KR20110047411A - 원자력 발전소 ｄｃｓ 로직 검증 장치 및 검증 방법 - Google Patents

원자력 발전소 ｄｃｓ 로직 검증 장치 및 검증 방법 Download PDF

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Abstract

분산제어시스템(Distributed Control System : DCS)의 문제점 파악을 신속하게 할 수 있고, DCS의 정상 유무를 검증하는 시간을 단축할 수 있으며, DCS를 원자력 발전소에 적용하는 과정에서 발생할 수 있는 안전성에 대한 문제를 방지할 수 있는 원자력 발전소 DCS 로직 검증 장치 및 검증 방법이 제안된다.
제안된 원자력 발전소 DCS 로직 검증 장치 및 검증 방법은 분산제어시스템(Distributed Control System : DCS) 로직을 이용하여 원자력 발전소의 시뮬레이션을 수행하는 시뮬레이션 서버 및 시뮬레이션 서버로부터 입력받은 원자력 발전소 설계값을 DCS 로직에 적용시키고, 설계값이 적용된 DCS 로직을 시뮬레이션 서버로 출력하는 DCS 로직부를 포함한다.
원자력발전소, DCS, 로직, 검증

Description

원자력 발전소 ＤＣＳ 로직 검증 장치 및 검증 방법{Apparatus and Method for ＤＣＳ Logic inspection in Nuclear Power Plant}
본 발명은 원자력 발전소 DCS 로직 검증 장치 및 검증 방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 DCS 로직을 실제 발전소에 적용하기 전 원자력 발전소를 구현한 시뮬레이터 서버에 DCS 로직을 적용하여 DCS 로직의 정상 유무를 판단할 수 있는 원자력 발전소 DCS 로직 검증 장치 및 검증 방법에 관한 것이다.
분산제어시스템(Distributed Control System : DCS)을 원자력 발전소에 적용하기 위해서는 원자력법 및 관련 시행령에 의한 규제요건을 만족해야 하며 DCS의 안전성을 검증하기 위해서는 DCS를 실제 원자력 발전소에 적용하여 운전 이력을 확보해야 한다.
기존의 DCS를 검증하는 방법은 DCS를 원자력 발전소에 적용하여 정상 유무를 검증하는 방법을 이용하였으나, 실제 원자력 발전소에 시스템을 적용한 후 결과를 얻어 검증하는 경우 DCS의 문제점 파악이 늦어지는 문제점이 있었다.
또한, DCS를 원자력 발전소에 적용하여 정상 유무를 검증하는 과정에서 원자력 발전소 내부의 안전성에 문제점이 발생할 수 있기 때문에 DCS의 자체적인 결함 여부만 검증하여 DCS를 원자력 발전소에 적용하였을 경우 발생될 수 있는 오류에 대한 검증은 하지 못하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서,
본 발명의 목적은 분산제어시스템(Distributed Control System : DCS) 로직을 원자력 발전소를 구현한 시뮬레이터 서버에 적용하여 신속하게 DCS의 문제점을 파악할 수 있는 원자력 발전소 DCS 검증 장치 및 검증 방법을 제공하는데 있다.
또한, DCS 로직을 원자력 발전소를 구현한 시뮬레이터 서버에 적용하여 DCS를 원자력 발전소에 적용하여 정상 유무를 검증하는 과정에서 발생할 수 있는 원자력 발전소 내부의 안전성에 대한 문제를 방지할 수 있는 원자력 발전소 DCS 검증 장치 및 검증 방법을 제공하는데 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 원자력 발전소 DCS 로직 검증 장치 및 검증 방법은,
분산제어시스템(Distributed Control System : DCS) 로직을 이용하여 원자력 발전소의 시뮬레이션을 수행하는 시뮬레이션 서버 및 시뮬레이션 서버로부터 입력받은 원자력 발전소 설계값을 DCS 로직에 적용시키고, 설계값이 적용된 DCS 로직을 시뮬레이션 서버로 출력하는 DCS 로직부를 포함한다.
DCS 로직부는 시뮬레이션 서버의 원자력 발전소 설계값을 PXI(PCI eXtensions for Instrumentation)로 전송하는 cFP(Compact FieldPoint) I/O 및 DCS 로직을 포함하며 원자력 발전소 설계값을 DCS 로직에 적용하는 PXI를 포함할 수 있 다.
PXI는 원자력 발전소 설계값이 적용된 DCS 로직을 시뮬레이션 서버에 전송할 수 있다.
TCP/IP를 이용하여 시뮬레이션 서버와 DCS 로직부의 데이터 통신을 하는 인터페이스부를 더 포함할 수 있다.
원자력 발전소 설계값을 전압과 전류량으로 변환하는 마스터노드를 더 포함할 수 있다.
