CN117518877A - 一种核安全级仪控系统信号预处理系统的仿真方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种核安全级仪控系统信号预处理系统的仿真方法及系统，包括：根据实物仪控系统的特征，对实物仪控系统信号预处理系统中的每种信号预处理模块分别建模，得到多种调理模型；根据实物仪控系统信号预处理模块的类型与分配关系，对每个信号预处理模块分别选择对应的调理模型，形成信号预处理配置文件；读取信号预处理配置文件的信息，按照信号预设规则读取调理模型，根据读到的内容进行信号类型判断和变量上下游连接关系的建立；读取第三方软件模拟的现场传感器数值，通过建立的变量上下游连接关系模拟信号预处理系统的信号传递及分配功能，实现信号预处理系统功能仿真。本发明能够有效实现在仿真预处理系统故障但是仪控系统的输入模块正常工作的情况。

Description

一种核安全级仪控系统信号预处理系统的仿真方法及系统

技术领域

本发明涉及仪表与控制领域，具体涉及一种核安全级仪控系统信号预处理系统的仿真方法及系统。

背景技术

信号预处理系统位于仪控系统输入的前端，在现场传感器发来模拟量或开关量信号后，通常经由信号预处理系统调理分配，再进入仪控系统的输入模块进而进入主控制器参与逻辑运算。在对仪控系统的仿真中，也涉及对信号预处理系统的仿真。通常采用以下几种方法：1、不作仿真，由模拟的传感器信号直接对接仪控系统输入模块；2.将信号预处理系统与输入系统认为是一个整体，在仿真输入模块时将二者认为是一个黑盒。

而以上这些方法都存在仿真颗粒度过大或失真等问题，比如在模拟预处理系统故障但是仪控系统的输入模块正常工作的情况时，上述两个方案均不能有效实现。因此，有必要应单独设计一种核安全级仪控系统信号预处理系统的仿真方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有仪控系统仿真方法存在仿真颗粒度过大或失真等问题，比如在仿真预处理系统故障但是仪控系统的输入模块正常工作的情况下，现有方案均不能有效实现。

本发明目的在于提供一种核安全级仪控系统信号预处理系统的仿真方法及系统，为解决核电厂模拟机中对应仪控系统的预处理系统的仿真需求，本发明将信号预处理系统的仿真独立出来，这样能够有效实现在仿真预处理系统故障但是仪控系统的输入模块正常工作的情况，利于仿真过程的追踪查看。

本发明通过下述技术方案实现：

第一方面，本发明提供了一种核安全级仪控系统信号预处理系统的仿真方法，该仿真方法包括：

根据核安全级仪控系统的具体应用场景和实物仪控系统的特征，对实物仪控系统信号预处理系统中的每种信号预处理模块分别建模，得到多种调理模型；

根据实物仪控系统信号预处理模块的类型与分配关系，对每个信号预处理模块分别选择对应的调理模型，并按照不同核电工程的信号预处理系统设计图纸，记录每个信号预处理模块在信号预处理系统中的机箱与槽位号，形成一个完整工程项目的模型集合并作为信号预处理配置文件；信号预处理配置文件是通过表格形式，以固定格式存储所有相关变量以及其信号传递类型和传递关系；

读取信号预处理配置文件的信息，按照信号预设规则读取调理模型，根据读到的内容进行信号类型判断和变量上下游连接关系的建立；读取第三方软件模拟的现场传感器数值，通过建立的变量上下游连接关系模拟信号预处理系统的信号传递及分配功能，实现对信号预处理系统的功能仿真。

进一步地，多种调理模型包括模拟量调理模型、开关量调理模型、热电阻调理模型、热电偶调理模型、脉冲量调理模型、继电器模型、电接点水位调理模型。

进一步地，对信号预处理系统中每个信号预处理模块分别建模，包括：

采用Excel表格，将每预设行数表示为一个调理模型；其中，每预设行数的判断依据是读取下一行第一列是否为1来判断是否开始下一张卡；比如，电接水位特殊，16行为一个单位，因此读到第一列为1的时候开始下一个单元，这时16行即为一个调理模型。

提取信号预处理模块的关键要素，通过调理模型的要素完整的实现对信号预处理模块功能的描述；

对每种调理模型的组成，分别设计基于Excel的信号预设规则：当现场传感器的信号需要分配至大于八个去向时，则采用预处理模块级联方式，将一个预处理模块的输出作为另一个预处理模块的输入，实现去向数量的扩充。

