CN201780505U

CN201780505U - 核电厂数字化控制系统电气性能测试装置

Info

Publication number: CN201780505U
Application number: CN2010202056475U
Authority: CN
Inventors: 李兴林; 孔海志; 邱建文; 徐宇航; 李蕊
Original assignee: ZHONGKEHUA NUCLEAR POWER TECHNOLOGY INSTITUTE Co Ltd BEIJING BRANCH; China General Nuclear Power Corp
Current assignee: ZHONGKEHUA NUCLEAR POWER TECHNOLOGY INSTITUTE Co Ltd BEIJING BRANCH; China General Nuclear Power Corp
Priority date: 2010-05-27
Filing date: 2010-05-27
Publication date: 2011-03-30
Anticipated expiration: 2020-05-27

Abstract

本实用新型的主要目的在于提供一种核电厂数字化控制系统电气性能测试装置，以实现在核电厂数字仪控系统鉴定试验中，全面获取核电厂数字仪控系统的电气性能参数并自动对所获取数据进行分析。核电厂数字化控制系统电气性能测试系统包括：主控装置，存储有测试程序用于根据测试程序发出测试指令和接收并处理相应的响应信号；激励信号产生装置，用于接收主控装置的指令产生激励信号并将该激励信号传送至被测对象；响应信号采集装置，用于接收被测对象根据上述激励信号而发出的上述响应信号并将该响应信号传送至主控装置；特殊模块，用于检测被测对象的反应速度及产生的上述响应信号是否正确。

Description

核电厂数字化控制系统电气性能测试装置

技术领域

本实用新型涉及一种核电厂数字化控制系统电气性能测试装置，该测试装置在核安全级数字化控制系统硬件质量鉴定试验(机械和环境试验、电磁兼容试验、长期运行试验和抗地震试验)中自动获取和分析核电厂数字化控制系统硬件电气性能参数，并实时显示实验中的关键数据，自动获取数据。

背景技术

核电厂建造广泛采用由基于计算机技术的数字化控制系统完成实施核电厂的控制与保护作用。因此，对核电厂数字化的控制系统的性能进行鉴定有利于提高核电厂的安全性和经济性。核安全级数字仪控系统硬件质量鉴定试验的目的就是对核电厂数字化的控制系统的性能进行全面的考核。考核的形式是在一系列的环境条件下验证核电厂数字化的控制系统能否正常执行规定的功能。考核的内容、方式依据相关的法律、法规和标准的规定。为了进行考核，必需获取核电厂数字化的控制系统的电气性能参数。

现有技术中，在核电厂数字仪控系统鉴定试验中，还没有一套支持交互式、并能全面获取核电厂数字仪控系统的电气性能参数并自动对所获取数据进行分析的测试装置。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种核电厂数字化控制系统电气性能测试装置，以实现在核电厂数字仪控系统鉴定试验中，全面获取核电厂数字仪控系统的电气性能参数并自动对所获取数据进行分析。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

技术方案1：本实用新型的核电厂数字化控制系统电气性能测试装置，包括：主控装置，存储有测试程序用于根据测试程序发出测试指令和接收并处理相应的响应信号；激励信号产生装置，用于接收主控装置的指令产生激励信号并将该激励信号传送至被测对象；响应信号采集装置，用于接收被测对象根据上述激励信号而发出的上述响应信号并将该响应信号传送至主控装置。

通过采用技术方案1所述的核电厂数字化控制系统电气性能测试装置，可实现在核电厂数字仪控系统鉴定试验中，全面获取核电厂数字仪控系统的电气性能参数并自动对所获取数据进行分析。

技术方案2：在技术方案1的基础上，本实用新型的核电厂数字化控制系统电气性能测试装置还包括独立于主控装置的特殊模块，用于检测被测对象的反应速度及产生的上述响应信号是否正确。

该特殊模块无需主控装置的控制即可独立开展功能，不仅能够检测被测对象的反应速度及产生的上述响应信号是否正确，而且扩展了本实用新型测试通道的数量。通过该特殊模块，可提高本实用新型的核电厂数字化控制系统电气性能测试装置的运行速度，并使操作者准确的知道被测对象的反应速度及产生的响应信号的正确与否。

