CN112099453B - 一种核电厂安全级仪控系统的功能验证系统 - Google Patents

一种核电厂安全级仪控系统的功能验证系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种核电厂安全级仪控系统的功能验证系统，包括前端计算机、虚拟下位机和验证模块，前端计算机包括组态编辑器和验证模块前端，组态编辑器编译下装至虚拟下位机，虚拟下位机通信连接验证模块，验证模块通信连接前端计算机；前端计算机将IO清单发送给验证模块的用户接口模块；前端计算机的组态编辑器制作控制组态逻辑，并编译下装到虚拟下位机；前端计算机发送检查指令到用户接口模块，并按照指令内容，分别驱动不同的检查模块；各个检查模块进行通道、故障和组态检查，把检查结果返回至用户接口模块，进而反馈至验证模块前端显示。本发明基于仿真技术的功能验证所需的人员和时间要少得多，同时减少了人工检查的错误率。

Description

一种核电厂安全级仪控系统的功能验证系统
技术领域
本发明涉及仪控仿真技术领域，具体涉及一种核电厂安全级仪控系统的功能验证系统。
背景技术
核电厂安全级仪控系统具有控制站数量多，信号数量庞大，逻辑复杂的特点。这些特点提高了核电厂安全级仪控系统的功能验证的困难度。仪控产品从系统集成到验收合格需要大量时间和人力进行测试，这一特点对于这是安全级仪控系统更为突出的突出特点。且在测试的过程中，对于出现的问题需要暂停测试进程，离线分析产生问题的原因，并对软硬件设计进行修改。系统设计修改完成后，再对仪控产品的系统集成过程进行相应的修改，然后才能继续测试过程。
由此可见，针对核电厂安全级仪控系统，现有的基于硬件的人工验证方法，在仪控系统的集成过程中，涉及到硬件设备的频繁改动，且耗费大量的人力和时间，且错误率高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对核电厂安全级仪控系统，现有的基于硬件的验证方法，在仪控系统的集成过程中，涉及到硬件设备的频繁改动，且耗费大量的人力和时间，且错误率高。
本发明目的在于提供一种核电厂安全级仪控系统的功能验证系统，利用仿真技术，建立一套模拟实体控制系统的仿真控制系统，可以在系统集成之前先行验证一些系统功能。本发明既节约了时间，同时减少了人工检查的错误率。
本发明通过下述技术方案实现：
一种核电厂安全级仪控系统的功能验证系统，所述功能验证系统包括前端计算机、虚拟下位机和验证模块，所述前端计算机包括组态编辑器和验证模块前端，所述组态编辑器编辑逻辑组态，并编译下装至所述虚拟下位机；所述虚拟下位机通信连接验证模块，所述验证模块通信连接前端计算机；
所述组态编辑器，用于前端计算机进行组态逻辑的编写、编译下装至所述虚拟下位机；
所述验证模块前端，用于将IO清单及指令信息传送至验证模块的用户接口模块，同时接收验证模块的用户接口模块的监视画面信号和检查结果；
所述验证模块，通过其用户接口模块接收所述前端计算机发来的IO清单及指令信息，并发送至所述验证模块内的各个检查模块，通过各个检查模块进行通道检查、故障检查和组态检查；及把检查结果返回至用户接口模块，进而反馈至所述验证模块前端进行显示；
所述虚拟下位机，用于与所述验证模块进行数据交互，将待检查通道的信号名称、IO清单及组态逻辑发送至虚拟下位机，由虚拟下位机进行验证计算或响应，并返回信息。
具体交互过程为：所述前端计算机将IO清单发送给所述验证模块的用户接口模块，并传递给所述验证模块内的其它模块(比如，通道检查模块、故障检查模块、组态检查模块)；所述前端计算机的组态编辑器制作控制组态逻辑，并编译下装到虚拟下位机；所述前端计算机发送检查指令到用户接口模块，并按照指令内容，分别驱动不同的检查模块；各个检查模块分别与虚拟下位机交互，完成坚硬的通道、故障及组态检查；并把检查结果返回用户接口模块，进而再把监控画面和检查结果传输至所述前端计算机的验证模块前端进行显示。
工作原理是：
针对核电厂安全级仪控系统，现有的基于硬件的验证方法，仪控产品从系统集成到验收合格需要大量时间和人力进行测试，这一特点对于这是安全级仪控系统更为突出的突出特点。且在测试的过程中，对于出现的问题需要暂停测试进程，离线分析产生问题的原因，并对软硬件设计进行修改。系统设计修改完成后，再对仪控产品的系统集成过程进行相应的修改，然后才能继续测试过程。整个仪控系统的集成过程中，涉及到硬件设备的频繁改动，且耗费大量的人力和时间，且错误率高。
