核电技术领域，具体涉及一种用于核电厂仪控系统的闭锁控制优选模块。
背景技术
优选模块是核电厂安全级仪控平台的一个重要组成部分，主要用于驱动专设安全设施及相关支持系统的泵、阀等设备。驱动设备的驱动信号可由多个系统给出，为了防止信号之间的冲突导致被驱动设备动作出现异常，需要优选模块对信号进行优先级判断，确定被驱动设备按照正确的信号执行动作。优选模块不仅提供了对被驱动设备的控制接口，还需要对不同安全等级的自动命令、手动命令进行优先级处理，根据优先级输出驱动命令。
在现有的优选模块技术领域中，为了安全和可靠性，一般优先采用硬逻辑门搭建优先逻辑，这在输入路数较低时，能简单、高效、安全的实现，但在输入路数较多时，若继续采用硬逻辑门搭建，则会导致线路复杂，反而会影响安全性能，因此，此时一般采用CPLD采用编程方法来实现优先逻辑。在现有采用CPLD实现优先逻辑的技术中，为了保证CPLD本身是处于正常工作状态的方法为：采用定期检测的手段，即在一定时间内，将其切换到测试模式，然后外部输入测试信号，若CPLD能输出正确预期的优先结果，则视为CPLD的优先逻辑功能正常，若不能输出正确预期的优先结果，则视为CPLD的优先逻辑功能异常，需要进行检修，而这种保障方法存在一个难以克服的问题，由于检测手段是定期发起的，在检测手段发起前出现CPLD优先逻辑故障时，则无法及时的发现，会导致错误的优先结果被输出，即当优先模块出现故障时，优选模块的输出可能会失去控制，导致被驱动设备产生预期之外的动作，引发安全事故。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于核电厂仪控系统的闭锁控制优选模块，可以智能自动自锁控制，避免在优选模块本身故障的情况下，还继续输出错误的优先结果，避免核事故的发生。
本发明的具体技术方案为：
一种用于核电厂仪控系统的闭锁控制优选模块，
包括1个输入通道、2个预编程的优先级逻辑电路、2个网络接口、1个输出闭锁、1个输出通道，2个预编程的优先级逻辑电路与2个网络接口一一匹配对应；
所述预编程的优先级逻辑电路为复杂可编程逻辑器件CPLD，所述复杂可编程逻辑器件CPLD预编程有优先级逻辑；
所述输入通道将外部信号同时送入2个复杂可编程逻辑器件CPLD内，2个复杂可编程逻辑器件CPLD各自依据优先级逻辑对外部信号完成优先逻辑运算后输出优先结果；
2个复杂可编程逻辑器件CPLD互相交互优先结果，复杂可编程逻辑器件CPLD在获得对侧复杂可编程逻辑器件CPLD的优先结果后与自身的优先结果进行比较，当任意一个复杂可编程逻辑器件CPLD在比较优先结果不一致时，输出闭锁指令给各自对应的网络接口，网络接口从外部获取故障输出值、并将故障输出值与闭锁指令一起发送给输出闭锁，输出闭锁在同时获得闭锁指令和故障输出值时，输出闭锁处于闭锁状态，闭锁复杂可编程逻辑器件CPLD的优先结果不输出，而输出故障输出值给输出通道；当任意一个复杂可编程逻辑器件CPLD在比较优先结果一致时，输出闭锁处于解锁状态，复杂可编程逻辑器件CPLD的优先结果发送给输出闭锁，输出闭锁将复杂可编程逻辑器件CPLD的优先结果发送给输出通道。
在本发明中，CPLD预编程有优先级逻辑，因此其可以通过输入通道用于接收外部多个命令信号，这些信号可能来自不同的设备，在电厂中，外部多个命令信号可能包括来自主控室的自动命令、手动命令，来自紧急控制盘、后备盘的命令，来自多样性系统的命令以及设备上的就地控制命令等。CPLD预编程有优先级逻辑，因此可以按照预先设置的优先级，从输入通道接收到的多个命令信号中选择优先级最高的命令发送到输出通道。输出通道用于向下游的设备如阀门、泵等输出驱动命令。