技术方案3：在技术方案1的基础上，在本实用新型的核电厂数字化控制系统电气性能测试装置中，主控装置包括人机接口装置，该人机接口装置用于供操作者操作以将控制指令传送至主控装置并显示主控装置的测试数据信息。

技术方案4：在技术方案3的基础上，在本实用新型的核电厂数字化控制系统电气性能测试装置中，人机接口装置包括显示器、鼠标、键盘。

通过采用具有技术方案3与技术方案4所述结构的核电厂数字化控制系统电气性能测试装置，可使操作者方便地对该测试装置进行操作并容易地获知测试数据信息。

技术方案5：在技术方案1的基础上，本实用新型的核电厂数字化控制系统电气性能测试装置还包括系统I/O接口装置，该系统I/O接口装置用于将上述激励信号产生装置产生的激励信号传送至被测对象、或者将上述被测对象产生的响应信号传送至主控装置。

通过技术方案5所述的系统I/O接口装置的结构，可使本实用新型的核电厂数字化控制系统电气性能测试装置与被测装置间简单迅速地进行数据交换。

技术方案6：在技术方案1的基础上，在本实用新型的核电厂数字化控制系统电气性能测试装置中，激励信号产生装置包括电流信号源、电压信号源或开关信号源。

若采用具有技术方案6所述的结构的本实用新型的核电厂数字化控制系统电气性能测试装置，通过电流信号源、电压信号源或开关信号源产生的不同种类的信号，使被测对象根据这些信号产生不同种类的响应信号，以满足操作者的不同要求。

技术方案7：在技术方案1的基础上，在本实用新型的核电厂数字化控制系统电气性能测试装置中，响应信号采集装置包括电流信号采集机构、电压信号采集机构或开关信号采集机构。

若采用具有技术方案7所述的结构的本实用新型的核电厂数字化控制系统电气性能测试装置，可获取被测对象产生的不同种类的响应信号。

附图说明

图1为说明本实用新型的核电厂数字化控制系统电气性能测试装置结构的示意框图；

图2为说明应用程序A的设计原理的示意框图；

图3为说明应用程序B的设计原理的示意框图；

图4为说明应用程序A的运行过程的示意框图；

图5为说明应用程序B的运行过程的示意框图。

具体实施方式

图1为说明本实用新型的核电厂数字化控制系统电气性能测试装置结构的示意框图。如图1所示，本实用新型的核电厂数字化控制系统电气性能测试装置(下面简称为测试装置)包括：主控装置、激励信号产生装置、响应信号采集装置、系统I/O接口装置，人机接口装置及特殊模块，其中，激励信号产生装置包括电流信号源、电压信号源、开关信号源，响应信号采集装置包括电流信号采集机构、电压信号采集机构、开关信号采集机构，人机接口包括显示器、鼠标、键盘。另外，在本实用新型中，人机接口装置可以独立设置，也可以设置为主控装置的一个构成要素。

为了实现对核电厂数字仪控系统的电气性能参数进行测试的功能，本实用新型的测试装置还具有应用程序A及应用程序B，其中应用程序A存储在主控装置2中，应用程序B存储在被测对象的可编程控制器(图中未示出)中。

主控装置为本实用新型测试装置的主要控制单元，控制测试装置的启动、工作过程中的各种数据信息处理以及测试装置的关闭。在启动初期，主控装置使本实用新型测试装置被置于预定的初始状态；在测试过程中，接收和响应人机接口装置的数据，决定是否及何时执行测试；对采集的信号进行数据处理；产生规定的响应信号；接收用户指令，显示当前测试结果；测试结束时按规定的步骤安全关闭本实用新型的测试装置。本实施方式中，主控装置由计算机等构成，其具体配置为：CPU为英特尔双核处理器T9400，80G硬盘，1GB内存，10M/100M/1000M自适应网络接口，一个RS232接口，一个并口，一个D25型GPIB接口，一个USB接口，一个ExpressCard/34型接口。同时配置Windows XP专业版操作系统和实时模块。主控装置的最快反应时间为1us。

激励信号产生装置根据主控单元的指令在规定的通道、规定的时间产生激励信号。激励信号产生装置能够产生48路0-20mA的电流信号，6路-10V--+10V的模拟电压信号，102路24V逻辑电平的数字信号。