进一步地，每个调理模型的要素包括序号、信号名称、信号描述、通道号、信号类型、位置等要素。

每个信号预处理模块包括输入端口、输出端口等，且信号去向包括一分八、二分八几种类型。

进一步地，分配关系包括：

一分八分配关系：第1～2行为输入信号，其信号类型始终保持一致；第3～10行为输出信号，其信号类型始终保持一致；第1行的输入信号对应3～10行的输出信号，第1～2行有信号对应的位置标记LOCAL；

二分八分配关系：第1～2行为输入信号，3～10为输出信号，第1行的输入信号对应第3～6行的输出信号，第2行的输入信号对应第7～10行的输出信号，第1～2行有信号对应的位置标记LOCAL，1～2行信号类型始终保持一致，3～10行信号类型始终保持一致。

电接水位分配关系：若通道号为“IN1+”并且信号类型为“300/1/2”，则信号分配类型为电接水位。第1行信号、第3行信号、第5行信号、第7行信号通过电接水位判断逻辑后，分别分配至第9行信号、第11行信号、第13行信号、第15行信号。

进一步地，按照信号预设规则读取调理模型，根据读到的内容进行信号类型判断和变量上下游连接关系的建立，包括：

在读取每个调理模型组成的完整模型时，每隔固定的行数为一个单位，先查找该调理模型的信号来源是否已在先前的调理模型信号输出中定义，如果没有，则为新的信号源；否则为先前变量级联后的输出，将二者合并构成完整的调理模型传递关系。

进一步地，信号类型判断，包括：

步骤A，读取信号预处理系统PIPS的配置文件；

步骤B，根据所述配置文件，读取第一列数据，判断第一列数据是否为1，若为1，则继续判断信号分配类型，执行步骤C；若不为1，则在Excel表格中后移一行，直至所以行数据处理完毕；

步骤C，若信号类型为二分八类型，则依次读取接下来一行信号作为第二个源变量、读取接下来三至六行信息作为第一个变量的下游变量、读取接下来七至十行信息作为第二个变量的下游变量，读完后在Excel表格中后移一行继续判断；

步骤D，若信号类型为电接水位类型，则分别读取第1行信息、第3行信息、第5行信息、第7行信息作为源变量、分别读取第9行信息、第11行信息、第13行信息、第15行信息作为对应的下游变量，读完后在Excel表格中后移一行继续判断；

步骤E，若信号类型不为二分八类型，且也不为电接水位类型，则读取接下来九行信息作为下游变量。

第二方面，本发明又提供了一种核安全级仪控系统信号预处理系统的仿真系统，该系统使用上述的一种核安全级仪控系统信号预处理系统的仿真方法；该系统包括：

模型预构建模块，用于根据核安全级仪控系统的具体应用场景和实物仪控系统的特征，对实物仪控系统信号预处理系统中的每种信号预处理模块分别建模，得到多种调理模型；

逻辑建模模块，用于根据实物仪控系统信号预处理模块的类型与分配关系，对每个信号预处理模块分别选择对应的调理模型，并按照不同核电工程的信号预处理系统设计图纸，记录每个信号预处理模块在信号预处理系统中的机箱与槽位号，形成一个完整工程项目的模型集合并作为信号预处理配置文件；信号预处理配置文件是通过表格形式，以固定格式存储所有相关变量以及其信号传递类型和传递关系；

逻辑解析模块，用于读取信号预处理配置文件的信息，按照信号预设规则读取调理模型，根据读到的内容进行信号类型判断和变量上下游连接关系的建立；读取第三方软件模拟的现场传感器数值，通过建立的变量上下游连接关系模拟信号预处理系统的信号传递及分配功能，实现对信号预处理系统的功能仿真。

进一步地，模型预构建模块包括：

模型表示单元，用于采用Excel表格，将每预设行数表示为一个调理模型；其中，每预设行数的判断依据是读取下一行第一列是否为1来判断是否开始下一张卡；比如，电接水位特殊，16行为一个单位，因此读到第一列为1的时候开始下一个单元，这时16行即为一个调理模型；

