CN110794790A - 一种基于dcs的信号模拟方式优化系统及方法 - Google Patents

一种基于dcs的信号模拟方式优化系统及方法 Download PDF

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Abstract

一种基于DCS的信号模拟方式优化系统及方法，包括HMI接口子系统、控制子系统、下游执行子系统；基于DCS的信号模拟方式优化方法在行业内属于首创，该方法操作简单，简化了部分定期试验和标准TCA信号模拟的步骤，减少了在DCS一层的信号强制工作，从而缩短了定期试验和标准TCA实施的工期。

Description

一种基于DCS的信号模拟方式优化系统及方法
技术领域
此发明涉及核电站检修领域，具体涉及一种基于DCS的信号模拟方式优化系统及方法。
背景技术
基于DCS(分布式控制系统)的电厂控制系统在进行信号模拟相关的定期试验或控制系统软件临时变更(TCA)时，需要通过在DCS一层进行信号强制 (指在DCS软件中人为的强行将需要的信号置于特定状态)的方式来实现信号的模拟。
DCS系统分三层，第一层为过程控制级，用于数据采集与处理、设备监视与诊断、局部控制；第二层为集中监控级，用于状态监视、人机界面操作系统组态、报警处理等；第三层为生产管理级，用于生产信息管理优化与协调。
由于在DCS进行信号强制存在人因失误的偶然性，且需要各部门间相互协作以完成信号强制，屡有因信号强制错误导致设备误动作的事件发生，影响了机组的安全运行和电厂经济性。
发明内容
本发明的目的在于：利用原有的DCS控制系统，通过在DCS的人机界面引入相应的按钮，当点击按钮时，可直接执行相应的信号模拟工作，再通过点击恢复按钮，可取消对信号的模拟将其恢复至初始状态，整个过程完全由操作员单独完成，可以达到减少各部门间的配合工作和减少了人因失误发生的目的。
本发明的技术方案如下：一种基于DCS的信号模拟方式优化系统，包括HMI 接口子系统、控制子系统、下游执行子系统；
HMI接口子系统中，设置了模拟执行按钮和模拟允许按钮，点击模拟允许按钮后会在操作面板中出现允许模拟按钮和禁止模拟按钮，分别用于允许和禁止执行信号模拟；且允许模拟按钮连接RS触发器，禁止模拟按钮连接或门、RS 触发器；
点击模拟执行按钮后会在操作面板中出现模拟撤销按钮和执行按钮，分别用于撤销和执行信号模拟；模拟撤销按钮连接或门，执行按钮连接RS触发器；模拟执行按钮和模拟允许按钮均连接与门；
控制子系统中，包括接口转换模块和双路输入选择模块，接口转换模块又包括或门、RS触发器、RS触发器、与门，其中或门连接RS触发器，RS触发器连接与门，RS触发器连接与门；与门连接双路输入选择器；
双路输入选择模块包括双路输入选择器、正常值输入通道、模拟值输入通道，正常值输入通道、模拟值输入通道均连接双路输入选择器，双路输入选择器连接下游执行子系统中的下游执行模块或装置。
所述下游执行子系统中，下游执行模块或装置接收来自双路输入选择器的输出信号，用于驱动下游模块或装置的动作。
控制子系统中，通过在DCS一层设置软件逻辑接收DCS二层的指令并将指令进行转化发送到下游子系统。
双路输入选择器根据来自接口转换模块的选择信号，选择正常值输入通道或模拟值输入通道的值并下发到下游执行子系统。
