CN110400646A - 应用于核电站安全级dcs的人机交互装置、系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于核电站安全级控制系统的技术领域，为了解决现有技术缺少能满足核电站安全级DCS的安全级需求的键盘，本发明提供一种应用于核电站安全级DCS的人机交互装置、系统及方法，所述人机交互装置包括：安全级通信接口，并且所述人机交互装置设置成满足无中断定周期轮询、无操作系统、单向通信的要求；以及系统导航键盘区、设备导航键盘区、操作面板键盘区和系统键盘区；其中，系统导航键盘区设置成用于完成工艺系统导航，设备导航键盘区设置成用于完成设备导航，操作面板键盘区设置成用于完成设备操作，系统键盘区设置成用于选择系统画面。因此，能够满足安全级DCS的操作功能，且结合核电站安全级DCS的需求，设置专用的键盘输入区域。
Description
技术领域
本发明涉及核电站安全级控制系统的技术领域，尤其涉及核电站安全级控制系统用输入装置的技术领域，更具体涉及一种应用于核电站安全级DCS的人机交互装置、系统及方法。
背景技术
核电站安全级DCS(英文全称Digital Control System，中文名称：数字化控制系统)的人机交互的输入设备主要有触摸屏和键盘两类设备，而且目前在役及新建核电厂多为触摸屏输入，少部分核电站采用通用计算机键盘。如图1所示，为现有技术中一种采用类似于计算机通用类型键盘的输入装置，该键盘类型的输入装置包括定位用的通孔011、012、013、014，显示键盘是否通电的LED指示灯020，左侧鼠标按钮031、右侧鼠标按钮032，轨迹球040，功能键050，字母和数字键060。
但是发明人在实现本发明的过程中发现，即使可以在计算机通用类型键盘基础上进行一部分特殊定制，但是仍然无法做到满足核电站安全级DCS的安全级需求，而且现有技术中用于核电站安全级系统中的键盘存在防水、防尘、防误操作较差等问题。
发明内容
为了解决现有技术缺少专用于核电站安全级DCS的输入装置，本发明提供一种应用于核电站安全级DCS的人机交互装置、系统及方法，能够满足实现安全级DCS的操作功能，且结合核电站安全级DCS的需求，设置专用的键盘输入区域。
为了实现上述目的，本发明提供的技术方案包括：
本发明第一方面提供一种应用于核电站安全级DCS的人机交互装置，其特征在于，包括：
与核电站安全级数字仪控系统进行信息传输的安全级通信接口，并且所述人机交互装置设置成满足无中断定周期轮询、无操作系统、单向通信的要求；以及
与所述安全级通信接口连接的系统导航键盘区、设备导航键盘区、操作面板键盘区和系统键盘区；其中，
所述系统导航键盘区设置成用于完成工艺系统导航，所述设备导航键盘区设置成用于完成设备导航，所述操作面板键盘区设置成用于完成设备操作，所述系统键盘区设置成用于选择系统画面。
本发明实施例优选地，所述人机交互装置还包括：用于二次确认输入信息的确认按键。
本发明实施例优选地，所述人机交互装置的键盘上表面和键帽采用不锈钢材料或柔性膜材料制成，而且所述键帽上的丝印可由用户自定义，使得所述键帽上的丝印内容能够与画面系统名称对应，便于快速导航至特定系统。
本发明第二方面还提供一种应用于核电站安全级DCS的人机交互系统，其特征在于，包括：
设置有人机交互装置的机柜盘台，所述人机交互装置内嵌至所述机柜盘台中，并且所述人机交互装置为如上述第一方面提供的任意一种所述的应用于核电站安全级DCS的人机交互装置；以及与所述人机交互装置配合的显示装置。
本发明实施例优选地，所述显示装置设置成：在所述人机交互装置处于非测试模式的情况下，当系统导航键盘区的某个按键被按下时，所述显示装置显示核电站安全级DCS对应的设备菜单画面；当设备导航键盘区的某个按键被按下时，所述显示装置显示核电站安全级DCS对应的设备操作画面；当操作面板键盘区的某个按键被按下时，所述显示装置显示核电站安全级DCS对应的设备操作画面。
本发明第三方面还提供一种应用于核电站安全级DCS的人机交互方法，其特征在于，包括：
将人机交互装置的安全级通信接口与所述核电站安全级DCS进行连接，并且所述人机交互装置设置成满足无中断定周期轮询、无操作系统、单向通信的要求；
通过所述安全级通信接口，接收所述人机交互装置中系统导航键盘区、设备导航键盘区、操作面板键盘区和系统键盘区输入的信息；其中，