분산제어시스템(Distributed Control System : DCS) 로직을 이용하여 원자력 발전소의 시뮬레이션을 수행하는 시뮬레이션 서버에 원자력 발전소 설계값을 입력하는 설계값 입력 단계와, 시뮬레이션 서버로부터 입력받은 원자력 발전소 설계값을 DCS 로직에 적용시키고, 원자력 발전소 설계값이 적용된 DCS 로직을 시뮬레이션 서버로 출력하는 DCS 로직 적용 단계 및 원자력 발전소 설계값이 적용된 DCS 로직을 이용하여 원자력 발전소의 시뮬레이션을 수행하는 단계를 포함한다.
DCS 로직 적용 단계는 cFP(Compact FieldPoint) I/O를 이용하여 시뮬레이션 서버의 설계값을 PXI(PCI eXtensions for Instrumentation)로 전송하는 단계 및 DCS 로직을 포함하는 PXI에서 cFP I/O에서 전송받은 시뮬레이션 서버의 설계값을 DCS 로직에 적용하는 단계를 포함할 수 있다.
PXI 적용 단계는 시뮬레이션 서버의 설계값을 DCS 로직에 적용하고, 설계값이 적용된 DCS 로직을 시뮬레이션 서버에 전송할 수 있다.
시뮬레이션 서버의 설계값을 전압과 전류량으로 변환하는 단계를 더 포함할 수 있다.
시뮬레이션을 수행한 결과 오류가 발생하였는지 여부에 따라 원자력 발전소 설계값이 적용된 DCS 로직의 정상여부를 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
DCS 로직의 정상 여부 판단 결과를 시뮬레이션 서버의 외부에 장착된 표시부에 표시하는 판단 결과 표시 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 분산제어시스템 로직 검증 장치 및 검증 방법을 이용하면 DCS의 문제점 파악을 신속하게 할 수 있고, DCS의 정상 유무를 검증하는 시간을 단축할 수 있으며, DCS를 원자력 발전소에 적용하는 과정에서 발생할 수 있는 안전성에 대한 문제를 방지할 수 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술 되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자력 발전소 DCS 로직 검증 장치(100)의 개략적인 구성 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 원자력 발전소 DCS 로직 검증 장치(100)는 시뮬레이션 서버(110) 및 DCS 로직부(120)를 포함한다.
분산제어시스템(Distributed Control System : DCS)는 공정제어에 적용되는 시스템을 각 플랜트에 알맞은 단위 서브 시스템으로 분리하고 각 소단위 시스템에서는 각각의 주어진 역할을 수행하며, 상호간에 통신이 가능하도록 한 것이다. 즉, DCS는 소형 DDC(Direct Digital Control) 시스템 여러개를 유기적으로 연결하여 전체 시스템을 구성한 것이다. DCS의 기본 특징은 프로세스 제어기능을 여러 대의 컴퓨터에 분산시켜서 신뢰성은 향상시키고 이상 발생시 그 파급 효과를 최소화시키며 프로세스 정보처리 및 운전 조작 그리고 분산 설치된 컴퓨터들의 관리기능은 중앙의 주 컴퓨터(Distributed Operate Console : DOC)에 집중화시킴으로서 자료처리 및 운영관리를 원활하게 하는 데 있다. 즉 DCS는 기능의 분산과 정보의 집중이라는 2가지 특징 사이에서 균형을 유지하면서 개발되었다.
시뮬레이션 서버(110)는 DCS 로직을 이용하여 원자력 발전소의 시뮬레이션을 수행한다. 시뮬레이션 서버(110)는 원자력 발전소를 구현한 시뮬레이션을 포함하며 실제 원자력 발전소 구동시 입력하는 원자력 발전소 설계값을 입력하여 시뮬레이션 한다. 상기 원자력 발전소 설계값에는 압력, 유량, 온도의 입력값이 포함될 수 있다.
DCS 로직부(120)는 시뮬레이션 서버(110)로부터 입력받은 상기 원자력 발전소 설계값을 DCS 로직에 적용시키고, 상기 설계값이 적용된 DCS 로직을 시뮬레이션 서버(110)로 출력한다.
DCS 로직부(120)는 예를들어 LABVIEW™로 사용할 수 있으며 LABVIEW™는 Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench의 약어이다. LABVIEW™는 마이크로소프트 윈도우즈, 애플 매킨토시, 선 스파이스스테이션을 이용하는 PC에서 운영되는 해석 소프트웨어 시스템의 일종이다. LABVIEW™는 여러 가지 문법적인 사항들을 없애고 블록 다이어그램이라 불리는 흐름도를 사용하여 프로그램을 생성하는데, 이 언어를 그래피컬 프로그래밍(Graphical Programming)이라고 하며 간단히 G언어라고 한다.
