CN113296481A - 一种核电厂主控制室后备盘控制权管理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于核电厂控制权的管理领域，具体涉及一种核电厂主控制室后备盘控制权管理系统及方法，该系统包括释放功能模块、逻辑处理模块、DCS机柜模块和退出计算机化工作站信息提示模块；其中释放功能模块、逻辑处理模块和DCS机柜模块依次连接，DCS机柜模块又分别和释放功能模块、退出计算机化工作站信息提示模块连接。本发明解决DCS网络失效导致切换信号和柜间联锁信号传输出现故障，造成主控制室内后备盘部分功能和计算机化工作站同时失效以及切换开关故障导致的相关工艺系统设备控制功能丧失等问题，同时简化权限管理逻辑，解决了控制信号全部由硬接线方式实现所带来的施工困难，节省了工程设计、实施成本。

Description

一种核电厂主控制室后备盘控制权管理系统及方法

技术领域

本发明属于核电厂控制权的管理领域，具体涉及一种核电厂主控制室后备盘控制权管理系统及方法。

背景技术

随数字化技术的不断发展，国内外核电厂主控制室均采用了计算机化工作站作为操纵人员的主要人机接口设备，用以实现对电厂的监控功能，但即使计算机具有高度的可靠性，仍需要考虑其失效的情况，因此在引入多样化监控手段的同时，控制权管理功能的方法便尤为重要。在某压水堆核电项目中，为应对计算机化工作站失效，在主控制室内设置了采用常规监控设备开关、按钮、指示仪/指示灯、记录仪、报警窗等为主的后备盘作为多样化的监控手段。当计算机化工作站失效时，操纵员可将控制权转移至后备盘，通过后备盘监视电厂运行、停堆以及事故处理等。

计算机化工作站和后备盘为两种不同的控制手段，而在同一时刻电厂只允许一种控制手段有效，因此，需对计算机化工作站和后备盘进行控制权管理。目前比较成熟的控制权管理手段是设置切换开关，该切换开关可以在计算机化工作站和后备盘之间进行控制权的选择，后备盘冗余系列各设置一套采用3取2逻辑的切换开关三个。另外，由于后备盘采用“两手操作”方式，即操纵员需要按下控制命令后再按下“释放”按钮，才能发出相应的控制命令，每块盘上冗余系列各设置2取1逻辑的释放按钮两个，为缩减切换及释放信号在一层机柜间传输的电缆量，大量切换和释放信号通过DCS网络在一层机柜间进行传输。

近年来随着国内外核电厂数字化仪控系统应用的增多，陆续出现了由于DCS网络失效导致切换信号和柜间联锁信号传输出现故障，造成主控制室内后备盘部分功能和计算机化工作站同时失效的情况。针对这一问题，如果保留上述方案，将切换信号和释放信号到各个机柜改成硬接线方式，则柜间电缆量将增多，不利于工程经济性及可实施性。另，由于将切换信号3取2逻辑处理后的结果参与到了多个工艺控制逻辑中，切换开关本身也形成了故障瓶颈，一旦失效则与其相关的工艺系统设备控制功能均会丧失。

因此需要提供一种核电厂主控制室后备盘控制权管理系统及方法，以解决现有技术存在的不足。

发明内容

本发明提供一种核电厂主控制室后备盘控制权管理系统及方法，以解决DCS网络失效导致切换信号和柜间联锁信号传输出现故障，造成主控制室内后备盘部分功能和计算机化工作站同时失效以及切换开关故障导致的相关工艺系统设备控制功能丧失等问题，同时简化权限管理逻辑，解决了控制信号全部由硬接线方式实现所带来的施工困难，节省了工程设计、实施成本。