所述系统导航键盘区设置成用于完成工艺系统导航，所述设备导航键盘区设置成用于完成设备导航，所述操作面板键盘区设置成用于完成设备操作，所述系统键盘区设置成用于选择系统画面。
本发明实施例优选地，所述人机交互方法还包括：接收所述人机交互装置中确认按键输入的二次确认信息。
本发明实施例优选地，所述人机交互方法还包括：将所述人机交互装置的键盘上表面和键帽设置成用不锈钢材料或柔性膜材料制成，而且所述键帽上的丝印可由用户自定义，使得所述键帽上的丝印内容能够与画面系统名称对应，便于快速导航至特定系统。
本发明实施例优选地，所述人机交互方法还包括：通过与所述人机交互装置配合的显示装置，显示与不同键盘区域分别对应的显示画面。
本发明实施例优选地，在所述人机交互装置处于非测试模式的情况下，当系统导航键盘区的某个按键被按下时，所述显示装置显示核电站安全级DCS对应的设备菜单画面；当设备导航键盘区的某个按键被按下时，所述显示装置显示核电站安全级DCS对应的设备操作画面；当操作面板键盘区的某个按键被按下时，所述显示装置显示核电站安全级DCS对应的设备操作画面。
采用发明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、提供一种核电厂安全级DCS专用的人机交互装置，可以实现对安全级DCS的操作功能，并且采用核电行业通用的安全级通信标准接口，或者结合核电行业某些系统、设备特定要求，采用与之对应的安全级通信接口，来完成与核电厂安全级DCS中其他装置的信息传输，可以更加符合核电行业特定安全级通信的要求；并且人机交互装置采用无中断定周期轮询、无操作系统、单向通信设计，能够满足核电安全级仪控设备确定性设计要求。
2、针对核电站应用键盘分为4个操作区域设计，系统导航键盘区完成工艺系统导航、设备导航键盘区完成设备导航、操作面板键盘区完成设备操作。这样能够结合核电站的特定应用场景，例如，在键盘中3步操作即可完成设备导航方法。
3、键帽上的丝印可由用户自定义，使得键帽上的丝印内容能够与画面系统名称对应，便于快速导航至特定系统；这样让使用人机交互装置的用户，能够更加更加容易知晓操作方法，而且也能够快速设置对应的设备、装置；提高输入操作的快捷便利性。
4、人机交互装置中配有专用的二次确认按键，可有效指导操作员操作及避免误操作。
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为现有技术中一种类似于计算机通用类型键盘的结构示意图。
图2为本发明实施例提供一种应用于核电站安全级DCS的人机交互装置的结构框图。
图3为本发明实施例提供一种应用于核电站安全级DCS的人机交互装置的结构示意图。
图4为本发明实施例提供一种应用于核电站安全级DCS的人机交互装置中系统菜单画面的示意图。
图5为本发明实施例提供一种应用于核电站安全级DCS的人机交互装置中设备菜单画面的示意图。
图6为本发明实施例提供一种应用于核电站安全级DCS的人机交互装置中设备操作画面示意图。
图7为本发明实施例提供一种应用于核电站安全级DCS的人机交互系统中显示装置的示意图一。
图8为本发明实施例提供一种应用于核电站安全级DCS的人机交互系统中显示装置的示意图二。
图9为本发明实施例提供一种应用于核电站安全级DCS的人机交互方法的流程图。
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
本实施例提供以一种专用于核电厂安全级DCS(英文全称Digital ControlSystem，中文名称：数字化控制系统)的人机交互装置(也可称为人机交互的输入装置)、系统和方法，其中人机交互装置的键盘为核安全级设备；具备IP44防护、操作响应时间小于400ms；键盘键帽工艺系统可修改，且配有专用的二次确认按键，可有效指导操作员操作及避免误操作；通过3步操作即可实现对全厂设备的导航和控制。其中，本实施例提及的人机交互装置可以是仅包括输入按钮的面板与通信接口；也可以是包括输入按钮的面板与通信接口，以及将输入按钮信息转换为待显示信息或者处理对应按钮信息的控制器，该控制器可以是ASCII转换电路，也可以是类似CPU类的控制器，通过加载特定的应用程序执行对应的操作。这些不同的实施方式都属于本实施例的保护范围。
如图2所示，本实施例提供一种应用于核电站安全级DCS的人机交互装置100，该人机交互装置100包括：