在本发明中，本发明的革新点在于：设置是双CPLD器件，每个CPLD都正常接收外部信号，在CPLD都正常的情况下，它们的优先结果是相同的，此时输出闭锁处于解锁状态，能正常按照预期的优先逻辑进行核安全控制；为了保持实时安全性能，同时本发明的2个CPLD之间是需要实时交互各自的优先结果，并进行一致性计算的，当任意CPLD出现故障时，则必然会导致2个优先结果不同，此时任意一个CPLD则会发出闭锁指令；在本发明中，通过网络接口携带故障输出值和输出闭锁指令发生给输出闭锁，此时输出闭锁在获得闭锁指令后，将上级的CPLD的优先结果闭锁，不输出上级的CPLD的优先结果，同时让故障输出值代替上级CPLD的优先结果，向输出通道输出故障输出值，从而能在CPLD故障时也能正确输出控制下游的设备。从而形成双CPLD自检比较闭锁控制的优选模块。
优选的方案：本发明可以将所述故障输出值为外部预配置形成，即在外部预先配置好安全的优先结果作为故障输出值，这样在任意CPLD故障时，就能转为预先配置的、安全的优先结果工作状态。
优选的方案：所述故障输出值为上一时刻复杂可编程逻辑器件CPLD输出的有效的优先结果，正常来说，在CPLD故障前，一般前一时刻的信号一般都是正常的信号，因此，为了维持当前控制状态，可以将故障输出值设置为上一时刻CPLD输出的有效的优先结果；这样可以使得当前各个受控设备以上一时刻的状态为准继续正常工作。
优选的方案：故障输出值的出现可以是有2种，一种是被动触发后读取，一种是实时在线。
被动触发后读取的形式为：网络接口从外部获取故障输出值时，需要先判断是否获得闭锁指令，在获得闭锁指令后从外部获取故障输出值。在被动触发形式下，需要先获得闭锁指令，然后再读取故障输出值，但闭锁指令与故障输出值会一通发送到输出闭锁，这种模式存在反应延时，但不会占用网络接口资源。
实时在线为：网络接口从外部获取故障输出值时，无需要先判断是否获得闭锁指令，随时从外部获取故障输出值；在实时在线形式中，输出闭锁能实时的获得故障输出值，只有其在获得闭锁指令时，才触发器闭锁功能，这种模式反应更加瞬速，但需要占用网络接口资源。
上述2种形式可以根据具体的系统特点进行自适应的适配。
优选的，所述输入通道从外部获取21路干触点信号。
优选的，还包括LED状态灯，复杂可编程逻辑器件CPLD与LED状态灯连接，在复杂可编程逻辑器件CPLD输出闭锁指令时，控制LED状态灯点亮。
优选的，为了实现实时在线故障输出值，复杂可编程逻辑器件CPLD需要将其自身的优先结果发生到故障输出值存储部分，再由外部的控制设备输出具体的故障输出值，因此，所述复杂可编程逻辑器件CPLD实时通过网络接口向外部设备发送当前优先结果。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：基于本发明的优选模块，可以使优选模块在自诊断发现故障时能按预先设定的值输出，保证了模块的故障安全，其具有及时安全性能。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1是本发明原理框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例一
如图1所示：
一种用于核电厂仪控系统的闭锁控制优选模块，
在图1中，闭锁控制优选模块有1个输入通道、2个预编程的优先级逻辑电路、2个网络接口、1个输出闭锁、1个输出通道，2个预编程的优先级逻辑电路与2个网络接口一一匹配对应；输入通道外接通过光耦隔离后的多路外部信号；输出通道外接到下游被驱动的泵、阀等设备。闭锁控制优选模块中的优先级逻辑电路还连接有系统电源，系统电源获得外部冗余供电。
