KR101149685B1 - 원자력 발전소 디지털 안전계통의 실시간 진단기능을 갖춘 제어장치 - Google Patents

원자력 발전소 디지털 안전계통의 실시간 진단기능을 갖춘 제어장치 Download PDF

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Abstract

원자력 발전소 디지털 안전계통의 실시간 자기진단 기능을 갖춘 제어장치를 제공한다. 제어장치는 메모리 영역에 프로그램 및 데이터를 저장하는 메모리, 상기 메모리에 저장된 프로그램 또는 데이터를 처리하는 프로세서, 상기 메모리와 상기 프로세서의 건전성 여부를 스스로 진단하는 프로그래머블 로직 디바이스를 포함한다.

Description

원자력 발전소 디지털 안전계통의 실시간 진단기능을 갖춘 제어장치{A CONTROL UNIT HAVING REAL-TIME SELF-DIAGNOSIS FUNCTIONS FOR DIGITAL SAFETY SYSTEMS OF NUCLEAR POWER PLANTS}
본 발명의 일실시예들은 원자력 발전소 디지털 안전계통의 실시간 자기진단 기능을 갖춘 제어장치에 관련한 것이다.
원자력 발전소는 보통 100개 이상의 개별적인 기능을 가진 계통(system)으로 구성된다. 이들 계통은 크게, 원자로를 중심으로 한 핵 증기 공급계통(NSSS: Nuclear Steam Supply System), 증기를 발전기로 전달하는 2차 순환냉각계통, 상기 2차 순환냉각계통으로부터 증기를 공급 받아 발전기를 돌리는 터빈 발전기 계통, 및 기타 부수설비로 구분된다.
원자력 발전소의 운전을 수행하면서 각 계통의 건전성을 감시하기 위해서는, 여러 종류의 센서를 원자로 계통에 설치하고, 상기 센서로부터 입력되는 신호를 감시하여 원자력 발전소의 상태를 파악해야 한다. 이때, 원자력 발전소 운전 중 원자로의 안전에 영향을 미치는 계통의 이상이나 핵증기 공급계통내의 냉각 기능의 이상이 발생하는 경우, 이러한 이상 상태를 감지하여 제어봉 낙하에 의한 원자로 정지기능을 개시하고, 공학적 안전설비작동계통을 구동하여 원자로를 냉각시켜야 한다.
이러한, 원자력 발전소에 디지털 제어 시스템이 도입됨에 따라, 연산 프로세서나 대용량 메모리가 사용되는 전자모듈의 사용이 날로 늘어나고 있다. 그러나, 전자모듈에 사용되는 소자의 갑작스런 기능 불안정은 제어기능을 혼란시켜 원자력 발전소 안전에 위협을 주는 요소가 될 수 있다.
따라서, 원자력 발전소의 안전을 위해, 전자모듈의 건전성을 실시간으로 진단하여 고장여부를 감지할 필요가 있으며 이를 지원하는 모듈이 필요한 실정이다.
본 발명의 일실시예는 원자력발전소 안전계통에 사용되는 디지털 제어모듈을 구성하고 있는 주요 회로소자의 건전성을 실시간으로 진단하는 제어장치를 제공한다.
본 발명의 일실시예는 메모리의 데이터와 프로세서의 건전성을 진단하면서도 프로세서의 처리능력에 영향이 거의 없도록 하는 제어장치를 제공한다.
본 발명의 일실시예에 따른 제어장치는 메모리 영역에 프로그램 또는 데이터를 저장하는 메모리, 상기 메모리에 저장된 프로그램 또는 데이터를 처리하는 프로세서, 및 상기 메모리와 상기 프로세서의 건전성 여부를 진단하는 프로그래머블 로직 디바이스를 포함한다.
상기 제어장치는 상기 메모리의 건전성 여부 또는 상기 프로세서의 건전성 여부에 따라 원자력 발전소 디지털 안전계통을 제어하는 중앙처리장치를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 프로그래머블 로직 디바이스는 상기 메모리에 포함된 상기 메모리 영역의 정상여부를 진단하는 미러메모리 비교기 기능부를 포함할 수 있다.
이때, 상기 미러메모리 비교기 기능부는 메모리 진단기능을 가진 일치시험기를 이용하여 상기 메모리 영역에 저장된 데이터에 대한 읽기 또는 쓰기가 정상인지 여부를 진단하여, 상기 데이터가 불일치하면 오류신호를 발생하여 리셋기능부로 전송할 수 있다.
만약, 상기 중앙처리장치가 상기 미러 메모리 비교기 기능부로 진단개시 신호를 전송한 경우, 상기 미러 메모리 비교기 기능부는 미러 메모리 불일치 비교 검사를 수행하여, 상기 오류신호를 발생하지 않고, 진단결과를 범용입출력 기능부로 전송할 수 있다.
또한, 상기 프로그래머블 로직 디바이스는 중앙처리장치로부터 박동신호가 요구되는 시간 내에 수신되는지 여부를 판단하는 워치독타이머 기능부를 포함할 수 있다.
이때, 상기 워치독타이머 기능부는 중앙처리장치로부터 박동신호를 요구되는 시간 내에 수신하면 타이머를 리셋시키고, 상기 중앙처리장치로부터 상기 박동신호를 요구되는 시간 내에 수신하지 못하면 오류신호를 발생하여 리셋기능부로 전송할 수 있다.
만약, 상기 중앙처리장치가 상기 워치독타이머 기능부로 진단개시 신호를 전송한 경우, 상기 워치독타이머 기능부는 상기 중앙처리장치로부터 박동신호를 요구되는 시간 내에 수신하지 못하면, 상기 오류신호를 발생하지 않고, 진단결과를 범용입출력 기능부로 전송할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 원자력발전소 안전계통에 사용되는 디지털 제어모듈을 구성하고 있는 주요 회로소자의 건전성을 실시간으로 검증할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 메모리의 데이터와 프로그램의 건전성과 프로세서의 건전성을 검증하면서도 프로세서의 처리능력에 영향이 거의 없도록 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 원자력 발전소 디지털 안전계통의 실시간 진단기능을 갖춘 제어장치의 구성을 도시한 블록도이다.