与核电站安全级数字仪控系统进行信息传输的安全级通信接口(单向通信)；其中，安全级通信接口可以采用核电行业通用的安全级通信标准接口，或者结合核电行业某些系统、设备特定要求，采用与之对应的安全级通信接口，来完成与核电厂安全级DCS中其他装置的信息传输，可以更加符合核电行业特定安全级通信的要求；例如广利核提供的和睦系统中专用的安全级通信接口。
并且本实施例提供的人机交互装置设置成满足无中断定周期轮询、无操作系统、单向通信的要求；即人机交互装置的通信接口采用无中断定周期轮询和单向通信的通信标准，并且人机交互装置内部处理器可以直接采用硬件控制器，或者不许加载操作系统、仅需简单的固件程序就能控制的控制器。因此，本实施例提供的人机交互装置是按照IEC 61226分级要求设计为A类产品；更具体地，这样能够满足核电安全级仪控设备确定性设计要求。
与安全级通信接口连接的系统导航键盘区110、设备导航键盘区120、操作面板键盘区130和系统键盘区140；其中，
系统导航键盘区设置成用于完成工艺系统导航，设备导航键盘区设置成用于完成设备导航，操作面板键盘区设置成用于完成设备操作，系统键盘区设置成用于选择系统画面。
需要说明的是，上述提供的是针对核电站应用键盘分为4个操作区域设计；但是本实施例提供的实施方式中，键盘的功能分区及布局设计可以不限于每个键区按键数量。
如图4至图6分别为本实施例提供的一种应用于核电站安全级DCS的人机交互装置中系统菜单画面的示意图、设备菜单画面的示意图、设备操作画面示意图；当然实际应用中可以根据用户实际需求设计具体需要显示按钮的选项数量和大小，本实施例不对其进行具体的限制。
因此，采用本实施例提供的核电厂安全级DCS专用的人机交互装置，可以实现对安全级DCS的操作功能，并且采用核电行业通用的安全级通信标准接口，或者结合核电行业某些系统、设备特定要求，采用与之对应的安全级通信接口，来完成与核电厂安全级DCS中其他装置的信息传输，可以更加符合核电行业特定安全级通信的要求。另外针对核电站应用键盘分为4个操作区域设计，系统导航键盘区完成工艺系统导航、设备导航键盘区完成设备导航、操作面板键盘区完成设备操作；这样能够结合核电站的特定应用场景；因此在键盘中3步操作即可完成设备导航方法。
本实施例优选地，人机交互装置还包括：用于二次确认输入信息的确认按键。而且本实施例提供的人机交互装置设计过程中：1)、采用全密封外壳加防水隔离层设计使系统达到IP44防护；2)、安全显示和键盘采用定周期轮询的确定性设计，使操作响应时间小于400ms。因此，本实施例提供的人机交互装置具备IP44防护、操作响应时间小于400ms。由于人机交互装置中配有专用的二次确认按键，所以可有效指导操作员操作及避免误操作。
本实施例还提供一种应用于核电站安全级DCS的人机交互系统，该人机交互系统包括：
设置有人机交互装置的机柜盘台，人机交互装置内嵌至机柜盘台中，并且人机交互装置为上述中任意一种的应用于核电站安全级DCS的人机交互装置；以及与人机交互装置配合的显示装置，该显示装置可以是LED或LCD类型的显示器，并且可以至外置独立的单元，也可以是内置在机柜盘台中。
本实施例提供的人机交互装置中，显示装置设置成：在人机交互装置处于非测试模式的情况下，当系统导航键盘区的某个按键被按下时，显示装置显示核电站安全级DCS对应的设备菜单画面；当设备导航键盘区的某个按键被按下时，显示装置显示核电站安全级DCS对应的设备操作画面；当操作面板键盘区的某个按键被按下时，显示装置显示核电站安全级DCS对应的设备操作画面。
如图3所示，本实施例优选地，人机交互装置的键盘上表面和键帽采用不锈钢材料或柔性膜材料制成，而且键帽上的丝印可由用户自定义，使得键帽上的丝印内容能够与画面系统名称对应，便于快速导航至特定系统。因此，可以让使用人机交互装置的用户，能够更加更加容易知晓操作方法，而且也能够快速设置对应的设备、装置；提高输入操作的快捷便利性。
下面结合图3、图7、图8详细说明，采用图3优选实施方式中的人机交互装置，如何完成输入的操作。
如图3所示，人机交互装置的键盘包括：
1、系统键盘区(SYSTEM)：系统键盘区设置“SYSTEM MENU”等7个系统按键。当按下该键区键值时，弹出对应的系统画面。