一种基于DCS的信号模拟方式优化的方法，包括以下步骤：
S1：模拟允许功能投入；
通过点击模拟允许按钮，选择允许模拟按钮，允许模拟指令发送至RS触发器的置位端，RS触发器输出高电平信号到与门和模拟允许按钮，模拟允许按钮接收到高电平信号后，表明模拟允许功能投入成功；
S2：执行信号模拟；
通过点击模拟执行按钮，选择执行按钮，模拟执行指令发送至RS触发器的置位端，RS触发器输出高电平信号到与门和模拟执行按钮，模拟执行按钮接收到高电平信号后，表明执行信号模拟成功，与门输出高电平信号作为选择信号传送到双路输入选择器，双路信号选择器在选择信号为高电平时选择模拟值输入通道的值，从而实现信号模拟；
S3：撤销信号模拟；
通过点击模拟执行按钮，选择模拟撤销按钮，撤销模拟指令通过交换机发送至或门，或门输出高电平到RS触发器的复位端，RS触发器产生低电平输出到与门和模拟执行按钮，模拟执行按钮接收到低电平信号后，表明撤销信号模拟成功，与门产生低电平信号作为选择信号传送到双路输入选择器，双路信号选择器在选择信号为低电平时选择正常值输入通道的值，从而撤销信号模拟。
S4：模拟禁止功能投入；
通过点击模拟允许按钮，选择禁止模拟按钮，禁止模拟指令发送至RS 触发器的复位端，RS触发器产生低电平信号输出到与门和模拟允许按钮，模拟允许按钮接收到低电平信号后显示为白色，表明模拟禁止功能投入成功，同时禁止模拟指令也被发送到或门，产生高电平送到RS触发器的复位端，RS触发器产生低电平信号并保持，从而彻底退出信号模拟，避免误模拟信号。
所述S1中，模拟允许按钮接收到高电平信号后显示为红色，表明模拟允许功能投入成功。
所述S2中，通过交换机模拟执行指令。
所述S2中，模拟执行按钮接收到高电平信号后显示为红色，表明执行信号模拟成功。
所述S3中，模拟执行按钮接收到低电平信号后显示为白色，表明撤销信号模拟成功。
所述S4中，禁止模拟指令通过DCS二层与一层之间的交换机发送至RS触发器的复位端。
本发明的显著效果在于：基于DCS的信号模拟方式优化方法在行业内属于首创，该方法操作简单，简化了部分定期试验和标准TCA信号模拟的步骤，减少了在DCS一层的信号强制工作，从而缩短了定期试验和标准TCA实施的工期，此前，在执行相关定期试验的过程中，曾发生人员错误的强制信号的人因失误导致机组停机的事故，机组停机一天会导致约1000万元的经济损失。实施后，福清核电相关定期试验未再发生人因事故，因此本发明能够有效避免人因失误的发生。
此新型目前已成功运用至我厂1～4号机组，运用该方法后，相关的定期试验和标准TCA未再出现人因失误，由于工作量的减少和配合工作的减少，直接的减少了相关大修主线工作时间，从而节省企业的成本，提升了机组的安全性、可靠性、经济性。
附图说明
附图1是基于DCS的信号模拟方式优化系统示意图。
图中：1HMI接口子系统、2控制子系统、3下游执行子系统、4模拟执行按钮、5模拟允许按钮、6接口转换模块、7双路输入选择模块、8执行按钮、9模拟撤销按钮、10禁止模拟按钮、11允许模拟按钮、12或门、13RS触发器、 14RS触发器、15与门、16双路输入选择器、17正常值输入通道、18模拟值输入通道、19下游执行模块或装置
具体实施方式
一种基于DCS的信号模拟方式优化系统，包括HMI接口子系统1、控制子系统2、下游执行子系统3；
