CN113238535B - 一种核安全级dcs模拟量输入模块故障诊断方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种核安全级DCS模拟量输入模块故障诊断方法及系统，包括：对模拟量输入模块进行初始化；将初始化后的模拟量输入模块按通道数进行周期性的功能化运行，功能化运行包括实时对模拟量输入模块的故障按故障优先级顺序进行依次诊断，再按故障紧急程度分别对诊断出的模拟量输入模块故障，进行故障处理。本发明对模拟量输入模块故障进行周期性的分时依次诊断，对诊断的结果按紧急程序分别处理，既然保证了对重要故障的及时响应，又能在保证模拟量输入模块响应时间的基础上覆盖所有诊断，有效的提高了故障诊断的效率，兼顾了故障诊断的时效性和重要性。
Description
技术领域
本发明涉及核电厂安全级DCS系统领域，具体涉及一种核安全级DCS模拟量输入模块故障诊断方法及系统。
背景技术
安全级DCS平台是用于核电厂控制的数字化控制系统，安全级DCS平台模拟量输入模块是该系统中用于采集模拟信号的专用模块。
在安全级DCS系统中，对任务时间的控制非常严格，对单个模块的响应时间要求非常高，同时又需要在发现故障的时候及时响应，对单模块来说，诊断任务时间紧、且需覆盖率高，这种背景下，对模拟量输入通道的实时诊断显得极为重要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是在安全级DCS系统中，要求模块响应快，并对故障处理的实时性要求很高，在模块内部诊断任务时间紧、任务重，既要保证耗时少，又要保证诊断的覆盖率，目的在于提供一种核安全级DCS模拟量输入模块故障诊断方法及系统，解决了通过故障分级和分时诊断，对模拟量输入通道实时诊断的问题。
本发明通过下述技术方案实现：
一方面，本发明是一种核安全级DCS模拟量输入模块故障诊断方法，包括以下步骤：对模拟量输入模块进行初始化；将初始化后的模拟量输入模块按通道数进行周期性的功能化运行，所述功能化运行包括实时对模拟量输入模块的故障按故障优先级顺序进行依次诊断，再按故障紧急程度分别对诊断出的模拟量输入模块故障，进行故障处理。
本发明对模拟量输入模块故障进行周期性的分时依次诊断，对诊断的结果按紧急程序分别处理，既然保证了对重要故障的及时响应，又能在保证模拟量输入模块响应时间的基础上覆盖所有诊断，有效的提高了故障诊断的效率，兼顾了故障诊断的时效性和重要性。
进一步的，所述模拟量输入模块的故障按故障优先级顺序，依次包括下列4级故障：严重通信故障；CPU故障；模块电源故障、周期超时故障和轻微通信故障；通道故障。
进一步的，将所述模拟量输入模块故障按故障紧急程度分为严重故障和轻度故障；所述严重故障包括：严重通信故障和CPU故障；所述轻度故障包括：模块电源故障、周期超时故障、轻微通信故障和通道故障。
进一步的，所述按故障紧急程度分别对诊断出的模拟量输入模块故障，进行故障处理，所述故障处理的方法包括：当诊断为严重故障时，立即停止运行所述模拟量输入模块；当诊断为轻度故障时，将所述轻度故障予以告警提示，同时正常运行所述模拟量输入模块。
进一步的，在立即停止运行所述模拟量输入模块之后，还包括如下操作：当诊断为严重通信故障时，复位所述模拟量输入模块；当诊断为CPU故障时，停机等待人为干预。
进一步的，将所述轻度故障予以告警提示，具体包括：当诊断为模块电源故障或周期超时故障时，点亮ERR红灯；当诊断为轻微通信故障时，点亮COM红灯；当诊断为通道故障时，点亮通道红灯。
进一步的，对于所述通道故障，每个周期仅诊断一个输入通道。为了能在有限的模块周期时间内完成所有通道的诊断，一个周期仅诊断一个输入通道。模拟量输入模块的16个通道需要经过16个周期的功能化运行，才能完全诊断一遍。
进一步的，在功能化运行中，每个周期的时长为5ms，其中，诊断时长为3.5ms，故障处理时长为0.3ms，剩余时长预留做空闲任务。