2、系统导航键盘区(SYSTEM NAVIGATION)：系统导航键盘区设置35个按键，与设备菜单画面相对应，无论当前处于什么画面下(键盘测试时除外)，当某个系统导航键按下时，应及时弹出该系统设备菜单画面。而且键帽上丝印可由用户自定义，与画面系统名称对应，便于快速导航至特定系统。
3、设备导航键盘区(DEVICE NAVIGATION)：设备导航键盘区15个按键与设备菜单画面相对应，当按下设备导航键盘区的某个按键时，弹出对应的设备操作画面；在设备导航区设置了4个上下左右按键，这四个按键可对系统菜单画面、设备菜单画面及操作面板画面上按钮进行切换，并通过“CONFIRM”键进行确认，以选定画面按钮，执行按钮对应的具体操作。
4、操作面板键盘区(PANEL OPERATION COMMOND)：操作面板键盘区设置12个按键，操作面板键盘区最多可支持3个设备，通过“PANEL1ACTIVE”、“PANEL2 ACTIVE”、“PANEL3ACTIVE”对操作面板进行选择，当按下“PANEL2 ACTIVE”时，激活第2个设备控制面板；当按下操作面板区的设备控制按键时，可通过“CONFIRM”键进行二次确认。
以RCP系统的RCP671KG RESET操作为例，如图3、图7、图8所示，采用上述核电厂专用键盘，进行的操作方法包括：
步骤1、当键盘处于非测试状态时，在系统导航键区按下某个系统导航键，如“RCP”键301，弹出RCP设备菜单画面(图7显示的内容，例如Reactor Head Vent Valves RCP671KG/671/673VP对应的画面410)。
步骤2、在设备导航键盘区按下某个键，如“E1”键302，弹出设备操作面板画面(图8显示的内容)。
步骤3、在设备操作键盘区按下某个键，如“PANEL2 ACTIVE”303，激活RCP671KG面板(图8中的菜单510区域)。
步骤4、在设备操作键盘区按下与某个键，如RCP671KG面板上RESET对应的“▽/3/RESET”键304，触发阀门开度减小请求(图8显示的内容)。
步骤5、在设备操作键盘区按下“CONFIRM”键305，确认操作执行，减小阀门开度(图8显示的内容)。
如图9所示，本实施例还提供一种应用于核电站安全级DCS的人机交互方法，该方法包括：
S110、将人机交互装置的安全级通信接口与核电站安全级DCS进行连接；
S120、通过安全级通信接口，接收人机交互装置中系统导航键盘区、设备导航键盘区、操作面板键盘区和系统键盘区输入的信息；其中，
系统导航键盘区设置成用于完成工艺系统导航，设备导航键盘区设置成用于完成设备导航，操作面板键盘区设置成用于完成设备操作，系统键盘区设置成用于选择系统画面。
采用本实施例提供的上述人机交互方法中人机交互装置与上述实施方式中的人机交互装置相同，并且也能实现相同的技术效果；在此不再赘述。
本实施例优选地，上述人机交互方法还包括：接收人机交互装置中确认按键输入的二次确认信息。
本实施例优选地，上述人机交互方法还包括：将人机交互装置的键盘上表面和键帽设置成用不锈钢材料或柔性膜材料制成，而且键帽上的丝印可由用户自定义，使得键帽上的丝印内容能够与画面系统名称对应，便于快速导航至特定系统。
本发明实施例优选地，人机交互方法还包括：通过与人机交互装置配合的显示装置，显示与不同键盘区域分别对应的显示画面。
本实施例优选地，在人机交互装置处于非测试模式的情况下，当某个系统导航键盘区的按键被按下时，显示装置显示核电站安全级DCS对应的设备菜单画面；当设备导航键盘区的某个按键被按下时，显示装置显示核电站安全级DCS对应的设备操作画面；当操作面板键盘区的某个按键被按下时，显示装置显示核电站安全级DCS对应的设备操作画面。
采用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、提供一种核电厂安全级DCS专用的人机交互装置，可以实现对安全级DCS的操作功能，并且采用核电行业通用的安全级通信标准接口，或者结合核电行业某些系统、设备特定要求，采用与之对应的安全级通信接口，来完成与核电厂安全级DCS中其他装置的信息传输，可以更加符合核电行业特定安全级通信的要求；并且人机交互装置采用无中断定周期轮询、无操作系统、单向通信设计，能够满足核电安全级仪控设备确定性设计要求。
2、针对核电站应用键盘分为4个操作区域设计，系统导航键盘区完成工艺系统导航、设备导航键盘区完成设备导航、操作面板键盘区完成设备操作。这样能够结合核电站的特定应用场景，例如，在键盘中3步操作即可完成设备导航方法。