因此，本发明在实体仪控系统尚未进行系统集成之前,有必要对其软件组态的正确性、参数的正确性、通道分配的正确性、测试脚本编写的正确性等进行检查。于是，本发明提供一种核电厂安全级仪控系统的功能验证系统，利用仿真技术，建立一套模拟实体控制系统的仿真控制系统，可以在系统集成之前先行验证一些系统功能。本发明包括前端计算机、虚拟下位机和验证模块，所述前端计算机包括组态编辑器和验证模块前端，所述组态编辑器编译下装至所述虚拟下位机，所述虚拟下位机通信连接验证模块，所述验证模块通信连接前端计算机；通过本系统可以在仪控系统进行集成之前，先对设计方案、组态逻辑、测试脚本等进行验证，由此减少系统集成过程中，硬件设备的频繁改动。而且相比基于硬件的验证工作，基于仿真技术的功能验证所需的人员和时间要少得多。进而节约了系统集成阶段的人力物力，同时减少了人工检查的错误率。
进一步地，还包括若干安全显示站，各个安全显示站与所述虚拟下位机通信连接，所述虚拟下位机与所述安全显示站通过接口通信连接；
通过所述虚拟下位机接收安全显示站的显示及操作指令，并将对应的反馈内容返回到安全显示站。
进一步地，所述验证模块包括用户接口模块，所述用户接口模块接收所述前端计算机发来的IO清单及指令信息，并发送至所述验证模块内的各个检查模块；及接收各个检查模块的检查结果，并返回至验证模块前端。
进一步地，所述验证模块还包括通道检查模块、故障检查模块、组态检查模块，所述通道检查模块、故障检查模块、组态检查模块与所述虚拟下位机通信连接。
进一步地，所述通道检查模块包括通道一致性检查单元和参数准确性检查单元，所述通道检查模块与虚拟下位机通过接口通信连接，将待检查通道的信号名称发送至所述虚拟下位机，由虚拟下位机进行计算，返回该信号的信息；其中，该信号所在通道的信息返回给通道一致性检查单元，该信号的各项参数返回给参数准确性检查单元；两个检查单元(即通道一致性检查单元和参数准确性检查单元)将返回信息与IO清单中的信息进行比较，将发现的错误信息返回所述用户接口模块，并进一步传送至前端计算机。
进一步地，所述故障检查模块包括故障发生单元和故障反馈分析单元，所述故障检查模块与虚拟下位机通过接口通信连接；
所述故障发生单元接收用户接口模块的IO清单，结合IO清单中的信息，按照一定的规律产生故障信号，并将故障指令及故障内容发送至虚拟下位机，同时通知故障反馈分析单元；故障反馈分析单元根据故障发生单元传来的信息，计算出预期结果，并与接收自虚拟下位机的故障反馈信号进行比较；并将比较得到的错误信息返回用户接口模块并传送至前端计算机。
进一步地，所述IO清单中的信息包括点名(即信号名)、机箱、卡槽、通道号、信号类型及描述。
进一步地，所述故障发生单元产生的故障信号类型包括通道故障类和失电故障类。
进一步地，所述组态检查模块包括脚本发生单元与结果校验单元，所述组态检查模块与虚拟下位机通过接口通信连接；
所述脚本发生单元接收用户接口模块发来的IO清单与虚拟下位机发送来的组态逻辑,并进行格式转化，形成测试脚本；并将测试脚本发送至虚拟下位机，虚拟下位机对测试脚本进行响应，并返回测试反馈信息，并发送至结果校验单元。
进一步地，所述功能验证系统用于核电厂安全级仪控系统集成前进行系统功能验证。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
本发明实现了在核电厂安全级仪控系统进行系统集成之前，对其系统功能进行先行验证。该功能验证系统能够方便快捷准确的从故障影响、通道选取、组态正确性三个角度对功能设计进行检查；本发明减少了硬件测试阶段的复杂度，节约了时间成本和人力物力。
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为本发明一种核电厂安全级仪控系统的功能验证系统架构图。
图2为本发明实施例中的组态逻辑示例图。
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，下面结合实施例和附图，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。
在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的结构、电路、材料或方法。