HMI接口子系统1中，设置了模拟执行按钮4和模拟允许按钮5，点击模拟允许按钮5后会在操作面板中出现允许模拟按钮11和禁止模拟按钮10，分别用于允许和禁止执行信号模拟；且允许模拟按钮11连接RS触发器14，禁止模拟按钮10连接或门12、RS触发器14；
点击模拟执行按钮4后会在操作面板中出现模拟撤销按钮9和执行按钮8，分别用于撤销和执行信号模拟；模拟撤销按钮9连接或门12，执行按钮8连接RS 触发器13；模拟执行按钮4和模拟允许按钮5均连接与门15
控制子系统2中，通过在DCS一层设置软件逻辑接收DCS二层的指令并将指令进行转化发送到下游子系统3，子系统2包括接口转换模块6和双路输入选择模块7，接口转换模块6又包括或门12、RS触发器13、RS触发器14、与门 15，其中或门12连接RS触发器13，RS触发器13连接与门15，RS触发器14 连接与门15；与门15连接双路输入选择器16；
接口转换模块6用于接收并转换来自DCS二层的指令，产生选择信号发送给双路输入选择模块7，双路输入选择模块7包括双路输入选择器16、正常值输入通道17、模拟值输入通道18，正常值输入通道17、模拟值输入通道18均连接双路输入选择器16，双路输入选择器16连接下游执行子系统3中的下游执行模块或装置19。
双路输入选择器16根据来自接口转换模块6的选择信号，选择正常值输入通道17或模拟值输入通道18的值并下发到下游执行子系统3。
下游执行子系统3中，下游执行模块或装置19接收来自双路输入选择器16 的输出信号，用于驱动下游模块或装置的动作。
一种基于DCS的信号模拟方式优化方法，包括以下步骤：
S1：模拟允许功能投入；
通过点击模拟允许按钮5，选择允许模拟按钮11，允许模拟指令(通过DCS 二层与一层之间的交换机)发送至RS触发器14的置位端，RS触发器14输出高电平信号到与门15和模拟允许按钮5，模拟允许按钮5接收到高电平信号后显示为红色，表明模拟允许功能投入成功；
S2：执行信号模拟；
通过点击模拟执行按钮4，选择执行按钮8，模拟执行指令(通过交换机) 发送至RS触发器13的置位端，RS触发器13输出高电平信号到与门15和模拟执行按钮4，模拟执行按钮4接收到高电平信号后显示为红色，表明执行信号模拟成功，与门15输出高电平信号作为选择信号传送到双路输入选择器16，双路信号选择器16在选择信号为高电平时选择模拟值输入通道18的值，从而实现信号模拟；
S3：撤销信号模拟；
通过点击模拟执行按钮4，选择模拟撤销按钮9，撤销模拟指令通过交换机发送至或门12，或门12输出高电平到RS触发器13的复位端，RS触发器13 产生低电平输出到与门15和模拟执行按钮4，模拟执行按钮4接收到低电平信号后显示为白色，表明撤销信号模拟成功，与门15产生低电平信号作为选择信号传送到双路输入选择器16，双路信号选择器16在选择信号为低电平时选择正常值输入通道17的值，从而撤销信号模拟。
S4：模拟禁止功能投入；
通过点击模拟允许按钮5，选择禁止模拟按钮10，禁止模拟指令通过DCS 二层与一层之间的交换机发送至RS触发器14的复位端，RS触发器14产生低电平信号输出到与门15和模拟允许按钮5，模拟允许按钮5接收到低电平信号后显示为白色，表明模拟禁止功能投入成功，同时禁止模拟指令也被发送到或门12，产生高电平送到RS触发器13的复位端，RS触发器13产生低电平信号并保持，从而彻底退出信号模拟，避免误模拟信号。