3、键帽上的丝印可由用户自定义，使得键帽上的丝印内容能够与画面系统名称对应，便于快速导航至特定系统；这样让使用人机交互装置的用户，能够更加更加容易知晓操作方法，而且也能够快速设置对应的设备、装置；提高输入操作的快捷便利性。
4、人机交互装置中配有专用的二次确认按键，可有效指导操作员操作及避免误操作。
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)
1.一种应用于核电站安全级DCS的人机交互装置，其特征在于，包括：
与核电站安全级数字仪控系统进行信息传输的安全级通信接口，并且所述人机交互装置设置成满足无中断定周期轮询、无操作系统、单向通信的要求；以及
与所述安全级通信接口连接的系统导航键盘区、设备导航键盘区、操作面板键盘区和系统键盘区；其中，
所述系统导航键盘区设置成用于完成工艺系统导航，所述设备导航键盘区设置成用于完成设备导航，所述操作面板键盘区设置成用于完成设备操作，所述系统键盘区设置成用于选择系统画面。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：用于二次确认输入信息的确认按键。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述人机交互装置的键盘上表面和键帽采用不锈钢材料或柔性膜材料制成，而且所述键帽上的丝印可由用户自定义，使得所述键帽上的丝印内容能够与画面系统名称对应，便于快速导航至特定系统。
4.一种应用于核电站安全级DCS的人机交互系统，其特征在于，包括：
设置有人机交互装置的机柜盘台，所述人机交互装置内嵌至所述机柜盘台中，并且所述人机交互装置为如权利要求1-3中任意一种所述的应用于核电站安全级DCS的人机交互装置；以及与所述人机交互装置配合的显示装置。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述显示装置设置成：在所述人机交互装置处于非测试模式的情况下，当系统导航键盘区的某个按键被按下时，所述显示装置显示核电站安全级DCS对应的设备菜单画面；当设备导航键盘区的某个按键被按下时，所述显示装置显示核电站安全级DCS对应的设备操作画面；当操作面板键盘区的某个按键被按下时，所述显示装置显示核电站安全级DCS对应的设备操作画面。
6.一种应用于核电站安全级DCS的人机交互方法，其特征在于，包括：
将人机交互装置的安全级通信接口与所述核电站安全级DCS进行连接，并且所述人机交互装置设置成满足无中断定周期轮询、无操作系统、单向通信的要求；
通过所述安全级通信接口，接收所述人机交互装置中系统导航键盘区、设备导航键盘区、操作面板键盘区和系统键盘区输入的信息；其中，
所述系统导航键盘区设置成用于完成工艺系统导航，所述设备导航键盘区设置成用于完成设备导航，所述操作面板键盘区设置成用于完成设备操作，所述系统键盘区设置成用于选择系统画面。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括：接收所述人机交互装置中确认按键输入的二次确认信息。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括：将所述人机交互装置的键盘上表面和键帽设置成用不锈钢材料或柔性膜材料制成，而且所述键帽上的丝印可由用户自定义，使得所述键帽上的丝印内容能够与画面系统名称对应，便于快速导航至特定系统。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括：通过与所述人机交互装置配合的显示装置，显示与不同键盘区域分别对应的显示画面。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在所述人机交互装置处于非测试模式的情况下，当系统导航键盘区的某个按键被按下时，所述显示装置显示核电站安全级DCS对应的设备菜单画面；当设备导航键盘区的某个按键被按下时，所述显示装置显示核电站安全级DCS对应的设备操作画面；当操作面板键盘区的某个按键被按下时，所述显示装置显示核电站安全级DCS对应的设备操作画面。
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