要素提取单元，用于提取信号预处理模块的关键要素，通过调理模型的要素完整的实现对信号预处理模块功能的描述；

规则设计单元，用于对每种调理模型的组成，分别设计基于Excel的信号预设规则：当现场传感器的信号需要分配至大于八个去向时，则采用预处理模块级联方式，将一个预处理模块的输出作为另一个预处理模块的输入，实现去向数量的扩充。

进一步地，逻辑解析模块包括：

配置文件上传单元，用于将逻辑建模模块建立的信号预处理配置文件；

初始化单元，用于根据上传的信号预处理配置文件，读取信号预处理配置文件的信息，按照信号预设规则读取调理模型，根据读到的内容进行信号类型判断和变量上下游连接关系的建立，供变量数据传递使用；在读取每个调理模型组成的完整模型时，每隔固定的行数为一个单位，先查找该调理模型的信号来源是否已在先前的调理模型信号输出中定义，如果没有，则为新的信号源；否则为先前变量级联后的输出，将二者合并构成完整的调理模型传递关系；

变量数据传递单元，用于由数据源头顺序传递至所有下游变量直至最末端；

仿真单元，用于读取第三方软件模拟的现场传感器数值，通过建立的变量上下游连接关系模拟信号预处理系统的信号传递及分配功能，实现对信号预处理系统的功能仿真。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本发明一种核安全级仪控系统信号预处理系统的仿真方法及系统，解决核电厂模拟机中对应仪控系统的预处理系统的仿真需求，本发明将信号预处理系统的仿真独立出来，以表格的形式描述了实物DCS控制系统中信号预处理部分的功能关系，并通过软件解析，实现对输入输出变量关系的描述，与对仪控系统预处理系统的建模和仿真。本发明能够有效实现在仿真预处理系统故障但是仪控系统的输入模块正常工作的情况，利于仿真过程的追踪查看。

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为本发明一种核安全级仪控系统信号预处理系统的仿真方法流程图；

图2为本发明有源隔离继电器模块；

图3为本发明继电器模块；

图4为本发明信号类型判断流程图；

图5为本发明一种核安全级仪控系统信号预处理系统的仿真系统结构框图；

图6为本发明一种核安全级仪控系统信号预处理系统的仿真系统详细结构图；

图7为本发明电接水位分配关系示意图；

图8为本发明二分八类型示意图；

图9为本发明一分八类型示意图；

图10为本发明变量数据传递单元的处理流程图；

图11为本发明仿真单元的处理流程图；

图12为本发明电接水位信号处理流程图。

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。

现有仪控系统仿真方法通常采用以下几种方法：1、不作仿真，由模拟的传感器信号直接对接仪控系统输入模块；2.将预处理系统与输入系统认为是一个整体，在仿真输入模块时将二者认为是一个黑盒。

然而以上这些方法都存在仿真颗粒度过大或失真等问题，比如在仿真预处理系统故障但是仪控系统的输入模块正常工作的情况下，因为将预处理系统与输入系统当作为一个整体仿真时，仿真结果异常时并不能追踪至到底是预处理系统异常还是输入系统异常等问题。另外，为了给核电厂模拟机提供更贴近真实情况的故障演练环境，也宜将预处理系统和输入系统分别细化，能够独立仿真。因此，有必要应单独设计一种核安全级仪控系统信号预处理系统的仿真方法。

核电厂模拟机实现了对核电厂控制系统和工艺系统的仿真，为操纵人员提供训练和考核平台。核电厂模拟机中每个部分对应实际电厂中的各个部分，为解决核电厂模拟机中对应仪控系统的预处理系统的仿真需求，本发明设计了一种核安全级仪控系统信号预处理系统的仿真方法及系统，本发明将预处理系统的仿真独立出来，通过建立变量上下游关系来模拟信号的传递及分配功能，并且通过添加自定义传递函数(直接传递、标准化、特定函数等)，来实现传递过程中部分预处理功能；这样能够有效实现在仿真预处理系统故障但是仪控系统的输入模块正常工作的情况，利于仿真过程的追踪查看。

信号预处理系统(PIPS)位于仪控系统(DCS)输入卡件(如模拟量输入卡、数字量输入卡)的前端，实现信号的调理、分配等功能。其中，信号调理指将非4～20mA的标准信号(如热电阻测量信号等)转化为标准信号，信号分配指将传感器传来的一个信号分配至多个控制机柜，节约传感器到控制机柜之间的电缆数量。