另一方面，一种核安全级DCS模拟量输入模块故障诊断系统，包括：
初始化模块，用于对模拟量输入模块进行初始化；功能化运行模块，用于将初始化后的模拟量输入模块按通道数进行周期性的功能化运行，所述功能化运行包括实时对模拟量输入模块的故障按故障优先级顺序进行依次诊断；故障处理模块，用于按故障紧急程度分别对诊断出的模拟量输入模块故障，进行故障处理；其中，所述模拟量输入模块的故障按故障优先级顺序，依次包括下列4级故障：严重通信故障；CPU故障；模块电源故障、周期超时故障和轻微通信故障；通道故障。
还有一方面，一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的一种核安全级DCS模拟量输入模块故障诊断方法。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
本发明对模拟量输入模块故障进行分级，保证了对重要故障的及时响应，并且提出一种分时诊断机制，对优先级不高的故障进行分时诊断，在保证模块响应时间的基础上覆盖所有诊断。本发明提高了故障诊断的效率，兼顾了故障诊断的时效性和重要性。
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为模拟量输入模块内部任务的转换关系图；
图2为单个周期内的诊断处理流程图。
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。
实施例1
本实施例1是一种本实施例1是一种核安全级DCS模拟量输入模块故障诊断方法，包括以下步骤：
首先，对模拟量输入模块进行初始化；
其次，将初始化后的模拟量输入模块按通道数进行周期性的功能化运行，功能化运行包括实时对模拟量输入模块的故障按故障优先级顺序进行依次诊断，依次包括4级故障：严重通信故障；CPU故障；模块电源故障、周期超时故障和轻微通信故障；通道故障。再按故障紧急程度分别对诊断出的模拟量输入模块故障，进行故障处理。
最后，将模拟量输入模块故障按故障紧急程度分为严重故障和轻度故障；严重故障包括：严重通信故障和CPU故障；轻度故障包括：模块电源故障、周期超时故障、轻微通信故障和通道故障。
当诊断为严重故障时，立即停止运行模拟量输入模块；当诊断为严重通信故障时，复位模拟量输入模块；当诊断为CPU故障时，停机等待人为干预。
当诊断为轻度故障时，将轻度故障予以告警提示，同时正常运行模拟量输入模块。具体包括：当诊断为模块电源故障或周期超时故障时，点亮ERR红灯；当诊断为轻微通信故障时，点亮COM红灯；当诊断为通道故障时，点亮通道红灯。
为了能在有限的模块周期时间内完成所有通道的诊断，对于所有的通道故障，采用分时诊断，即一个周期仅诊断一个输入通道。模拟量输入模块的16个通道需要经过16个周期的功能化运行，才能完全诊断一遍。
本实施例1对模拟量输入模块故障进行周期性的分时依次诊断，对诊断的结果按紧急程序分别处理，既然保证了对重要故障的及时响应，又能在保证模拟量输入模块响应时间的基础上覆盖所有诊断，有效的提高了故障诊断的效率，兼顾了故障诊断的时效性和重要性。
实施例2
本实施例2是在实施例1的基础上，一种核安全级DCS模拟量输入模块故障诊断系统，包括：
初始化模块，用于对模拟量输入模块进行初始化；
功能化运行模块，用于将初始化后的模拟量输入模块按通道数进行周期性的功能化运行，功能化运行包括实时对模拟量输入模块的故障按故障优先级顺序进行依次诊断；
故障处理模块，用于按故障紧急程度分别对诊断出的模拟量输入模块故障，进行故障处理；
其中，模拟量输入模块的故障按故障优先级顺序，依次包括下列4级故障：严重通信故障；CPU故障；模块电源故障、周期超时故障和轻微通信故障；通道故障。
实施例3