响应信号采集装置根据主控单元的指令在规定的通道、规定的时间采集响应信号。响应信号采集装置能够采集144路-10V--+10V的模拟电压信号，8路0-20mA模拟电流信号，96路24V逻辑电平的数字信号。另外，具有定时器8个(最小输入脉冲宽度12.5ns，分辨率32位，时基稳定度50ppm)，其中两个定时器支持24V触发电平。

系统I/O接口装置是联系本实用新型和被测对象间数据交互的桥梁，实现本实用新型测试装置和被测对象间逻辑电平的转换和电气通道连接。系统I/O接口装置对外的连接形式为D35型接口。

人机接口装置接收操作者的指令并发送给主控装置，接收主控单元发送的显示数据并通过显示机构显示出来。在本实施方式中，人机接口装置由显示器、鼠标和键盘组成。然而，本实用新型并不仅限于此，例如，可以采用一个触摸屏控制机构来构成本实用新型的人机接口装置。

特殊模块独立于主控装置，其对被测对象进行时间测量与模拟信号、数字信号的测量，以检测被测对象的反应速度及产生的信号是否正确，即检测被测对象根据接收到的激励信号而产生响应信号的反应速度及根据激励信号产生的该响应信号是否正确。特殊模块将检测到的上述数据信息传送给主控装置，进而告知操作者。因而，通过该特殊模块，可提高本实用新型的核电厂数字化控制系统电气性能测试装置的运行速度，并使操作者准确的知道被测对象的反应速度及产生的响应信号的正确与否。本实施方式的特殊模块由3百万门FPGA模块构成，时间分辨率25ns，支持用户自定义触发、定时、板载决策，生成具有196KB板载内存和DMA数据读写的高速数字模式，内置范例针对I²C，SPI，S/PDIF，RS232和其它数字通讯协议160条数字线，可配置为速率高达40MHz的输入、输出、计时器。

应用程序A全面管理本实用新型的硬件系统，为操作员提供人机接口，对核安全级数字仪控系统硬件质量鉴定试验的相关内容进行了软件固化，实现了实验内容的可配置。应用程序B主要功能是配合应用程序A，执行软件固化了的核安全级数字仪控系统硬件质量鉴定试验内容。

对于本实用新型测试装置的工作过程的说明如下：

1)在主控装置中加载应用程序A(包括加载测试项程序库、数据处理软件和数据显示软件)；

2)在被测对象的可编程器中加载应用程序B；

3)通过D35电缆连接本实用新型的I/O接口和被测对象的测试通道；

4)I/O接口装置通电，启动本实用新型的测试装置和被测对象，在应用程序A界面中运行自检程序，如果自检通过，提示操作人员确认开始测试；如果未通过自检，请重新确认1)--3)项是否正确；

5)被测对象的环境条件满足后，在应用程序A界面中配置所要进行的测试项，点击测试启动按钮，确认测试开始；

6)主控装置根据所配置的测试项参数对激励信号产生装置发出指令；

7)激励信号产生装置接收到主控装置发出的指令后，根据该指令产生相应的激励信号(包括电流信号、电压信号、开关信号)；

8)该激励信号产生装置产生的激励信号通过系统I/O接口装置传送至被测对象；

9)被测对象接收该激励信号并根据该激励信号产生相应的响应信号(包括电流信号、电压信号、开关信号)；

10)该被测对象产生的响应信号通过系统I/O接口装置传送至响应信号采集装置(被响应信号采集装置采集)；

11)响应信号采集装置将采集到的采集信号传送至主控装置；

12)主控装置记录该响应信号采集到的响应信号并对该响应信号进行数据处理；

从而，本实用新型的测试装置完成了一次测试过程。

另外，在测试进行过程中，可在应用程序A界面的对应面板中改变激励信号的类型、强度等属性，可以查看指定通道的当前状态，实时数据等，及对被测对象的分析报告。

图2和图3分别为说明应用程序A与应用程序B的设计原理的示意框图。应用程序A装载到测试装置的主控装置；应用程序B装载到被测对象的可编程控制器中。应用程序A由调度模块7、测试项配置模块71、试验子项模块72、数据处理模块73、通信模块74和人机接口模块75构成。应用程序B由调度模块8、测试项配置模块81、试验子项模块82、数据处理模块83、通信模块84构成。