实施例1

如图1所示，本发明一种核安全级仪控系统信号预处理系统的仿真方法，该仿真方法包括：

步骤1，根据核安全级仪控系统的具体应用场景实物仪控系统的特征，对实物仪控系统信号预处理系统中的每种信号预处理模块分别建模，得到多种调理模型；

本实施例中，根据核安全级仪控系统的具体应用场景和信号预处理系统的设计图纸，对信号预处理系统中每个信号预处理模块分别建模，得到多种调理模型；多种调理模型包括模拟量调理模型、开关量调理模型、热电阻调理模型、热电偶调理模型、脉冲量调理模型、继电器模型、电接点水位调理模型。

具体地，一个实物信号预处理模块包括输入、输出等端口，并分为一分八、二分八几种类型。提取实物信号预处理模块的关键要素，实现对其建模。

具体地，对信号预处理系统中每个信号预处理模块分别建模，包括：

采用Excel表格，将每预设行数表示为一个调理模型；

提取信号预处理模块的关键要素，通过调理模型的要素完整的实现对信号预处理模块功能的描述；其中，每个调理模型的要素包括序号、信号名称、信号描述、通道号、信号类型、位置等要素；

对每种调理模型的组成，分别设计基于Excel的信号预设规则：当现场传感器的信号需要分配至大于八个去向时，则采用预处理模块级联方式，将一个预处理模块的输出作为另一个预处理模块的输入，实现去向数量的扩充。

建立好的多种调理模型，如下：

(1)热电阻点表

1、输入行：1～5行为信号输入点；输出行：6～10为信号输出点；

2、通道号：信号输入(1～5)如图3所示，6～10行信号输出对应图纸通道号(未强制定义)；

3、信号类型：输入行1～5：300/1/4；输出行6～10：300/1/5；

4、位置：对应信号输入行“位置”必须要填写“LOCAL”，信号输出行填写对应信号去向；热电阻点表填写如表1所示。

表1热电阻点表

(2)热电阻点表(级联)

1.级联板卡必须在主板卡之后，即主板卡在表格中要排列在级联板卡前；

2.主板卡6～10行内任意“输出信号”为级联板卡第1行的“输入信号”；

3.通道号：1～2行为(Iin2+/Iin2-)，3～10行对应图纸通道号(未强制定义)；

4.信号类型：输入行1～2：300/1/4；输出行3～10：300/1/5；

5.位置：级联板卡的输入信号对应位置为“空白”，输出行填写对应信号去向。

热电阻点表(级联)如下表2所示。

表2热电阻点表(级联)

(3)模拟量信号调理终端单元点表

1.序号：1、2行为信号输入，3～10行为信号输出；

2.通道号：1、2行是+24V_OUT2、Iin2+，3～10行对应图纸通道号(未强制定义)；

3.信号类型：输入行1～2：300/1/4；输出行3～10：300/1/5；

4.位置：序号1～2行对应有信号输入必须填写“LOCAL”，3～10行信号输出填写对应信号去向。

模拟量信号调理终端单元点表如表3所示。

表3模拟量信号调理终端单元点表

(4)模拟量信号调理终端单元点表(级联)

1.级联板卡必须在主板卡之后，即主板卡在表格中要排列在级联板卡前；

2.主板卡3～10行内任意“输出信号”为级联板卡第1行的“输入信号”；

3.通道号1～2行为：(Iin2+/Iin2-)，3～10行对应图纸相应通道号(未强制定义)；

4.信号类型：输入行1～2：300/1/4，输出行3～10：300/1/5；

5.位置：级联板卡的输入信号对应位置为空白，输出行填写对应信号去向。

模拟量信号调理终端单元点表(级联)如表4所示。

表4模拟量信号调理终端单元点表(级联)

(5)开关量信号调理终端单元点表

1.序号1、2行为信号输入行，3～10为信号输出行；

2.通道号：第1/2行是：+24V_OUT1/+24V_OUT2，3～6行、7～10行对应图纸相应通道号(未强制定义)；

3.信号类型：输入行1～2：300/1/2；输出行3～10：300/1/3；

4.位置：第1～2行对应有信号输入，位置处必须填写“LOCAL”，3～10行信号输出行填写对应信号去向。

开关量信号调理终端单元点表如表5所示。

表5开关量信号调理终端单元点表

(6)继电器点表

经过继电器隔离分配的信号(输入、输出信号名称不一致的)也需体现在PIPS点表中，如图8、10信号隔离分配，其制作规范与开关量信号调理终端单元相同；点表内容填写如图9、11所示，像这种单独的信号隔离分配也可以将2个信号填写在同一表格中，但是需对应各自输入、输出行，其填写格式如图2和图3所示。