实现本发明目的的技术方案：

一种核电厂主控制室后备盘控制权管理系统，该系统包括释放功能模块、逻辑处理模块、DCS机柜模块和退出计算机化工作站信息提示模块；

其中释放功能模块、逻辑处理模块和DCS机柜模块依次连接，DCS机柜模块又分别和释放功能模块、退出计算机化工作站信息提示模块连接。

所述的释放功能模块包括释放按钮和释放功能可用状态指示灯，释放功能可用状态指示灯设置在释放按钮上。

所述的释放功能模块中的释放按钮每个冗余序列设置两个，两个释放按钮互为备用，其中任意一个释放按钮都能够完成控制命令的释放功能。

所述的释放功能可用状态指示灯每个冗余序列设置两组，每组数量由DCS功能分组确定。

所述的释放按钮下发后备盘上工艺系统的控制指令。

所述的逻辑处理模块包括逻辑“或”电路、后备盘可用模式和逻辑“与”电路，逻辑“与”电路分别和逻辑“或”电路、后备盘可用模式连接，逻辑“或”电路和释放功能模块中的释放按钮连接。

所述的逻辑处理模块对释放功能模块进行逻辑处理，逻辑处理模块中的释放按钮经逻辑“或”电路处理实现任意一个释放按钮有效即可用的功能，处理后的结果与后备盘可用模式经逻辑“与”电路处理后得到信号可用模式，用于控制工艺系统控制命令下发。

所述的DCS机柜模块包括信号可用模式、多个DCS机柜和柜间联锁逻辑，信号可用模式和多个DCS机柜连接，多个DCS机柜之间通过柜间联锁逻辑连接。

所述的信号可用模式在多个DCS机柜内对释放按钮下发的工艺系统控制指令进行逻辑处理，并将最终的工艺系统控制指令送至现场设备。

所述的工艺系统控制指令包括开阀、启泵。

所述的DCS机柜模块将多个DCS机柜收到的信号可用模式经逻辑处理后，送至释放功能模块中释放功能可用状态指示灯，提示操纵人员释放功能的可用性。

所述的退出计算机化工作站信息提示模块包括退出计算机化工作站控制开关和计算机化工作站，退出计算机化工作站控制开关和计算机化工作站分别和DCS机柜模块中的DCS机柜连接。

所述的退出计算机化工作站控制开关将退出信号送至DCS机柜，经DCS机柜逻辑处理后送至计算机化工作站，此时计算机化工作站界面弹出用户权限登录窗口，提示当前控制权发生变化。

所述的释放按钮到DCS机柜控制回路可用时，释放功能可用状态指示灯亮。

所述的释放按钮所管理的部分设备应对全厂失电工况，通道的供电电源与相应DCS机柜保持一致。

所述的一种核电厂主控制室后备盘控制权管理系统的管理方法，该方法包括以下步骤：

步骤1，进行系统配置，对DCS机柜模块进行功能分配；

步骤2，执行释放功能模块功能，对释放按钮进行设备选型；

步骤3，执行逻辑处理模块功能；

步骤4，在DCS机柜模块执行DCS机柜逻辑处理功能；

步骤5，在DCS机柜模块执行释放功能可用状态指示功能；

步骤6，在退出计算机化工作站信息提示模块执行用户权限变化功能。

所述的步骤1中同一个工艺系统中与后备盘相关的DCS逻辑，在满足DCS机柜功能分配的要求下，应集中于同一DCS机柜；同一工艺系统同一个后备盘盘面设备所产生的信号应分配到同一DCS机柜中。

