CN115542851A - 海上核动力平台dcs通风控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海上核动力平台DCS通风控制系统，用于现场设备的控制，现场设备包括安全级现场设备和非安全级现场设备；海上核动力平台DCS通风控制系统包括安全级DCS、非安全级DCS、DCS控制总线；DCS控制总线包括安全级DCS控制总线和非安全级DCS控制总线；安全级现场设备与安全级DCS控制总线，连接至安全级DCS；非安全级现场设备与非安全级DCS、非安全级DCS控制总线连接至安全级DCS。非安全级现场设备经非安全级控制总线、非安全级DCS连接到安全级DCS，实现非安全级现场设备的信号采集与控制，避免了现有技术中使用同一平台DCS带来的I/O点多、线缆铺设长度长、I/O机柜占用空间大等缺陷，满足了布局紧凑、施工量小以及成本低的要求。

Description

海上核动力平台DCS通风控制系统

技术领域

本发明涉及通风控制系统领域，尤其涉及一种海上核动力平台DCS通风控制系统。

背景技术

随着现代工业的兴起，过程控制要求也日益变的复杂，应运而生的DCS控制系统(分散控制系统)，具有较强的数据处理和通信能力，是完成过程控制与管理、提高运行安全性、可靠性以及管理效率的重要现代化设备。

目前，DCS控制系统已被应用到各种不同的过程控制场合。其中，海上核动力平台所应用的DCS过程控制系统主要是基于陆上商运的核电站DCS过程控制系统架构方案。在现有的技术中，海上核动力平台所应用的DCS过程控制系统各通风子系统设备均采用同一平台DCS控制，每一个子系统都需要一一对应一个I/O点，部分就地设备离DCS机柜较远，需要跨越多个舱室，铺设较长的线缆，舱室之间需要设置大量的电缆穿孔，以至于传统的海上核动力平台所应用的DCS过程控制系统会出现I/O机柜占用空间较大，难以满足海上核动力平台紧凑布置的要求、施工工作量大以及系统造价高昂以及舱室间防火及水淹灾害防护的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术提供一种海上核动力平台DCS通风控制系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种海上核动力平台DCS通风控制系统，用于现场设备的控制，所述现场设备包括安全级现场设备和非安全级现场设备；其特征在于，所述DCS通风控制系统包括安全级DCS、非安全级DCS、DCS控制总线；

所述DCS控制总线包括安全级DCS控制总线和非安全级DCS控制总线；

所述安全级现场设备与所述安全级DCS控制总线，连接至所述安全级DCS；

所述非安全级现场设备与所述非安全级DCS、所述非安全级DCS控制总线连接至所述安全级DCS。

优选地，所述非安全级现场设备包括设置在第一舱室中的第一现场设备、设置在第二舱室中的第二现场设备、设置在第三舱室中的第三现场设备；所述第一舱室与所述安全级DCS为同一舱室设置；所述第二舱室与所述第一舱室相邻设置，所述第二舱室设置在所述第一舱室与所述第三舱室之间。

优选地，所述非安全级DCS包括非安全级回路控制站和非安全级分回路通讯站；

所述非安全级回路控制站设置在所述第一舱室，所述非安全级分回路通讯站设置在第二舱室；

所述非安全级回路控制站经所述非安全级DCS控制总线连接至所述安全级DCS；

所述非安全级分回路通讯站经所述非安全级DCS控制总线连接至所述安全级DCS。

优选地，所述非安全级DCS包括一回路控制器；

所述一回路控制器与所述非安全级回路控制站、所述非安全级DCS控制总线连接，以将所述第一现场设备连接到所述安全级DCS。

优选地，所述非安全级DCS包括第二舱室通风专用仪控系统，所述第二舱室通风专用仪控系统包括设置在所述第二舱室的第二交换机、第二CPU、第二PLC；所述第二现场设备经所述第二交换机、所述第二CPU、所述第二PLC、所述非安全级分回路通讯站连接至所述安全级DCS。