Claims (10)

1.一种基于DCS的信号模拟方式优化系统，其特征在于：包括HMI接口子系统(1)、控制子系统(2)、下游执行子系统(3)；
HMI接口子系统(1)中，设置了模拟执行按钮(4)和模拟允许按钮(5)，点击模拟允许按钮(5)后会在操作面板中出现允许模拟按钮(11)和禁止模拟按钮(10)，分别用于允许和禁止执行信号模拟；且允许模拟按钮(11)连接RS触发器(14)，禁止模拟按钮(10)连接或门(12)、RS触发器(14)；
点击模拟执行按钮(4)后会在操作面板中出现模拟撤销按钮(9)和执行按钮(8)，分别用于撤销和执行信号模拟；模拟撤销按钮(9)连接或门(12)，执行按钮(8)连接RS触发器(13)；模拟执行按钮(4)和模拟允许按钮(5)均连接与门(15)；
控制子系统(2)中，包括接口转换模块(6)和双路输入选择模块(7)，接口转换模块(6)又包括或门(12)、RS触发器(13)、RS触发器(14)、与门(15)，其中或门(12)连接RS触发器(13)，RS触发器(13)连接与门(15)，RS触发器(14)连接与门(15)；与门(15)连接双路输入选择器(16)；
双路输入选择模块(7)包括双路输入选择器(16)、正常值输入通道(17)、模拟值输入通道(18)，正常值输入通道(17)、模拟值输入通道(18)均连接双路输入选择器(16)，双路输入选择器(16)连接下游执行子系统(3)中的下游执行模块或装置(19)。
2.根据权利要求1所述的一种基于DCS的信号模拟方式优化系统，其特征在于：所述下游执行子系统(3)中，下游执行模块或装置(19)接收来自双路输入选择器(16)的输出信号，用于驱动下游模块或装置的动作。
3.根据权利要求1所述的一种基于DCS的信号模拟方式优化系统，其特征在于：控制子系统(2)中，通过在DCS一层设置软件逻辑接收DCS二层的指令并将指令进行转化发送到下游子系统(3)。
4.根据权利要求1所述的一种基于DCS的信号模拟方式优化系统，其特征在于：双路输入选择器(16)根据来自接口转换模块(6)的选择信号，选择正常值输入通道(17)或模拟值输入通道(18)的值并下发到下游执行子系统(3)。
5.一种应用如权利要求1所述的基于DCS的信号模拟方式优化系统的方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：模拟允许功能投入；
通过点击模拟允许按钮(5)，选择允许模拟按钮(11)，允许模拟指令发送至RS触发器(14)的置位端，RS触发器(14)输出高电平信号到与门(15)和模拟允许按钮(5)，模拟允许按钮(5)接收到高电平信号后，表明模拟允许功能投入成功；
S2：执行信号模拟；
通过点击模拟执行按钮(4)，选择执行按钮(8)，模拟执行指令发送至RS触发器(13)的置位端，RS触发器(13)输出高电平信号到与门(15)和模拟执行按钮(4)，模拟执行按钮(4)接收到高电平信号后，表明执行信号模拟成功，与门(15)输出高电平信号作为选择信号传送到双路输入选择器(16)，双路信号选择器(16)在选择信号为高电平时选择模拟值输入通道(18)的值，从而实现信号模拟；
S3：撤销信号模拟；
通过点击模拟执行按钮(4)，选择模拟撤销按钮(9)，撤销模拟指令通过交换机发送至或门(12)，或门(12)输出高电平到RS触发器(13)的复位端，RS触发器(13)产生低电平输出到与门(15)和模拟执行按钮(4)，模拟执行按钮(4)接收到低电平信号后，表明撤销信号模拟成功，与门(15)产生低电平信号作为选择信号传送到双路输入选择器(16)，双路信号选择器(16)在选择信号为低电平时选择正常值输入通道(17)的值，从而撤销信号模拟；
S4：模拟禁止功能投入；
通过点击模拟允许按钮(5)，选择禁止模拟按钮(10)，禁止模拟指令发送至RS触发器(14)的复位端，RS触发器(14)产生低电平信号输出到与门(15)和模拟允许按钮(5)，模拟允许按钮(5)接收到低电平信号后显示为白色，表明模拟禁止功能投入成功，同时禁止模拟指令也被发送到或门(12)，产生高电平送到RS触发器(13)的复位端，RS触发器(13)产生低电平信号并保持，从而彻底退出信号模拟，避免误模拟信号。
6.根据权利要求5所述的一种基于DCS的信号模拟方式优化方法，其特征在于：所述S1中，模拟允许按钮(5)接收到高电平信号后显示为红色，表明模拟允许功能投入成功。
7.根据权利要求5所述的一种基于DCS的信号模拟方式优化方法，其特征在于：所述S2中，通过交换机模拟执行指令。
8.根据权利要求5所述的一种基于DCS的信号模拟方式优化方法，其特征在于：所述S2中，模拟执行按钮(4)接收到高电平信号后显示为红色，表明执行信号模拟成功。
9.根据权利要求5所述的一种基于DCS的信号模拟方式优化方法，其特征在于：所述S3中，模拟执行按钮(4)接收到低电平信号后显示为白色，表明撤销信号模拟成功。
10.根据权利要求5所述的一种基于DCS的信号模拟方式优化方法，其特征在于：所述S4中，禁止模拟指令通过DCS二层与一层之间的交换机发送至RS触发器(14)的复位端。
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