所述的步骤1中DCS机柜用于实现工艺系统所需的监控功能，功能分配的要求包括：

冗余系列的功能应分配不同的机柜中；

同一系列内实现冗余功能的重要设备的控制应分配到不同的机柜中；

不同安全分级、供电需求的功能应分配到不同的机柜中。

所述的步骤2中释放按钮采用带保护盖的按钮且包含释放功能可用状态指示灯；释放按钮触点数量以及释放功能状态指示灯数量与该按钮所在盘上设备的功能分组情况有关。

所述的步骤3中将两个释放按钮连至逻辑处理模块中逻辑“或”电路的引脚，逻辑处理后得到信号可用模式；逻辑处理采用的电源应与对应DCS机柜电源一致。

所述的步骤4中将信号可用模式与工艺系统控制指令在DCS机柜中进行逻辑处理，并发出工艺系统控制命令。

所述的步骤5中将信号可用模式经DCS机柜逻辑处理后，再送至释放功能可用状态指示灯。

所述的步骤6中后备盘上退出计算机化工作站控制开关经DCS机柜处理后，得到用户权限变化结果，并将该送至计算机化工作站界面进行显示，提示用户当前控制权发生变化。

本发明的有益技术效果在于：

1)本发明的控制权管理系统可以应对DCS网络失效导致切换信号和柜间联锁信号传输出现故障，在技术上填补该领域的空白；

2)本发明通过DCS机柜模块系统配置中功能分配的方式，解决了控制信号全部由硬接线方式实现所带来的工程实施困难；

3)本发明的控制权管理系统由释放功能实现，取消了切换开关简化了权限管理的逻辑，节省了工程设计、实施成本；

4)本发明由释放功能模块经逻辑处理模块处理后，直接送到DCS机柜模块与工艺系统控制设备作用，消除了切换开关故障导致与其相关的工艺系统设备控制功能丧失的问题；

5)本发明由释放功能模块实现后备盘上控制指令的下发，同时退出计算机化工作站信息提示模块可以为操纵员提供控制权限变化信息提示，为电厂运行提供了更加可靠、便捷的控制策略。

附图说明

图1为本发明所提供的一种核电厂主控制室后备盘控制权管理系统示意图；

图中，1-DCS机柜；2-柜间联锁逻辑；3-释放按钮；4-释放功能可用状态指示灯；5-后备盘可用模式；6-信号可用模式；7-退出计算机化工作站控制开关；8-计算机化工作站；9-逻辑“或”电路；10-逻辑“与”电路；100-释放功能模块；200-逻辑处理模块；300-DCS机柜模块；400-退出计算机化工作站信息提示模块。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明，下面将结合本发明实施例中的附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显而易见的，下面所述的实施例仅仅是本发明实施例中的一部分，而不是全部。基于本发明记载的实施例，本领域技术人员在不付出创造性劳动的情况下得到的其它所有实施例，均在本发明保护的范围内。

实施例1

如图1所示，本发明提供的一种核电厂主控制室后备盘控制权管理系统，主要针对主控制室内多重操作手段计算机化工作站8和后备盘之间的权限管理设计的系统。本发明的控制器管理系统由四个模块组成，分别为：释放功能模块100、逻辑处理模块200、DCS机柜模块300、退出计算机化工作站信息提示模块400。

释放功能模块100用来实现后备盘上控制命令的释放以及信号可用的状态指示功能。本发明的控制权管理系统基于后备盘“两手”控制原则，即操纵员需要按下工艺系统控制命令后在按下释放按钮3，才能发出相应的控制命令；

释放功能模块100包括释放按钮3及释放功能可用状态指示灯4，释放按钮3用来下发后备盘上工艺系统的控制指令，当释放按钮3与后备盘上工艺系统的控制指令同时作用时，控制指令可用下发，释放功能可用状态指示灯4用来表示释放按钮3到DCS机柜1控制回路的可用性；

释放功能模块100中的释放按钮3每个冗余序列设置两个，两个释放按钮3互为备用，其中任意一个释放按钮3都可完成控制命令的释放功能。释放功能可用状态指示灯4每个冗余序列设置两组，每组数量由DCS功能分组确定；

释放功能模块100中的释放按钮3所管理的部分设备要应对全厂失电工况，其相关通道的供电电源应与相应DCS机柜1保持一致。

逻辑处理模块200用来实现释放功能的控制逻辑，在后备盘可用模式5下，任意一个释放按钮3可用即可形成信号可用模式6，该模式控制工艺系统控制指令的下发。

所述的逻辑处理模块200包括逻辑“或”电路9、后备盘可用模式5和逻辑“与”电路10，逻辑“与”电路10分别和逻辑“或”电路9、后备盘可用模式5连接，逻辑“或”电路9和释放功能模块100中的释放按钮3连接。

逻辑处理模块200包括逻辑“与”电路10、逻辑“或”电路9以及后备盘可用模式5，2个释放按钮3经逻辑处理模块200中的逻辑“或”电路9处理实现任意一个释放按钮3有效即可用的功能，处理后的结果与后备盘可用模式5经逻辑“与”电路10处理后得到信号可用模式6，用于控制工艺系统控制命令下发。