优选地，所述第二舱室通风专用仪控系统包括第二HMI人机交互接口，

所述第二HMI人机交互接口与所述第二交换机连接。

优选地，所述第二舱室通风专用仪控系统包括第二舱室上位机，所述第二舱室上位机经所述第二HMI人机交互接口、所述第二交换机通讯至所述第二现场设备。

优选地，所述非安全级DCS还包括第三舱室通风专用仪控系统，所述第三舱室通风专用仪控系统包括设置在所述第三舱室的第三交换机、第三CPU、第三PLC；所述第三现场设备经所述第三交换机、所述第三CPU、所述第三PLC、所述非安全级分回路通讯站连接至所述安全级DCS。

优选地，所述第三舱室通风专用仪控系统还包括第三HMI人机交互接口，所述第三HMI人机交互接口与所述第三交换机连接。

优选地，所述第三舱室通风专用仪控系统包括第三舱室上位机，所述第三舱室上位机经所述第三HMI人机交互接口、所述第三交换机通讯至所述第三现场设备。

优选地，所述非安全级DCS包括火灾自动报警系统FDS，所述火灾自动报警系统FDS经所述非安全级分回路通讯站、所述非安全级DCS控制总线连接至所述安全级DCS。

实施本发明具有以下有益效果：该海上核动力平台DCS通风控制系统中，通过设置非安全级DCS、非安全级控制总线连接到安全级控制总线，起到了中间连接的作用；非安全级现场设备经非安全级控制总线、非安全级DCS连接到安全级DCS，实现非安全级现场设备的信号采集与控制，通风专用仪控系统经非安全级分回路通讯站连接至非安全级DCS控制总线，实现第二第三舱室现场设备的信号采集与控制，避免了现有技术中使用同一平台DCS带来的I/O点多、线缆铺设长度长、I/O机柜占用空间大，大大降低了电缆量以及舱室间孔洞，降低了舱室间火灾及水淹等灾害蔓延的风险等缺陷，满足了布局紧凑、施工量小以及成本低的要求。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，是本发明的一种海上核动力平台DCS通风控制系统的一个实施例，用于现场设备的控制，现场设备包括安全级现场设备、非安全级现场设备。可以理解的，该海上核动力平台DCS通风控制系统可以用于海上核动力平台、船用核动力平台或其他核动力平台中。

在本实施例中，该海上核动力平台DCS通风控制系统用于具有舱体的核电平台中，根据舱体不同的位置，设置了第一舱室、第二舱室、第三舱室；非安全级设备包括设置在第一舱室中的第一现场设备、设置在第二舱室中的第二现场设备、设置在第三舱室中的第三现场设备；非安全级DCS与安全级DCS同一舱室设置，设置在第一舱室；第二舱室与第一舱室相邻设置，第二舱室设置在第一舱室与第三舱室之间。

在本实施例中，该海上核动力平台DCS通风控制系统包括安全级DCS、非安全级DCS、DCS控制总线；DCS控制总线包括安全级DCS控制总线、非安全级DCS控制总线。

其中，安全级DCS用于实现整个系统的信号采集与系统控制，现场设备的状态信号经控制总线传输到安全级DCS，安全级DCS再把设备状态信号发送到主控室，实现主控室对现场设备状态信息采集；同时，主控室根据采集的现场设备状态信息做出判断，发送对应的操作指令，操作指令先发送到安全级DCS，再经安全级DCS下发到对应的设备，实现现场设备的控制。

进一步的说，安全级设备通过安全级DCS控制总线，直接连接到安全级DCS，控制信号由安全级DCS的LEIVE一层进行逻辑控制、信号采集处理，LEIVE二层进行操作、状态监视、报警。

其中，安全级设备中的冷水机组、风机盘管、多联机设备自带内部控制系统，不需要操作员频繁干预，可在设备的自带控制系统中进行监视和操作，将故障信号传输到主控室，主控室根据故障信号发送对应的指令，经安全级DCS控制总线到安全级现场设备，实现对安全级现场设备的控制。