继电器点表如表6和表7所示。

表6有源隔离继电器模块点表

表7继电器模块点表

步骤2，根据实物仪控系统信号预处理模块的类型与分配关系，对每个信号预处理模块分别选择对应的调理模型，并按照不同核电工程的信号预处理系统设计图纸，记录每个信号预处理模块在信号预处理系统中的机箱与槽位号，形成一个完整工程项目的模型集合并作为信号预处理配置文件；信号预处理配置文件是通过表格形式，以固定格式存储所有相关变量以及其信号传递类型和传递关系；

本实施例中，对于每一个信号预处理模块，分别选择对应的模型。一个完整的工程项目的信号预处理模块的模型的集合构成了信号预处理配置文件，以表格的形式实现，可选用Microsoft Excel等表格类软件实现，以固定格式存储所有相关变量以及其信号传递类型和传递关系。

由于信号预处理系统的信号来源通常为来自现场的传感器，因此在“位置”列标注“LOCAL”的行认为是信号输入。对于信号分配类型的描述有两种：

一分八分配关系：第1～2行为输入信号，其信号类型始终保持一致；第3～10行为输出信号，其信号类型始终保持一致；第1行的输入信号对应3～10行的输出信号，第1～2行有信号对应的位置必须要有LOCAL；

二分八分配关系：第1～2行为输入信号，3～10为输出信号，第1行的输入信号对应第3～6行的输出信号，第2行的输入信号对应第7～10行的输出信号，第1～2行有信号对应的位置必须要有LOCAL，1～2行信号类型始终保持一致，3～10行信号类型始终保持一致。

电接水位分配关系：若通道号为“IN1+”并且信号类型为“300/1/2”，则信号分配类型为电接水位。第1行信号、第3行信号、第5行信号、第7行信号通过电接水位判断逻辑后，分别分配至第9行信号、第11行信号、第13行信号、第15行信号；如图7所示。

步骤3，读取信号预处理配置文件的信息，按照信号预设规则读取调理模型，根据读到的内容进行信号类型判断和变量上下游连接关系的建立；读取第三方软件模拟的现场传感器数值，通过建立的变量上下游连接关系模拟信号预处理系统的信号传递及分配功能，实现对信号预处理系统的功能仿真。

本实施例中，按照信号预设规则读取调理模型，根据读到的内容进行信号类型判断和变量上下游连接关系的建立，包括：

在读取每个调理模型组成的完整模型时，每隔固定的行数为一个单位，先查找该调理模型的信号来源是否已在先前的调理模型信号输出中定义，如果没有，则为新的信号源；否则为先前变量级联后的输出，将二者合并构成完整的调理模型传递关系。

具体地，如图4所示，信号类型判断，包括：

步骤A，读取信号预处理系统PIPS的配置文件；

步骤B，根据所述配置文件，读取第一列数据，判断第一列数据是否为1，若为1，则继续判断信号分配类型，执行步骤C；若不为1，则在Excel表格中后移一行，直至所以行数据处理完毕；

步骤C，若信号类型为二分八类型，则依次读取接下来一行信号作为第二个源变量、读取接下来三至六行信息作为第一个变量的下游变量、读取接下来七至十行信息作为第二个变量的下游变量，读完后在Excel表格中后移一行继续判断；

步骤D，若信号类型为电接水位类型，则分别读取第1行信息、第3行信息、第5行信息、第7行信息作为源变量、分别读取第9行信息、第11行信息、第13行信息、第15行信息作为对应的下游变量，读完后在Excel表格中后移一行继续判断；

步骤E，若信号类型不为二分八类型，且也不为电接水位类型，则读取接下来九行信息作为下游变量。

具体如下：

1)根据每一个预处理模块的通道号和信号类型号，得到信号类型；模块定义如表8所示。

表8模块定义表

2)当信号的序号1这一行的位置为LOCAL、通道号为+24V_OUT1且信号类型号为300/1/2时，则此信号为二分八类型，序号1、2都为输入信号，序号1的输入信号对应3～6的输出信号，序号2的输入信号对应7～10的输出信号；如图8所示。