所述预编程的优先级逻辑电路为复杂可编程逻辑器件CPLD，所述复杂可编程逻辑器件CPLD预编程有优先级逻辑。
所述输入通道将外部信号同时送入2个复杂可编程逻辑器件CPLD内，2个复杂可编程逻辑器件CPLD各自依据优先级逻辑对外部信号完成优先逻辑运算后输出优先结果。
2个复杂可编程逻辑器件CPLD互相交互优先结果，复杂可编程逻辑器件CPLD在获得对侧复杂可编程逻辑器件CPLD的优先结果后与自身的优先结果进行比较，当任意一个复杂可编程逻辑器件CPLD在比较优先结果不一致时，输出闭锁指令给各自对应的网络接口，网络接口从外部获取故障输出值、并将故障输出值与闭锁指令一起发送给输出闭锁，输出闭锁在同时获得闭锁指令和故障输出值时，输出闭锁处于闭锁状态，闭锁复杂可编程逻辑器件CPLD的优先结果不输出，而输出故障输出值给输出通道；当任意一个复杂可编程逻辑器件CPLD在比较优先结果一致时，输出闭锁处于解锁状态，复杂可编程逻辑器件CPLD的优先结果发送给输出闭锁，输出闭锁将复杂可编程逻辑器件CPLD的优先结果发送给输出通道。
在本发明中，CPLD预编程有优先级逻辑，因此其可以通过输入通道用于接收外部多个命令信号，这些信号可能来自不同的设备，在电厂中，外部多个命令信号可能包括来自主控室的自动命令、手动命令，来自紧急控制盘、后备盘的命令，来自多样性系统的命令以及设备上的就地控制命令等。CPLD预编程有优先级逻辑，因此可以按照预先设置的优先级，从输入通道接收到的多个命令信号中选择优先级最高的命令发送到输出通道。输出通道用于向下游的设备如阀门、泵等输出驱动命令。
在本发明中，本发明的革新点在于：设置是双CPLD器件，每个CPLD都正常接收外部信号，在CPLD都正常的情况下，它们的优先结果是相同的，此时输出闭锁处于解锁状态，能正常按照预期的优先逻辑进行核安全控制；为了保持实时安全性能，同时本发明的2个CPLD之间是需要实时交互各自的优先结果，并进行一致性计算的，当任意CPLD出现故障时，则必然会导致2个优先结果不同，此时任意一个CPLD则会发出闭锁指令；在本发明中，通过网络接口携带故障输出值和输出闭锁指令发生给输出闭锁，此时输出闭锁在获得闭锁指令后，将上级的CPLD的优先结果闭锁，不输出上级的CPLD的优先结果，同时让故障输出值代替上级CPLD的优先结果，向输出通道输出故障输出值，从而能在CPLD故障时也能正确输出控制下游的设备。从而形成双CPLD自检比较闭锁控制的优选模块。
优选的方案：本发明可以将所述故障输出值为外部预配置形成，即在外部预先配置好安全的优先结果作为故障输出值，这样在任意CPLD故障时，就能转为预先配置的、安全的优先结果工作状态。
优选的方案：所述故障输出值为上一时刻复杂可编程逻辑器件CPLD输出的有效的优先结果，正常来说，在CPLD故障前，一般前一时刻的信号一般都是正常的信号，因此，为了维持当前控制状态，可以将故障输出值设置为上一时刻CPLD输出的有效的优先结果；这样可以使得当前各个受控设备以上一时刻的状态为准、继续正常工作。
优选的方案：故障输出值的出现可以是有2种，一种是被动触发后读取，一种是实时在线。
被动触发后读取的形式为：网络接口从外部获取故障输出值时，需要先判断是否获得闭锁指令，在获得闭锁指令后从外部获取故障输出值。在被动触发形式下，需要先获得闭锁指令，然后再读取故障输出值，但闭锁指令与故障输出值会一通发送到输出闭锁，这种模式存在反应延时，但不会占用网络接口资源。