其中，安全级设备包括水泵、风机、电加热器、电动隔离阀、电动调节阀；水泵、风机和电加热器由安全级电气盘供电；电动隔离阀和电动调节阀由安全级配电盘供电。

在本实施例中，该海上核动力平台DCS通风控制系统为了减少电缆的铺设量，非安全级DCS根据舱体的位置，设置了非安全级回路控制站、非安全级分回路通讯站；非安全级回路控制站负责第一现场设备数据通信功能，非安全级分回路通讯站负责通风专用仪控系统和火灾自动报警系统FDS的数据通信功能；非安全级回路控制站设置在第一舱室，经非安全级DCS控制总线连接到安全级DCS；非安全级分回路通讯站设置在第二舱室，经非安全级DCS控制总线连接到安全级DCS。

在本实施例中，非安全级DCS包括一回路控制器，一回路控制器用于采集第一现场设备的状态信息，并进行逻辑处理，第一现场设备经非安全级DCS连接到一回路控制器，一回路控制器对采集到的第一现场设备的状态信息进行逻辑处理，逻辑处理后的信息通过非安全级回路控制站、非安全级DCS控制总线送往安全级DCS，最后传输至主控室监控；主控室根据接收到的信号决定所要发送的操作指令，操作指令发送至安全级DCS，安全级DCS通过非安全级DCS控制总线、非安全级回路控制站把操作指令发送到一回路控制器，一回路控制器对操作指令逻辑处理后发送到非安全级DCS，最后下发指令到第一现场设备，完成主控室对第一现场设备的控制；一回路控制器、非安全级回路控制站的设置大大减少了安全级DCS的I/O口。

其中，第一舱室中的非安全级DCS和一回路控制器均设置冗余，第一舱室中的非安全级DCS或者一回路控制器任一发生故障时，对应故障的备用设备启动运行；第一舱室中的非安全级DCS和一回路控制器同时故障时，备用非安全级DCS和备用一回路控制器同时启动运行，冗余的设计保证了现场运行的可靠性。

在本实施例中，设置了两套通风专用仪控系统，分别放置在第二舱室和第三舱室；第二舱室通风专用仪控系统包括设置在第二舱室的第二交换机、第二CPU、第二PLC；第二现场设备的状态信息经第二交换机、第二CPU传送至第二PLC，第二PLC再通过MODBUS/TCP通讯协议，与非安全级分回路通讯站进行数据传输，将设备的状态信息经非安全级DCS控制总线送入安全级DCS，最后传输至主控室监控；主控室根据接收到的信号决定所要发送的操作指令，操作指令通过安全级DCS，经非安全级DCS控制总线发送到非安全级分回路通讯站，经MODBUS/TCP通讯协议，与第二PLC进行数据传输，将操作指令经第二CPU、第二交换机下发至第二现场设备，完成主控室对第二现场设备的控制。

其中，第二通风专用仪控系统中的第二交换机、第二CPU、内部通讯网络、第二PLC与非安全级分回路通讯站间的通讯网络均采用冗余设计，第二交换机之间通过硬线连接，第二CPU之间通过硬线连接，在运行过程中，第二舱室中的第二交换机或第二CPU中任一设备无法正常运行时，对应故障的备用设备启动运行；第二舱室中的第二交换机和第二CPU同时故障时，备用的第二交换机和第二CPU同时启动运行，冗余的设计保证了现场运行的可靠性。

在本实施例中，第二舱室通风专用仪控系统设置了第二HMI人机交互接口、第二舱室上位机；第二现场设备的状态信息经PROFINET通信协议传输至第二交换机，经第二CPU逻辑处理后，通过第二HMI人机交互接口显示在第二上位机；第二上位机也可经第二HMI人机交互接口发送指令到第二CPU，通过PROFINET通信协议传输至第二交换机、第二现场设备，实现对第二现场设备的就地监视及控制。