当信号的序号1这一行的位置为LOCAL、通道号不为IN1+且信号类型不为300/1/2时，则此信号为一分八类型，序号1、2都为输入信号，序号1的输入信号对应3～10的输出信号；

当信号的序号1这一行的位置不为LOCAL，则此信号采用预处理模块级联方式，将一个预处理模块的输出作为另一个预处理模块的输入，实现去向数量的扩充；如图9所示。

具体实施时，通常一个核电机组安全级仪控系统可能使用400个左右的信号预处理模块，这些模块实现了传感器信号与仪控系统输入模块间的数据调理和分配。在逻辑建模阶段，从设计图纸中自动导出(或设计人员根据实物仪控系统手动)逐个解析信号预处理模块的类型、输入输出关系。在所有信号预处理模块建模完成后，可开始逻辑解析。读取上述建立的模型，并读取第三方软件模拟的传感器发来的数值，按照模型指定的关系，实现对信号预处理系统的功能仿真。

本发明用于核电厂全范围模拟机中仪控系统的信号预处理部分的仿真。以表格的形式描述了实物DCS控制系统中信号预处理部分的功能关系，并通过软件解析，实现对输入输出变量关系的描述，与对仪控系统预处理系统的建模和仿真。

实施例2

如图5和图6所示，本实施例与实施例1的区别在于，本实施例又提供了一种核安全级仪控系统信号预处理系统的仿真系统，该系统使用上述的一种核安全级仪控系统信号预处理系统的仿真方法；该系统包括：

模型预构建模块，用于根据核安全级仪控系统的具体应用场景和信号预处理系统的设计图纸，对信号预处理系统中每个信号预处理模块分别建模，得到多种调理模型；

逻辑建模模块，用于根据信号预处理模块的类型与分配关系，对每个信号预处理模块分别选择对应的调理模型，并记录每个调理模型在信号预处理系统中的机箱与槽位号，形成一个完整工程项目的模型集合并作为信号预处理配置文件；信号预处理配置文件是通过表格形式，以固定格式存储所有相关变量以及其信号传递类型和传递关系；即基于Excel软件实现，按照特定的格式实现信号流向、类型的表达与建模；

逻辑解析模块，用于读取信号预处理配置文件的信息，按照信号预设规则读取调理模型，根据读到的内容进行信号类型判断和变量上下游连接关系的建立；读取第三方软件模拟的现场传感器数值，通过建立的变量上下游连接关系模拟信号预处理系统的信号传递及分配功能，实现对信号预处理系统的功能仿真。

本实施例中，模型预构建模块包括：

模型表示单元，用于采用Excel表格，将每预设行数表示为一个调理模型；其中，每预设行数的判断依据是读取下一行第一列是否为1来判断是否开始下一张卡；比如，电接水位特殊，16行为一个单位，因此读到第一列为1的时候开始下一个单元，这时16行即为一个调理模型；

要素提取单元，用于提取信号预处理模块的关键要素，通过调理模型的要素完整的实现对信号预处理模块功能的描述；

规则设计单元，用于对每种调理模型的组成，分别设计基于Excel的信号预设规则：当现场传感器的信号需要分配至大于八个去向时，则采用预处理模块级联方式，将一个预处理模块的输出作为另一个预处理模块的输入，实现去向数量的扩充。

本实施例中，逻辑解析模块包括：

配置文件上传单元，用于将逻辑建模模块建立的信号预处理配置文件；

初始化单元，用于根据上传的信号预处理配置文件，读取信号预处理配置文件的信息，按照信号预设规则读取调理模型，根据读到的内容进行信号类型判断和变量上下游连接关系的建立，供变量数据传递使用；在读取每个调理模型组成的完整模型时，每隔固定的行数为一个单位，先查找该调理模型的信号来源是否已在先前的调理模型信号输出中定义，如果没有，则为新的信号源；否则为先前变量级联后的输出，将二者合并构成完整的调理模型传递关系；