本实施例3是在实施例1的基础上，一种核电厂安全级DCS系统模拟量输入通道的实时诊断方法。本实施例3的方法对故障进行分级，重要的故障先诊断。在安全级DCS系统中，要求模块响应快，并对故障处理的实时性要求很高，所以在模块内部诊断任务时间紧、任务重，既要保证耗时少，又要保证诊断的覆盖率，在这种情况下，提出故障分级，分时诊断的模拟量输入通道实时诊断方法。
将整个模拟量输入模块的运行被分为三个任务，初始化任务、功能运行任务、故障处理任务，模块上电后运行初始化任务，初始化成功后进入功能运行任务，功能运行任务完成后进入故障处理任务，而通道实时诊断就放在功能运行任务中。将模块故障分为两级，严重故障与轻微故障，在周期运行中先处理严重故障，后处理轻微故障。
模拟量输入模块上电后进入初始化任务，初始化成功后进入功能运行任务。在功能运行任务中执行故障诊断。
一、故障分级如下：
严重故障：CPU故障、严重通信故障。
轻度故障：模块电源故障、周期超时故障、通道故障、轻微通信故障。
二、故障处理方式如下：
优先级排序如下表，表中数字越小，表示最紧急；值越小越紧急。
三、分时诊断机制如下：
模块采用定周期的运行方式，在初始化成功后，就进入周期运行模式，整个模块周期时间为5ms，功能运行任务为3.5ms，故障处理任务为0.3ms，剩下的时间预留做空闲任务。优先级高的故障优先诊断。
在功能运行任务中，首先进行通信故障诊断，一旦出现严重通信故障，立刻停止运行，模块复位。
通信故障诊断完成后，进行CPU诊断，一旦出现故障，立刻停止运行，等待人为干预。
CPU诊断完成后进行电源故障和周期超时故障诊断。
最后进行通道诊断，模拟量输入共有16个输入通道，由于时间紧，我们每个周期只诊断一个通道，16个通道全部诊断完成需要16个周期。
如图1所示，表明了模拟量输入模块内部任务的转换关系，上电后进入初始化任务，初始化成功后进入功能运行任务，功能运行任务后进入故障处理任务。在功能运行任务中执行故障诊断，诊断内容包括严重故障和轻微故障，功能运行完成后进入故障处理任务，处理严重故障和轻微故障。
每个任务采用定周期控制，每个任务时间都是唯一确定的。
对故障进行分级，优先级的不同则处理方式不同。在核电厂安全级DCS系统模拟量输入模块中，模块故障类型包括CPU故障、严重通信故障、模块电源故障、周期超时故障、通道故障、轻微通信故障，这些故障都需要通过模块自诊断来甄别，并将识别到的故障通过上传到工程师站显示或通过点亮面板上的LED红灯来指示。但由于指示灯的数量有限，包括一个故障指示灯，一个通信指示灯灯，一个电源指示灯，一个程序运行灯，以及各通道有一个通道指示灯，这些LED灯并不能指示出所有的故障，而上报给工程师站的故障类型也是有限的，不可能对所有的故障都能及时处理上报，因此需要对这些故障需要进行分级处理。
分时诊断机制，在核电厂安全级DCS系统模拟量输入模块中，故障需要分级，那么在同一时刻，仅处理故障优先级高的故障，那么在诊断时间很紧的情况下，对优先级不高的通道诊断就需要进行分时诊断，对优先级最低的通道故障，分16个周期诊断完所有通道。
遍历所有诊断，在分时诊断的同时保证诊断的覆盖率。对优先级不高的故障采用分时诊断机制。对优先级低的通道故障，每个周期诊断一个通道故障，诊断完所有通道故障需要16个周期，在分时诊断的基础上不漏掉任何一个故障，保证诊断的覆盖率。而比通道故障优先级高的电源故障、周期超时故障等是每个周期都诊断。
模拟量输入模块软件任务周期(CYCLE)共5ms，时间分配如下：
RUN任务(功能运行任务)：3.5ms；
FAIL任务(故障处理任务)：0.3ms；
IDLE任务(空闲任务)：CYCLE-RUN-FAIL；
RUN任务中故障处理的方式，如图2所示，在一个周期内进行的诊断的处理流程，其中通道故障在每个周期只进行一个通道诊断，即分时诊断。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