DCS机柜1用于实现工艺系统所需的监控功能。本发明所述的DCS机柜模块300指为实现本发明控制权管理系统所涉及的DCS机柜1及相关逻辑，包括信号可用模式6与工艺系统控制命令的逻辑处理，以及释放功能可用状态指示的逻辑处理。

DCS机柜模块300包括信号可用模式6、多个DCS机柜1和柜间联锁逻辑2，信号可用模式6和多个DCS机柜1连接，多个DCS机柜1之间通过柜间联锁逻辑2连接。

信号可用模式6在各DCS机柜1内与工艺系统控制指令进行逻辑处理，并将最终的工艺控制指令如开阀、启泵等送至现场设备。同时，DCS机柜模块300将各DCS机柜1收到的信号可用模式6经逻辑处理后，再送至释放功能模块100中释放功能可用状态指示灯4，用以提示操纵人员释放功能的可用性。

为实现本发明权限管理系统应对DCS机柜模块300进行系统配置，以缩减DCS机柜1间传输的电缆量。

计算机化工作站8为核电厂运行的主要监控手段，当控制模式从计算机化工作站8转换到后备盘时，本发明的控制权管理系统在计算机化工作站8界面上弹出用户权限登录窗口，用以提示操纵人员控制权发生变化。

退出计算机化工作站信息提示模块400包括退出计算机化工作站控制开关7和计算机化工作站8，退出计算机化工作站控制开关7将退出信号送至DCS机柜1，经DCS机柜1逻辑处理后送至计算机化工作站8，此时界面弹出用户权限登录窗口，用以提示操纵人员当前控制权发生变化。

释放功能模块100中的释放按钮3通过硬接线连至逻辑处理模块200中的逻辑“或”电路9，经逻辑处理模块200处理后将处理结果信号可用模式6通过硬接线方式送到DCS机柜模块300中的各DCS机柜1中，柜间联锁逻辑2通过硬接线方式在各DCS机柜1内进行数据传递。同时各DCS机柜1接收到信号可用模式6后，在DCS机柜1内进行逻辑处理，处理结果以硬接线形式送至释放功能模块100中释放功能可用状态指示灯4。退出计算机化工作站信息提示模块400以硬接线形式将退出计算机化工作站控制开关7信号送至DCS机柜1，DCS机柜1经逻辑处理后，将处理结果通过网线传输到计算机化工作站8，用以控制计算机化工作站8的用户权限登录窗口。

实施例2

本发明还提供了一种核电厂主控制室后备盘控制权管理系统的管理方法，该方法包括以下步骤：

步骤1，在实施本发明所涉及的核电厂主控制室后备盘控制权管理系统前进行系统配置，对DCS机柜模块300进行功能分配，同一个工艺系统中与后备盘相关的DCS逻辑，在满足DCS机柜1功能分配的要求下如，冗余系列的功能应分配不同的机柜中；同一系列内实现冗余功能的重要设备的控制应分配到不同的机柜中；不同安全分级、供电需求的功能应分配到不同的机柜中等，应集中于同一DCS机柜1；同一工艺系统同一个后备盘盘面设备所产生的信号应尽量分配到同一DCS机柜1中。

步骤2，执行释放功能模块100功能，对释放按钮3进行设备选型，释放按钮3采用带保护盖的按钮且包含指示灯，指示灯用于释放功能可用状态指示；释放按钮3触点数量以及释放功能状态指示灯数量与该按钮所在盘上设备的功能分组情况有关，如不同安全级。

步骤3，执行逻辑处理模块200功能，首先将两个释放按钮3连至逻辑处理模块200中逻辑“或”电路9的引脚，逻辑处理后得到信号可用模式6；逻辑处理采用的电源应与对应DCS机柜1电源一致。