变量数据传递单元，用于由数据源头顺序传递至所有下游变量直至最末端，如图10所示；具体的赋值包括信号值的传递和信号标准化两种。对于4～20mA标准电气量信号，在软件每个运行周期实现变量值的复制和传递；对于非标准电气量信号，在软件每个运行周期遍历源信号列表，先根据信号量程转化为标准电气量信号后，在实现变量值的复制和传递。变量传递的过程应采用递归算法，针对某一变量，将值传递给下一层变量时，遍历该变量所有下游变量，递归传递数值，层层往下传递；变量传递的同时，针对模拟量还需查询变量的限值，如果变量的值超出限值，则按限值输出传递，反之则正常传递；若本变量不包含限值，则遍历该变量的所有下游信号变量数据，递归查找包含限值的变量数据；

仿真单元，用于读取第三方软件模拟的现场传感器数值，通过建立的变量上下游连接关系模拟信号预处理系统的信号传递及分配功能，实现对信号预处理系统的功能仿真，如图11所示。

另外，电接水位信号处理流程如图12所示。

其中，各个单元的执行过程按照实施例1的一种核安全级仪控系统信号预处理系统的仿真方法流程步骤执行即可，此实施例中不再一一赘述。

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。

Claims (10)

1.一种核安全级仪控系统信号预处理系统的仿真方法，其特征在于，该仿真方法包括：

根据核安全级仪控系统的具体应用场景和实物仪控系统的特征，对实物仪控系统信号预处理系统中的每种信号预处理模块分别建模，得到多种调理模型；

根据实物仪控系统信号预处理模块的类型与分配关系，对每个信号预处理模块分别选择对应的调理模型，并按照不同核电工程的信号预处理系统设计图纸，记录每个信号预处理模块在信号预处理系统中的机箱与槽位号，形成一个完整工程项目的模型集合并作为信号预处理配置文件；所述信号预处理配置文件是通过表格形式，以固定格式存储所有相关变量以及其信号传递类型和传递关系；

读取所述信号预处理配置文件的信息，按照信号预设规则读取调理模型，根据读到的内容进行信号类型判断和变量上下游连接关系的建立；读取第三方软件模拟的现场传感器数值，通过建立的变量上下游连接关系模拟信号预处理系统的信号传递及分配功能，实现对信号预处理系统的功能仿真。

2.根据权利要求1所述的一种核安全级仪控系统信号预处理系统的仿真方法，其特征在于，多种调理模型包括模拟量调理模型、开关量调理模型、热电阻调理模型、热电偶调理模型、脉冲量调理模型、继电器模型、电接点水位调理模型。

3.根据权利要求1所述的一种核安全级仪控系统信号预处理系统的仿真方法，其特征在于，对信号预处理系统中每个信号预处理模块分别建模，包括：

采用Excel表格，将每预设行数表示为一个调理模型；

提取信号预处理模块的要素，通过调理模型的要素实现对信号预处理模块功能的描述；

对每种调理模型的组成，分别设计基于Excel的信号预设规则：当现场传感器的信号需要分配至大于八个去向时，则采用预处理模块级联方式，将一个预处理模块的输出作为另一个预处理模块的输入，实现去向数量的扩充。

4.根据权利要求3所述的一种核安全级仪控系统信号预处理系统的仿真方法，其特征在于，每个调理模型的要素包括序号、信号名称、信号描述、通道号、信号类型和位置要素。

5.根据权利要求4所述的一种核安全级仪控系统信号预处理系统的仿真方法，其特征在于，所述分配关系包括：

一分八分配关系：第1～2行为输入信号，其信号类型始终保持一致；第3～10行为输出信号，其信号类型始终保持一致；第1行的输入信号对应3～10行的输出信号，第1～2行有信号对应的位置标记LOCAL；

二分八分配关系：第1～2行为输入信号，3～10为输出信号，第1行的输入信号对应第3～6行的输出信号，第2行的输入信号对应第7～10行的输出信号，第1～2行有信号对应的位置标记LOCAL，1～2行信号类型始终保持一致，3～10行信号类型始终保持一致；

电接水位分配关系：第1行信号、第3行信号、第5行信号、第7行信号通过电接水位判断逻辑后，分别分配至第9行信号、第11行信号、第13行信号、第15行信号。

6.根据权利要求1所述的一种核安全级仪控系统信号预处理系统的仿真方法，其特征在于，按照信号预设规则读取调理模型，根据读到的内容进行信号类型判断和变量上下游连接关系的建立，包括：