在测试过程开始前，应用程序A由调度模块7负责开启本实用新型测试装置，使之进入待命状态；测试进行的过程中，控制整个测试过程的进行；测试结束后安全地关闭本实用新型测试装置。测试项配置模块71主要包括测试所要进行的各个测试项，并且这些测试项是可配置的。试验子项模块72是测试项配置模块71各个测试项的具体步骤。数据处理模块73对接收的数据进行存储、分析处理。通信模块74主要用于和被测装置进行同步；人机接口模块75主要接收操作者的指令并发送给主控装置，显示主控装置发来的数据。

在测试过程开始前，应用程序B由调度模块8开启被测对象，使之进入待命状态；测试进行的过程中，辅助调整整个测试的进行；测试结束后安全地关闭被测对象。测试项配置模块81主要包括了测试所要进行的各个测试项，并且这些测试项是可配置的。试验子项模块82是测试项配置模块81各个测试项的具体步骤。数据处理模块83对接收的数据进行分析。通信模块84主要用于和被测装置进行同步。

图4与图5分别为说明应用程序A和应用程序B的运行过程的示意框图。如图4所示，应用程序A的运行过程为：开始，读取由操作者配置的参数，根据操作者的操作输入执行试验子项模块中对应的试验子项程序，从命令通道接收命令信号以获知应用程序B的进程，若接收到的命令信号不允许进行下一步则等待，若允许则进行下一步，接收到允许进行下一步的命令信号后，控制激励信号产生装置产生激励信号，待被测对象根据该激励信号产生相应的相应信号后接收该响应信号，对接收到的响应信号进行数据处理，接收操作者的指令，显示数据处理结果，之后，判断是否满足结束的边界条件，此步骤中满足结束边界条件的情况有2种，一种是由用户操作，另一种是设备出现故障，若是，则结束，若否，则返回开始。

如图5所示，应用程序B的运行过程为：开始，根据操作者的操作输入读取配置参数，从命令通道接收命令信号，解析命令信号以获知应用程序A的进程，若接收到的命令信号不允许进行下一步则等待，若允许则进行下一步，接收到允许进行下一步的命令信号后，执行试验子项模块中对应的试验子项程序，待激励信号产生装置产生激励信号后接收该激励信号，控制被测对象根据接收到的该激励信号产生相应的响应信号，判断是否满足结束的边界条件，此步骤中满足结束边界条件的情况有2种，一种是由用户操作，另一种是设备出现故障，若是，则结束，若否，则返回开始。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种核电厂数字化控制系统电气性能测试装置，其特征在于，包括：

主控装置，存储有测试程序用于根据测试程序发出测试指令和接收并处理相应的响应信号；

激励信号产生装置，用于接收主控装置的指令产生激励信号并将该激励信号传送至被测对象；

响应信号采集装置，用于接收被测对象根据上述激励信号而发出的上述响应信号并将该响应信号传送至主控装置。

2.根据权利要求1所述的核电厂数字化控制系统电气性能测试装置，其特征在于，还包括独立于主控装置的FPGA模块，用于检测被测对象的反应速度及产生的上述响应信号是否正确。

3.根据权利要求1所述的核电厂数字化控制系统电气性能测试装置，其特征在于，主控装置包括：

人机接口装置，用于供操作者操作以将控制指令传送至主控装置并显示主控装置的测试数据信息。

4.根据权利要求3所述的核电厂数字化控制系统电气性能测试装置，其特征在于，上述人机接口装置包括显示器、鼠标、键盘。

5.根据权利要求1所述的核电厂数字化控制系统电气性能测试装置，其特征在于，还包括：

系统I/O接口装置，用于将上述激励信号产生装置产生的激励信号传送至被测对象、或者将上述被测对象产生的响应信号传送至主控装置。

6.根据权利要求1所述的核电厂数字化控制系统电气性能测试装置，其特征在于，上述激励信号产生装置包括电流信号源、电压信号源或开关信号源。

7.根据权利要求1所述的核电厂数字化控制系统电气性能测试装置，其特征在于，上述响应信号采集装置包括电流信号采集机构、电压信号采集机构或开关信号采集机构。