实时在线为：网络接口从外部获取故障输出值时，无需要先判断是否获得闭锁指令，随时从外部获取故障输出值；在实时在线形式中，输出闭锁能实时的获得故障输出值，只有其在获得闭锁指令时，才触发器闭锁功能，这种模式反应更加瞬速，但需要占用网络接口资源。
上述2种形式可以根据具体的系统特点进行自适应的适配。
优选的，所述输入通道从外部获取21路干触点信号。
优选的，还包括LED状态灯，复杂可编程逻辑器件CPLD与LED状态灯连接，在复杂可编程逻辑器件CPLD输出闭锁指令时，控制LED状态灯点亮。
优选的，为了实现实时在线故障输出值，复杂可编程逻辑器件CPLD需要将其自身的优先结果发生到故障输出值存储部分，再由外部的控制设备输出具体的故障输出值，因此，所述复杂可编程逻辑器件CPLD实时通过网络接口向外部设备发送当前优先结果。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于核电厂仪控系统的闭锁控制优选模块，其特征在于：
包括1个输入通道、2个预编程的优先级逻辑电路、2个网络接口、1个输出闭锁、1个输出通道，2个预编程的优先级逻辑电路与2个网络接口一一匹配对应；
所述预编程的优先级逻辑电路为复杂可编程逻辑器件CPLD，所述复杂可编程逻辑器件CPLD预编程有优先级逻辑；
所述输入通道将外部信号同时送入2个复杂可编程逻辑器件CPLD内，2个复杂可编程逻辑器件CPLD各自依据优先级逻辑对外部信号完成优先逻辑运算后输出优先结果；
2个复杂可编程逻辑器件CPLD互相交互优先结果，复杂可编程逻辑器件CPLD在获得对侧复杂可编程逻辑器件CPLD的优先结果后与自身的优先结果进行比较，当任意一个复杂可编程逻辑器件CPLD在比较优先结果不一致时，输出闭锁指令给各自对应的网络接口，网络接口从外部获取故障输出值、并将故障输出值与闭锁指令一起发送给输出闭锁，输出闭锁在同时获得闭锁指令和故障输出值时，输出闭锁处于闭锁状态，闭锁复杂可编程逻辑器件CPLD的优先结果不输出，而输出故障输出值给输出通道；当任意一个复杂可编程逻辑器件CPLD在比较优先结果一致时，输出闭锁处于解锁状态，复杂可编程逻辑器件CPLD的优先结果发送给输出闭锁，输出闭锁将复杂可编程逻辑器件CPLD的优先结果发送给输出通道。
2.根据权利要求1所述的一种用于核电厂仪控系统的闭锁控制优选模块，其特征在于，所述故障输出值为外部预配置形成。
3.根据权利要求1所述的一种用于核电厂仪控系统的闭锁控制优选模块，其特征在于，所述故障输出值为上一时刻复杂可编程逻辑器件CPLD输出的有效的优先结果。
4.根据权利要求1所述的一种用于核电厂仪控系统的闭锁控制优选模块，其特征在于，网络接口从外部获取故障输出值时，需要先判断是否获得闭锁指令，在获得闭锁指令后从外部获取故障输出值。
5.根据权利要求1所述的一种用于核电厂仪控系统的闭锁控制优选模块，其特征在于，网络接口从外部获取故障输出值时，无需要先判断是否获得闭锁指令，随时从外部获取故障输出值。
6.根据权利要求1所述的一种用于核电厂仪控系统的闭锁控制优选模块，其特征在于，所述输入通道从外部获取21路干触点信号。
7.根据权利要求1所述的一种用于核电厂仪控系统的闭锁控制优选模块，其特征在于，还包括LED状态灯，复杂可编程逻辑器件CPLD与LED状态灯连接，在复杂可编程逻辑器件CPLD输出闭锁指令时，控制LED状态灯点亮。
8.根据权利要求1所述的一种用于核电厂仪控系统的闭锁控制优选模块，其特征在于，所述复杂可编程逻辑器件CPLD实时通过网络接口向外部设备发送当前优先结果。
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