이하, 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 원자력 발전소 디지털 안전계통의 실시간 진단기능을 갖춘 제어장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 1을 참고하면, 원자력 발전소 디지털 안전계통의 실시간 진단기능을 갖춘 제어장치(100, 이하 '제어장치'라 함)는 프로세서(110), 프로그래머블 로직 디바이스(120), 데이터/제어 공통 버스(130), 외부메모리-1(140), 외부메모리-2(150)를 포함할 수 있다.
프로세서(110)는 논리연산을 수행한다. 프로세서(110)는 중앙처리장치(111), 외부메모리 연계기능부(112), 범용입출력 기능부(113)를 포함한다.
프로그래머블 로직 디바이스(120)는 프로세서(110)와 외부메모리들(140, 150)간의 인터페이스와 실시간 진단기능을 수행한다. 프로그래머블 로직 디바이스(120)는 외부메모리 연계기능부(121), 미러메모리 비교기 기능부(122), 리셋기능부(123), 워치독타이머 기능부(124)를 포함한다.
데이터/제어 공통 버스(130)는 외부메모리들(140, 150)간의 데이터를 송수신하는 공통의 버스이다.
외부메모리-1(140)과 외부메모리-2(150)는 동일한 데이터가 각각 저장되는 미러(mirror) 메모리이다.
중앙처리장치(111)는 외부메모리들(140, 150)에 저장된 프로그램 및 데이터를 처리한다. 중앙처리장치(111)는 디지털 신호 프로세서(DSP: Digital Signal Processor)일 수 있다. 또한, 중앙처리장치(111)는 프로그래머블 로직 디바이스(120)에 의해 건전성을 검증받으면서도 상기 프로그램 및 데이터를 처리하는 처리능력에 영향을 받지 않는다.
프로세서(110)의 외부메모리 연계기능부(112)와 프로그래머블 로직 디바이스(120)의 외부메모리 연계기능부(121)는 데이터/제어 공통 버스(130)를 통해 데이터, 제어신호 등을 상호 송수신하기 위해 연계기능을 수행한다.
범용입출력 기능부(113)는 중앙처리장치(111)가 미러메모리 비교기 기능부(122)와 워치독타이머 기능부(124)로 진단개시신호를 전송하고, 진단결과를 수신할 수 있도록 연계기능을 제공한다. 또한, 중앙처리장치(111)가 워치독타이머 기능부(124)로 주기적인 박동신호를 전송할 수 있도록 연계기능을 제공한다.
리셋기능부(123)는 미러메모리 비교기 기능부(122) 또는 워치독타이머 기능부(124)로부터 진단 결과 오류 감지 시 오류신호를 수신하면 중앙처리장치(111)를 리셋시켜 정지(halt) 상태로 만든다.
미러메모리 비교기 기능부(122)는 정상 동작 중에는 외부메모리-1(140)와 외부메모리-2(150)의 데이터를 비교하여 일치하면 외부메모리 연계기능부(121)로 데이터를 전송하고, 외부메모리-1(140)와 외부메모리-2(150)의 데이터가 서로 일치하지 않으면 오류신호를 리셋기능부(123)로 전송한다.
또한, 미러메모리 비교기 기능부(122)는 중앙처리장치(111)로부터 진단개시 신호를 수신하면 외부메모리-1(140)와 외부메모리-2(150)에 상이한 데이터를 쓰고, 읽은 후 진단결과를 범용입출력 기능부(113)에 전송한다. 중앙처리장치(111)는 진단개시 신호를 전송한 후 범용입출력 기능부(113)으로부터 진단결과를 수신하여 데이터 불일치 진단결과를 수신하면 미러메모리 비교기 기능부(122)가 정상 동작하는 것으로 진단하며 그렇지 않으면 비정상 동작하는 것으로 진단한다.
워치독타이머 기능부(124)는 정상 동작 중에는 중앙처리장치(111)로부터 범용입출력 기능부(113)를 통해 박동신호를 요구되는 시간 내에 수신하면 자신의 타이머를 리셋시켜 다음의 박동신호를 요구되는 시간 내에 수신할 수 있도록 준비한다. 그러나, 워치독타이머 기능부(124)는 박동신호를 요구되는 시간 내에 수신하지 못하면 오류신호를 리셋기능부(123)로 전송한다.
또한, 중앙처리장치(111)가 워치독타이머 기능부(124)로 진단개시 신호를 전송하고, 박동신호를 요구되는 시간 내에 전송하지 않으면 워치독타이머 기능부(124)는 박동신호를 요구되는 시간 내에 수신하지 않아도 오류신호를 리셋기능부(123)로 전송하지 않고 진단결과를 범용입출력 기능부(113)에 전송한다. 중앙처리장치(111)는 진단개시 신호를 전송한 후 범용입출력 기능부(113)으로부터 진단결과를 수신하여 박동신호 미도착 진단결과를 수신하면 워치독타이머 기능부(124)가 정상 동작하는 것으로 진단하며 그렇지 않으면 비정상 동작하는 것으로 진단한다.
또한, 본 발명의 실시예들은 다양한 컴퓨터로 구현되는 동작을 수행하기 위한 프로그램 명령을 포함하는 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함한다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.
지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100: 제어장치
110: 프로세서
120: 프로그래머블 로직 디바이스
130: 데이터/제어 공통 버스
140: 외부 메모리-1(primary)
150: 외부 메모리-2(secondary)