在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“高”、“低”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
实施例
如图1所示，本发明一种核电厂安全级仪控系统的功能验证系统，所述功能验证系统包括前端计算机、虚拟下位机和验证模块，所述前端计算机包括组态编辑器和验证模块前端，所述组态编辑器编辑逻辑组态，并编译下装至所述虚拟下位机；所述虚拟下位机通信连接验证模块，所述验证模块通信连接前端计算机；
所述组态编辑器，用于前端计算机进行组态逻辑的编写、编译下装至所述虚拟下位机；
所述验证模块前端，用于将IO清单及指令信息传送至验证模块的用户接口模块，同时接收验证模块的用户接口模块的监视画面信号和检查结果；
所述验证模块，通过其用户接口模块接收所述前端计算机发来的IO清单及指令信息，并发送至所述验证模块内的各个检查模块，通过各个检查模块进行通道检查、故障检查和组态检查；及把检查结果返回至用户接口模块，进而反馈至所述验证模块前端进行显示；
所述虚拟下位机，用于与所述验证模块进行数据交互，将待检查通道的信号名称、IO清单及组态逻辑发送至虚拟下位机，由虚拟下位机进行验证计算或响应，并返回信息。
具体实施时，IO清单示例如表1。
表1IO清单示例
Figure BDA0002697315050000051
组态逻辑示例如图2所示。
本发明系统的具体实施如下：
所述前端计算机将IO清单发送给所述验证模块的用户接口模块，并传递给通道检查模块、故障检查模块、组态检查模块；
所述前端计算机的组态编辑器制作控制组态逻辑，并编译下装到虚拟下位机；
所述前端计算机发送检查指令到用户接口模块，并按照指令内容，分别驱动不同的检查模块；
(1)通道检查的执行过程是：通道检查模块收到IO清单后，与虚拟下位机建立连接；逐个发送信号名称与查询指令到虚拟下位机，虚拟下位机接收到指令将该信号名对应的各项信息传递给通道检查模块。通道检查模块解析该信息，并由通道一致性检查单元进行槽号、通道号等的比较，如果比较错误，则将检查结果返回用户接口模块。如果检查无误则驱动参数准确性检查单元，解析信号信息，并对描述等信息进行比较，并将检查结果发送给用户接口模块。
(2)故障检查的执行过程是：故障检查模块接收用户接口模块发来的IO清单，由故障发生单元生成故障清单，如表2所示。再由故障发生单元将故障内容和故障指令发送给虚拟下位机，与此同时，故障发生单元将故障清单发送给故障反馈分析单元。虚拟下位机将故障反馈信息发送给故障反馈分析单元，并由其与预期故障进行比较。检查结果发送给用户接口模块。
故障发生单元根据IO清单生成故障清单。如根据表1示例的IO清单，针对其中出现的两个机箱，设置两个机箱失电故障；
表2故障清单示例(通道故障类)
Figure BDA0002697315050000061
(失电故障类)
Figure BDA0002697315050000062
(3)组态检查的执行过程是：组态检查模块接收虚拟下位机发送的组态逻辑和用户接口模块发送来的IO清单，由脚本发生单元生成测试脚本，如表3所述。然后脚本发生单元将测试指令和测试脚本发送给虚拟下位机。虚拟下位机将测试反馈发送给结果校验单元，填入表格并进行比较。检查结果发送到用户接口模块。
表3测试脚本示例
Figure BDA0002697315050000063
本发明工作原理是：
针对核电厂安全级仪控系统，现有的基于硬件的验证方法，仪控产品从系统集成到验收合格需要大量时间和人力进行测试，这一特点对于这是安全级仪控系统更为突出的突出特点。且在测试的过程中，对于出现的问题需要暂停测试进程，离线分析产生问题的原因，并对软硬件设计进行修改。系统设计修改完成后，再对仪控产品的系统集成过程进行相应的修改，然后才能继续测试过程。整个仪控系统的集成过程中，涉及到硬件设备的频繁改动，且耗费大量的人力和时间，且错误率高。
因此，本发明在实体仪控系统尚未进行系统集成之前,有必要对其软件组态的正确性、参数的正确性、通道分配的正确性、测试脚本编写的正确性等进行检查。于是，本发明提供一种核电厂安全级仪控系统的功能验证系统，利用仿真技术，建立一套模拟实体控制系统的仿真控制系统，可以在系统集成之前先行验证一些系统功能。本发明包括前端计算机、虚拟下位机和验证模块，所述前端计算机包括组态编辑器和验证模块前端，所述组态编辑器编译下装至所述虚拟下位机，所述虚拟下位机通信连接验证模块，所述验证模块通信连接前端计算机；通过本系统可以在仪控系统进行集成之前，先对设计方案、组态逻辑、测试脚本等进行验证，由此减少系统集成过程中，硬件设备的频繁改动。而且相比基于硬件的验证工作，基于仿真技术的功能验证所需的人员和时间要少得多。进而节约了系统集成阶段的人力物力，同时减少了人工检查的错误率。