步骤4，在DCS机柜模块300执行DCS机柜逻辑处理功能，将信号可用模式6与工艺系统控制指令各DCS机柜1进行逻辑处理，并发出工艺控制命令如开阀、启泵。

步骤5，在DCS机柜模块300执行释放功能可用状态指示功能，将信号可用模式6经DCS机柜1逻辑处理后，再送至释放功能可用状态指示灯4。

步骤6，在退出计算机化工作站信息提示模块400执行用户权限变化功能，后备盘上退出计算机化工作站控制开关7经DCS机柜1处理后，得到用户权限变化结果，并将该送至计算机化工作站8界面进行显示，用以提示用户当前控制权发生变化。

上面结合附图和实施例对本发明作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。本发明中未作详细描述的内容均可以采用现有技术。

Claims (23)

1.一种核电厂主控制室后备盘控制权管理系统，其特征在于：该系统包括释放功能模块(100)、逻辑处理模块(200)、DCS机柜模块(300)和退出计算机化工作站信息提示模块(400)；

其中释放功能模块(100)、逻辑处理模块(200)和DCS机柜模块(300)依次连接，DCS机柜模块(300)又分别和释放功能模块(100)、退出计算机化工作站信息提示模块(400)连接。

2.根据权利要求1所述的一种核电厂主控制室后备盘控制权管理系统，其特征在于：所述的释放功能模块(100)包括释放按钮(3)和释放功能可用状态指示灯(4)，释放功能可用状态指示灯(4)设置在释放按钮(3)上。

3.根据权利要求2所述的一种核电厂主控制室后备盘控制权管理系统，其特征在于：所述的释放功能模块(100)中的释放按钮(3)每个冗余序列设置两个，两个释放按钮(3)互为备用，其中任意一个释放按钮(3)都能够完成控制命令的释放功能。

4.根据权利要求3所述的一种核电厂主控制室后备盘控制权管理系统，其特征在于：所述的释放功能可用状态指示灯(4)每个冗余序列设置两组，每组数量由DCS功能分组确定。

5.根据权利要求4所述的一种核电厂主控制室后备盘控制权管理系统，其特征在于：所述的释放按钮(3)下发后备盘上工艺系统的控制指令。

6.根据权利要求5所述的一种核电厂主控制室后备盘控制权管理系统，其特征在于：所述的逻辑处理模块(200)包括逻辑“或”电路(9)、后备盘可用模式(5)和逻辑“与”电路(10)，逻辑“与”电路(10)分别和逻辑“或”电路(9)、后备盘可用模式(5)连接，逻辑“或”电路(9)和释放功能模块(100)中的释放按钮(3)连接。

7.根据权利要求6所述的一种核电厂主控制室后备盘控制权管理系统，其特征在于：所述的逻辑处理模块(200)对释放功能模块(100)进行逻辑处理，逻辑处理模块(200)中的释放按钮(3)经逻辑“或”电路(9)处理实现任意一个释放按钮(3)有效即可用的功能，处理后的结果与后备盘可用模式(5)经逻辑“与”电路(10)处理后得到信号可用模式(6)，用于控制工艺系统控制命令下发。

8.根据权利要求7所述的一种核电厂主控制室后备盘控制权管理系统，其特征在于：所述的DCS机柜模块(300)包括信号可用模式(6)、多个DCS机柜(1)和柜间联锁逻辑(2)，信号可用模式(6)和多个DCS机柜(1)连接，多个DCS机柜(1)之间通过柜间联锁逻辑(2)连接。

9.根据权利要求8所述的一种核电厂主控制室后备盘控制权管理系统，其特征在于：所述的信号可用模式(6)在多个DCS机柜(1)内对释放按钮(3)下发的工艺系统控制指令进行逻辑处理，并将最终的工艺系统控制指令送至现场设备。

10.根据权利要求9所述的一种核电厂主控制室后备盘控制权管理系统，其特征在于：所述的工艺系统控制指令包括开阀、启泵。

11.根据权利要求10所述的一种核电厂主控制室后备盘控制权管理系统，其特征在于：所述的DCS机柜模块(300)将多个DCS机柜(1)收到的信号可用模式(6)经逻辑处理后，送至释放功能模块(100)中释放功能可用状态指示灯(4)，提示操纵人员释放功能的可用性。