Claims (7)

  1. 메모리 영역에 데이터를 저장하는 제1 외부 메모리와 제2 외부 메모리;
    중앙처리장치를 포함하고, 상기 중앙처리장치가, 미러메모리 비교기 기능부로 진단개시 신호를, 또한 워치독타이머 기능부로 진단개시 신호와 박동신호를 전송하도록 하는 프로세서; 및
    상기 제1 외부 메모리와 상기 제2 외부 메모리의 건전성 여부를 진단하는 프로그래머블 로직 디바이스
    를 포함하고,
    상기 중앙처리장치는,
    (1)상기 미러메모리 비교기 기능부로의 상기 진단개시 신호 전송 후, 상기 미러메모리 비교기 기능부로부터 수신한 진단결과가, 상기 제1, 2 외부 메모리에 저장된 데이터 각각이 불일치한 것과 관련되면, 상기 미러메모리 비교기 기능부를 정상 동작으로 진단하고,
    (2)상기 워치독타이머 기능부로 상기 진단개시 신호를 전송하되, 상기 박동신호를 요구되는 시간 내에 전송하지 않는 동안에 상기 워치독타이머 기능부로부터 수신한 진단결과가, 상기 박동신호 미도착과 관련되면, 상기 워치독타이머 기능부를 정상 동작으로 진단하는 제어장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 중앙처리장치는,
    상기 제1, 제2 메모리의 건전성 여부 또는 상기 프로세서의 건전성 여부에 따라 원자력 발전소 디지털 안전계통을 제어하는, 제어장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 미러메모리 비교기 기능부는,
    상기 제1, 제2 메모리에 포함된 메모리 영역의 정상여부를 진단하는, 제어장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 미러메모리 비교기 기능부는,
    메모리 진단기능을 가진 일치시험기를 이용하여 상기 메모리 영역에 저장된 데이터에 대한 읽기 또는 쓰기가 정상인지 여부를 진단하고, 상기 중앙처리장치로부터 진단개시 신호를 수신하면 상기 제1, 제2 메모리에 상이한 데이터를 써 불일치를 발생시키고, 상기 불일치에 관한 진단결과를 상기 중앙처리장치로 전송하는 제어장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 워치독타이머 기능부는,
    상기 미러메모리 비교기 기능부와 상기 중앙처리장치의 건전성 여부를 진단하는, 제어장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 워치독타이머 기능부는,
    정상 동작 중에, 상기 박동신호를 상기 요구되는 시간 내에 수신하면, 타이머를 리셋시키고, 상기 박동신호를 상기 요구되는 시간 내에 수신하지 못하면 오류신호를 발생하여 리셋기능부로 전송하며,
    상기 중앙처리장치로부터 상기 진단개시 신호를 수신하면, 상기 박동신호가 상기 요구되는 시간 내에 수신하지 않아도 상기 오류신호를 상기 리셋기능부로 전송하지 않고 상기 진단결과를 상기 중앙처리장치로 전송하는 제어장치.
  7. 삭제
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