在读取每个调理模型组成的完整模型时，每隔固定的行数为一个单位，先查找该调理模型的信号来源是否已在先前的调理模型信号输出中定义，如果没有，则为新的信号源；否则为先前变量级联后的输出，将二者合并构成调理模型传递关系。

7.根据权利要求6所述的一种核安全级仪控系统信号预处理系统的仿真方法，其特征在于，所述信号类型判断，包括：

步骤A，读取信号预处理系统的配置文件；

步骤B，根据所述配置文件，读取第一列数据，判断第一列数据是否为1，若为1，则继续判断信号分配类型，执行步骤C至E；若不为1，则在Excel表格中后移一行，直至所以行数据处理完毕；

步骤C，若信号类型为二分八类型，则依次读取接下来一行信号作为第二个源变量、读取接下来三至六行信息作为第一个变量的下游变量、读取接下来七至十行信息作为第二个变量的下游变量，读完后在Excel表格中后移一行继续判断；

步骤D，若信号类型为电接水位类型，则分别读取第1行信息、第3行信息、第5行信息、第7行信息作为源变量、分别读取第9行信息、第11行信息、第13行信息、第15行信息作为对应的下游变量，读完后在Excel表格中后移一行继续判断；

步骤E，若信号类型不为二分八类型，且也不为电接水位类型，则读取接下来九行信息作为下游变量。

8.一种核安全级仪控系统信号预处理系统的仿真系统，其特征在于，该系统使用如权利要求1至7中任一所述的一种核安全级仪控系统信号预处理系统的仿真方法；该系统包括：

模型预构建模块，用于根据核安全级仪控系统的具体应用场景和实物仪控系统的特征，对实物仪控系统信号预处理系统中的每种信号预处理模块分别建模，得到多种调理模型；

逻辑建模模块，用于根据实物仪控系统信号预处理模块的类型与分配关系，对每个信号预处理模块分别选择对应的调理模型，并按照不同核电工程的信号预处理系统设计图纸，记录每个信号预处理模块在信号预处理系统中的机箱与槽位号，形成一个完整工程项目的模型集合并作为信号预处理配置文件；所述信号预处理配置文件是通过表格形式，以固定格式存储所有相关变量以及其信号传递类型和传递关系；

逻辑解析模块，用于读取所述信号预处理配置文件的信息，按照信号预设规则读取调理模型，根据读到的内容进行信号类型判断和变量上下游连接关系的建立；读取第三方软件模拟的现场传感器数值，通过建立的变量上下游连接关系模拟信号预处理系统的信号传递及分配功能，实现对信号预处理系统的功能仿真。

9.根据权利要求8所述的一种核安全级仪控系统信号预处理系统的仿真系统，其特征在于，所述模型预构建模块包括：

模型表示单元，用于采用Excel表格，将每预设行数表示为一个调理模型；

要素提取单元，用于提取信号预处理模块的要素，通过调理模型的要素实现对信号预处理模块功能的描述；

规则设计单元，用于对每种调理模型的组成，分别设计基于Excel的信号预设规则：当现场传感器的信号需要分配至大于八个去向时，则采用预处理模块级联方式，将一个预处理模块的输出作为另一个预处理模块的输入，实现去向数量的扩充。

10.根据权利要求8所述的一种核安全级仪控系统信号预处理系统的仿真系统，其特征在于，所述逻辑解析模块包括：

配置文件上传单元，用于将所述逻辑建模模块建立的信号预处理配置文件；

初始化单元，用于根据上传的信号预处理配置文件，读取所述信号预处理配置文件的信息，按照信号预设规则读取调理模型，根据读到的内容进行信号类型判断和变量上下游连接关系的建立，供变量数据传递使用；在读取每个调理模型组成的完整模型时，每隔固定的行数为一个单位，先查找该调理模型的信号来源是否已在先前的调理模型信号输出中定义，如果没有，则为新的信号源；否则为先前变量级联后的输出，将二者合并构成完整的调理模型传递关系；

变量数据传递单元，用于由数据源头顺序传递至所有下游变量直至最末端；

仿真单元，用于读取第三方软件模拟的现场传感器数值，通过建立的变量上下游连接关系模拟信号预处理系统的信号传递及分配功能，实现对信号预处理系统的功能仿真。