12.根据权利要求11所述的一种核电厂主控制室后备盘控制权管理系统，其特征在于：所述的退出计算机化工作站信息提示模块(400)包括退出计算机化工作站控制开关(7)和计算机化工作站(8)，退出计算机化工作站控制开关(7)和计算机化工作站(8)分别和DCS机柜模块(300)中的DCS机柜(1)连接。

13.根据权利要求12所述的一种核电厂主控制室后备盘控制权管理系统，其特征在于：所述的退出计算机化工作站控制开关(7)将退出信号送至DCS机柜(1)，经DCS机柜(1)逻辑处理后送至计算机化工作站(8)，此时计算机化工作站(8)界面弹出用户权限登录窗口，提示当前控制权发生变化。

14.根据权利要求13所述的一种核电厂主控制室后备盘控制权管理系统，其特征在于：所述的释放按钮(3)到DCS机柜(1)控制回路可用时，释放功能可用状态指示灯(4)亮。

15.根据权利要求14所述的一种核电厂主控制室后备盘控制权管理系统，其特征在于：所述的释放按钮(3)所管理的部分设备应对全厂失电工况，通道的供电电源与相应DCS机柜(1)保持一致。

16.根据权利要求15所述的一种核电厂主控制室后备盘控制权管理系统的管理方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

步骤1，进行系统配置，对DCS机柜模块(300)进行功能分配；

步骤2，执行释放功能模块(100)功能，对释放按钮(3)进行设备选型；

步骤3，执行逻辑处理模块(200)功能；

步骤4，在DCS机柜模块(300)执行DCS机柜(1)逻辑处理功能；

步骤5，在DCS机柜模块(300)执行释放功能可用状态指示功能；

步骤6，在退出计算机化工作站信息提示模块(400)执行用户权限变化功能。

17.根据权利要求16所述的一种核电厂主控制室后备盘控制权管理方法，其特征在于：所述的步骤1中同一个工艺系统中与后备盘相关的DCS逻辑，在满足DCS机柜(1)功能分配的要求下，应集中于同一DCS机柜(1)；同一工艺系统同一个后备盘盘面设备所产生的信号应分配到同一DCS机柜(1)中。

18.根据权利要求17所述的一种核电厂主控制室后备盘控制权管理方法，其特征在于：所述的步骤1中DCS机柜(1)用于实现工艺系统所需的监控功能，功能分配的要求包括：

冗余系列的功能应分配不同的机柜中；

同一系列内实现冗余功能的重要设备的控制应分配到不同的机柜中；

不同安全分级、供电需求的功能应分配到不同的机柜中。

19.根据权利要求18所述的一种核电厂主控制室后备盘控制权管理方法，其特征在于：所述的步骤2中释放按钮(3)采用带保护盖的按钮且包含释放功能可用状态指示灯(4)；释放按钮(3)触点数量以及释放功能状态指示灯数量与该按钮所在盘上设备的功能分组情况有关。

20.根据权利要求19所述的一种核电厂主控制室后备盘控制权管理方法，其特征在于：所述的步骤3中将两个释放按钮(3)连至逻辑处理模块(200)中逻辑“或”电路(9)的引脚，逻辑处理后得到信号可用模式(6)；逻辑处理采用的电源应与对应DCS机柜(1)电源一致。

21.根据权利要求20所述的一种核电厂主控制室后备盘控制权管理方法，其特征在于：所述的步骤4中将信号可用模式(6)与工艺系统控制指令在DCS机柜(1)中进行逻辑处理，并发出工艺系统控制命令。

22.根据权利要求21所述的一种核电厂主控制室后备盘控制权管理方法，其特征在于：所述的步骤5中将信号可用模式(6)经DCS机柜(1)逻辑处理后，再送至释放功能可用状态指示灯(4)。

23.根据权利要求22所述的一种核电厂主控制室后备盘控制权管理方法，其特征在于：所述的步骤6中后备盘上退出计算机化工作站控制开关(7)经DCS机柜(1)处理后，得到用户权限变化结果，并将该送至计算机化工作站(8)界面进行显示，提示用户当前控制权发生变化。

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