其中，上位机配有工控软件，通过工控软件可以实时监控设备状态并实现就地控制。

在本实施例中，第三舱室通风专用仪控系统包括设置在第三舱室的第三交换机、第三CPU、第三PLC；第三现场设备的状态信息经第三交换机、第三CPU传送至第三PLC，第三PLC再通过MODBUS/TCP通讯协议，与非安全级分回路通讯站进行数据传输，经非安全级DCS控制总线将设备的状态信息送入安全级DCS，最后传输至主控室监控；主控室根据接收到的信号决定所要发送的操作指令，操作指令通过安全级DCS经非安全级DCS控制总线发送到非安全级分回路通讯站，经MODBUS/TCP通讯协议，与第三PLC进行数据传输，将操作指令经第三CPU、第三交换机下发至第三现场设备，完成主控室对第三现场设备的控制。

其中，第三通风专用仪控系统中的第三交换机、第三CPU、内部通讯网络、第三PLC与非安全级分回路通讯站间的通讯网络均采用冗余设计，第三交换机之间通过硬线连接，第三CPU之间通过硬线连接，在运行过程中，第三舱室中的第三交换机或第三CPU中任一设备无法正常运行时，对应故障的备用设备启动运行；第三舱室中的第三交换机和第三CPU同时故障时，备用的第三交换机和第三CPU同时启动运行，冗余的设计保证了现场运行的可靠性。

在本实施例中，第三舱室通风专用仪控系统设置了第三HMI人机交互接口、第三舱室上位机；第三现场设备的状态信息经PROFINET通信协议传输至第三交换机，经第三CPU逻辑处理后，通过第三HMI人机交互接口显示在第三上位机；第三上位机也可经第三HMI人机交互接口发送指令到第三CPU，通过PROFINET通信协议传输至第三交换机、第三现场设备，实现对第三现场设备的就地监视及控制。

其中，上位机配有工控软件，通过工控软件可以实时监控设备状态并实现就地控制。

在本实施例中，PLC配置动力控制柜，因第二舱室和第三舱室之间相邻，故第二舱室和第三舱室之间打通一部分，用于第二舱室和第三舱室公用一套动力控制柜，节省了成本和空间。

在本实施例中，整个系统设置了火灾自动报警系统FDS，火灾自动报警系统FDS经非安全级分回路通讯站、非安全级DCS控制总线连接到安全级DCS，在现场产生火灾危险信号时，火灾自动报警系统FDS产生火灾自动报警信号，火灾自动报警信号传输到非安全级分回路通讯站，非安全级分回路通讯站通过非安全级DCS控制总线将火灾危险信号传输到安全级DCS，火灾危险信号经安全级DCS传输到主控室；主控室根据接收到的火灾危险信号，判断需要启用的设备。

其中，火灾信号分为三个等级：初级报警、中级报警、重度报警；火灾自动报警系统FDS根据信号等级，传送不同的信号回主控室，主控室根据收到的报警信号，确定需要启用的设备后发送对应指令到现场设备，通过控制现场对应设备，以消除火灾危险报警。

其中，消防类设备上装有监测传感器，火灾自动报警系统FDS也可以对消防类设备是否启动具有监控功能；在火灾报警系统FDS发送火灾报警信号后开始自动计时，到达设定计时时间后，火灾自动报警系统FDS监测到对应设备未启动时，认为操作指令下发错误或操作指令未下发，火灾自动报警系统FDS自动开启拨号功能，自动拨打电话到设备负责人，语音通知负责人尽快确认现场情况，大大增加了安全性。

在本实施例中，第一舱室、第二舱室、第三舱室均配置两路电源，一路为常规电源，另一路为不间断电源，常规电源为主供电电源，不间断电源为辅供电电源；在常规电源故障时，保证不间断电源可以正常供电；其中，在满足实体分离和电气隔离的情况下，非安全级现场设备和通风专用仪控系统可以由安全级电源系统供电。

在本实施例中，一回路控制器、非安全级回路控制站、非安全级分回路通讯站、安全级DCS、非安全级DCS均采用I/O端口可扩展设计，可根据现场的设备数量和空间布置情况，选用合适数量的I/O端口，体现了整套系统设计方案灵活，避免了不必要的浪费，大大减少了空间和成本的浪费。