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。
本领域普通技术人员可以理解实现上述事实和方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，涉及的程序或者所述的程序可以存储于一计算机所可读取存储介质中，该程序在执行时，包括如下步骤：此时引出相应的方法步骤，所述的存储介质可以是ROM/RAM、磁碟、光盘等等。
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 (7)
1.一种核安全级DCS模拟量输入模块故障诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：
对模拟量输入模块进行初始化；
将初始化后的模拟量输入模块按通道数进行周期性的功能化运行，所述功能化运行包括实时对模拟量输入模块的故障按故障优先级顺序进行依次诊断，再按故障紧急程度分别对诊断出的模拟量输入模块故障，进行故障处理；
所述模拟量输入模块的故障按故障优先级顺序由高到低，依次包括下列4级故障：
严重通信故障；
CPU故障；
模块电源故障、周期超时故障和轻微通信故障；
通道故障；
其中，模拟量输入共有16个输入通道，对于优先级最低的通道故障，每个周期诊断一个输入通道；
在功能化运行中，每个周期的时长为5ms，其中，诊断时长为3.5ms，故障处理时长为0.3ms，剩余时长预留做空闲任务。
2.根据权利要求1所述核安全级DCS模拟量输入模块故障诊断方法，其特征在于，将所述模拟量输入模块故障按故障紧急程度分为严重故障和轻度故障；
所述严重故障包括：严重通信故障和CPU故障；
所述轻度故障包括：模块电源故障、周期超时故障、轻微通信故障和通道故障。
3.根据权利要求2所述核安全级DCS模拟量输入模块故障诊断方法，其特征在于，所述按故障紧急程度分别对诊断出的模拟量输入模块故障，进行故障处理，所述故障处理的方法包括：
当诊断为严重故障时，立即停止运行所述模拟量输入模块；
当诊断为轻度故障时，将所述轻度故障予以告警提示，同时正常运行所述模拟量输入模块。
4.根据权利要求3所述核安全级DCS模拟量输入模块故障诊断方法，其特征在于，在立即停止运行所述模拟量输入模块之后，还包括如下操作：
当诊断为严重通信故障时，复位所述模拟量输入模块；
当诊断为CPU故障时，停机等待人为干预。
5.根据权利要求3所述核安全级DCS模拟量输入模块故障诊断方法，其特征在于，将所述轻度故障予以告警提示，具体包括：
当诊断为模块电源故障或周期超时故障时，点亮ERR红灯；
当诊断为轻微通信故障时，点亮COM红灯；
当诊断为通道故障时，点亮通道红灯。
6.一种核安全级DCS模拟量输入模块故障诊断系统，其特征在于，包括：
初始化模块，用于对模拟量输入模块进行初始化；
功能化运行模块，用于将初始化后的模拟量输入模块按通道数进行周期性的功能化运行，所述功能化运行包括实时对模拟量输入模块的故障按故障优先级顺序进行依次诊断；
故障处理模块，用于按故障紧急程度分别对诊断出的模拟量输入模块故障，进行故障处理；
其中，所述模拟量输入模块的故障按故障优先级顺序由高到低，依次包括下列4级故障：
严重通信故障；
CPU故障；
模块电源故障、周期超时故障和轻微通信故障；
通道故障；
其中，模拟量输入共有16个输入通道，对于优先级最低的通道故障，每个周期诊断一个输入通道；
在功能化运行中，每个周期的时长为5ms，其中，诊断时长为3.5ms，故障处理时长为0.3ms，剩余时长预留做空闲任务。
7.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述的一种核安全级DCS模拟量输入模块故障诊断方法。
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