实施例2
如图1、图2所示，本实施例与实施例1的区别在于，还包括若干安全显示站，各个安全显示站与所述虚拟下位机通信连接，所述虚拟下位机与所述安全显示站通过接口通信连接；
通过所述虚拟下位机接收安全显示站的显示及操作指令，并将对应的反馈内容返回到安全显示站。
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 (4)

1.一种核电厂安全级仪控系统的功能验证系统，其特征在于，所述功能验证系统包括前端计算机、虚拟下位机和验证模块，所述前端计算机包括组态编辑器和验证模块前端，所述组态编辑器编辑逻辑组态，并编译下装至所述虚拟下位机，所述虚拟下位机通信连接验证模块，所述验证模块通信连接前端计算机；
所述组态编辑器，用于前端计算机进行组态逻辑的编写、编译下装至所述虚拟下位机；
所述验证模块前端，用于将IO清单及指令信息传送至验证模块的用户接口模块，同时接收验证模块的用户接口模块的监视画面信号和检查结果；
所述验证模块，通过其用户接口模块接收所述前端计算机发来的IO清单及指令信息，并发送至所述验证模块内的各个检查模块，通过各个检查模块进行通道检查、故障检查和组态检查；及把检查结果返回至用户接口模块，进而反馈至所述验证模块前端进行显示；
所述虚拟下位机，用于与所述验证模块进行数据交互，将待检查通道的信号名称、IO清单及组态逻辑发送至虚拟下位机，由虚拟下位机进行验证计算或响应，并返回信息；
所述验证模块还包括通道检查模块、故障检查模块、组态检查模块，所述通道检查模块、故障检查模块、组态检查模块与所述虚拟下位机通信连接；
所述故障检查模块包括故障发生单元和故障反馈分析单元，所述故障检查模块与虚拟下位机通过接口通信连接；
所述故障发生单元接收用户接口模块的IO清单，结合IO清单中的信息，按照一定的规律产生故障信号，并将故障指令及故障内容发送至虚拟下位机，同时通知故障反馈分析单元；故障反馈分析单元根据故障发生单元传来的信息，计算出预期结果，并与接收自虚拟下位机的故障反馈信号进行比较；并将比较得到的错误信息返回用户接口模块并传送至前端计算机；
所述组态检查模块包括脚本发生单元与结果校验单元，所述组态检查模块与虚拟下位机通过接口通信连接；
所述脚本发生单元接收用户接口模块发来的IO清单与虚拟下位机发送来的组态逻辑,并进行格式转化，形成测试脚本；并将测试脚本发送至虚拟下位机，虚拟下位机对测试脚本进行响应，并返回测试反馈信息，并发送至结果校验单元；
所述IO清单中的信息包括点名、机箱、卡槽、通道号、信号类型及描述；
所述故障发生单元产生的故障信号类型包括通道故障类和失电故障类；所述失电故障类的故障信号为机箱-卡槽-通道故障信号；
所述功能验证系统用于核电厂安全级仪控系统集成前进行系统功能验证。
2.根据权利要求1所述的一种核电厂安全级仪控系统的功能验证系统，其特征在于，还包括若干安全显示站，各个安全显示站与所述虚拟下位机通信连接，通过所述虚拟下位机接收安全显示站的显示及操作指令，并将对应的反馈内容返回到安全显示站。
3.根据权利要求1所述的一种核电厂安全级仪控系统的功能验证系统，其特征在于，所述验证模块包括用户接口模块，所述用户接口模块接收所述前端计算机发来的IO清单及指令信息，并发送至所述验证模块内的各个检查模块；及接收各个检查模块的检查结果，并返回至验证模块前端。
4.根据权利要求1所述的一种核电厂安全级仪控系统的功能验证系统，其特征在于，所述通道检查模块包括通道一致性检查单元和参数准确性检查单元，所述通道检查模块与虚拟下位机通过接口通信连接，将待检查通道的信号名称发送至所述虚拟下位机，由虚拟下位机进行计算，返回该信号的信息；其中，该信号所在通道的信息返回给通道一致性检查单元，该信号的各项参数返回给参数准确性检查单元；通道一致性检查单元和参数准确性检查单元将返回信息与IO清单中的信息进行比较，将发现的错误信息返回所述用户接口模块，并进一步传送至前端计算机。
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