可以理解的，以上实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，可以对上述特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，凡跟本发明权利要求范围所做的等同变换，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。

Claims (11)

1.一种海上核动力平台DCS通风控制系统，用于现场设备的控制，所述现场设备包括安全级现场设备和非安全级现场设备；其特征在于，所述DCS通风控制系统包括安全级DCS、非安全级DCS、DCS控制总线；

所述DCS控制总线包括安全级DCS控制总线和非安全级DCS控制总线；

所述安全级现场设备与所述安全级DCS控制总线，连接至所述安全级DCS；

所述非安全级现场设备与所述非安全级DCS、所述非安全级DCS控制总线连接至所述安全级DCS。

2.根据权利要求1所述海上核动力平台DCS通风控制系统，其特征在于，所述非安全级现场设备包括设置在第一舱室中的第一现场设备、设置在第二舱室中的第二现场设备、设置在第三舱室中的第三现场设备；所述第一舱室与所述安全级DCS为同一舱室设置；所述第二舱室与所述第一舱室相邻设置，所述第二舱室设置在所述第一舱室与所述第三舱室之间。

3.根据权利要求2所述海上核动力平台DCS通风控制系统，其特征在于，所述非安全级DCS包括非安全级回路控制站和非安全级分回路通讯站；

所述非安全级回路控制站设置在所述第一舱室，所述非安全级分回路通讯站设置在第二舱室；

所述非安全级回路控制站经所述非安全级DCS控制总线连接至所述安全级DCS；

所述非安全级分回路通讯站经所述非安全级DCS控制总线连接至所述安全级DCS。

4.根据权利要求3所述海上核动力平台DCS通风控制系统，其特征在于，所述非安全级DCS包括一回路控制器；所述一回路控制器与所述非安全级回路控制站、所述非安全级DCS控制总线连接，以将所述第一现场设备连接到所述安全级DCS。

5.根据权利要求3所述海上核动力平台DCS通风控制系统，其特征在于，所述非安全级DCS包括第二舱室通风专用仪控系统，所述第二舱室通风专用仪控系统包括设置在所述第二舱室的第二交换机、第二CPU、第二PLC；所述第二现场设备经所述第二交换机、所述第二CPU、所述第二PLC、所述非安全级分回路通讯站连接至所述安全级DCS。

6.根据权利要求5所述海上核动力平台DCS通风控制系统，其特征在于，所述第二舱室通风专用仪控系统包括第二HMI人机交互接口，所述第二HMI人机交互接口与所述第二交换机连接。

7.根据权利要求6所述海上核动力平台DCS通风控制系统，其特征在于，所述第二舱室通风专用仪控系统包括第二舱室上位机，所述第二舱室上位机经所述第二HMI人机交互接口、所述第二交换机通讯至所述第二现场设备。

8.根据权利要求3所述海上核动力平台DCS通风控制系统，其特征在于，所述非安全级DCS还包括第三舱室通风专用仪控系统，所述第三舱室通风专用仪控系统包括设置在所述第三舱室的第三交换机、第三CPU、第三PLC；所述第三现场设备经所述第三交换机、所述第三CPU、所述第三PLC、所述非安全级分回路通讯站连接至所述安全级DCS。

9.根据权利要求8所述海上核动力平台DCS通风控制系统，其特征在于，所述第三舱室通风专用仪控系统还包括第三HMI人机交互接口，所述第三HMI人机交互接口与所述第三交换机连接。

10.根据权利要求9所述海上核动力平台DCS通风控制系统，其特征在于，所述第三舱室通风专用仪控系统包括第三舱室上位机，所述第三舱室上位机经所述第三HMI人机交互接口、所述第三交换机通讯至所述第三现场设备。

11.根据权利要求3所述海上核动力平台DCS通风控制系统，其特征在于，所述非安全级DCS包括火灾自动报警系统FDS，所述火灾自动报警系统FDS经所述非安全级分回路通讯站、所述非安全级DCS控制总线连接至所述安全级DCS。

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