설계값이 적용된 DCS 로직이 시뮬레이션 서버(110)로 출력되면, 이를 이용하여 시뮬레이션 서버(110)는 원자력 발전소를 시뮬레이션하고 이를 출력한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 원자력 발전소 DCS 로직 검증 장치(200)의 개략적인 구성 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 원자력 발전소 DCS 로직 검증 장치(200)는 시뮬레이션 서버(210), 마스터노드(220), 인터페이스부(230) 및 DCS 로직부(240)를 포함한다.
시뮬레이션 서버(210) 및 DCS 로직부(240)는 도 1을 참조하여 상기 본 발명의 일 실시예에 따른 원자력 발전소 DCS 로직 검증 장치(100)에서 설명한 시뮬레이션 서버(110), DCS 로직부(120)와 동일한 기능을 갖으므로 그 설명을 생략하기로 한다.
본 실시예에서 DCS 로직부(240)는 cFP(Compact FieldPoint) I/O(241) 및 PXI(PCI eXtensions for Instrumentation)(243)을 포함한다.
cFP I/O(241)는 시뮬레이션 서버(210)로부터 전송받는 원자력 발전소 설계값 을 PXI에 전송한다. cFP는 National Instruments에서 개발하였으며 확장 능력이 넓은 프로그래밍 가능한 자동화 컨트롤러(Programmable Automation Controller : PAC)로 안정적인 I/O 모듈과 지능형 통신 인터페이스로 구성되어 있다. cFP I/O 모듈은 원시 센서 신호를 엔지니어링 단위로 필터링하고 교정 및 측정한다. 또한, 자체 진단을 수행하여 열전대 단선 등의 문제를 찾아낸다. cFP 의 인터페이스는 내장된 웹(Web)과 파일 서버를 통해 이더넷 네트워크에서 자동으로 측정한다.
PXI(243)는 상기 DCS 로직을 포함하며 cFP I/O(241)에서 전송받은 시뮬레이션 서버(210)의 상기 원자력 발전소 설계값을 상기 DCS 로직에 적용한다. PXI(243)는 측정 및 자동화 시스템을 위한 PC 기반 플랫폼이며 PCI(Peripheral Component Interconnect)의 전기적 버스 기능을 CompactPCI의 모듈형 유로카드 기계식 패키징에 통합시키고 특수 동기화 버스와 주요 소프트웨어 기능을 추가한 것이다.
인터페이스부(230)는 TCP/IP를 이용하여 시뮬레이션 서버(210)와 DCS 로직부(240)의 데이터 통신을 한다. 시뮬레이션 서버(210)와 상기 DCS 로직부(240)의 연결은 랜선으로 구성되는 것이 바람직하다.
마스터노드(220)는 시뮬레이션 서버(210)의 상기 원자력 발전소 설계값을 전압과 전류량으로 변환한다. 예를 들어, 시뮬레이션 서버(210)의 상기 원자력 발전소 설계값 중 압력의 범위가 0 ~ 180Kg/㎠ 일 경우 cFP I/O(241)의 전압 입력 범위가 0 ~ 10V 라 가정하였을 때 상기 압력의 범위인 0 ~ 180Kg/㎠ 의 값이 상기 전압 입력 범위인 0 ~ 10V 에 비례적으로 할당되어 전달된다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 원자력 발전소 DCS 로직 검증 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 원자력 발전소 DCS 로직 검증 방법을 설명한다.
본 발명에 따른 원자력 발전소 DCS 로직 검증 장치(200)의 시뮬레이션 서버(210)에 상기 원자력 발전소 설계값을 입력(S111)한다. 상기 원자력 발전소 설계값에는 압력, 유량, 온도의 입력값이 포함될 수 있다.
마스터노드(220)에서 상기 원자력 발전소 설계값을 전압과 전류량으로 변환(S112)한다. DCS 로직부(240)는 전압과 전류량을 입력값으로 받으므로 상기 원자력 발전소의 설계값을 전압과 전류량으로 변환한다.
인터페이스부(230)에서 상기 변환값을 TCP/IP를 이용하여 cFP I/O(241)로 전송(S113)하고, cFP I/O(241)는 변환값을 PXI(243)로 전송(S114)한다.
PIX(243)은 cFP I/O(241)에서 전송받은 변환값을 상기 DCS 로직에 적용하고, 상기 적용된 DCS 로직을 시뮬레이션 서버(210)로 전송(S115)한다.
시뮬레이션 서버(210)는 PIX(243)에서 전송받은 상기 적용된 DCS 로직을 이용하여 원자력 발전소 시뮬레이션을 수행(S116)한다.
시뮬레이션 서버(210)는 시뮬레이션 결과가 정상인지 판단(S117)한다.
시뮬레이션 후 오류가 발생하면(S117 : YES) DCS 로직이 비정상이라 판단(S118)하고 오류가 발생하지 않으면(S117 : NO) DCS 로직이 정상이라 판단(S119)한다.
시뮬레이션이 종료되면 시뮬레이션의 오류 발생 여부 및 DCS 로직의 정상 여 부가 시뮬레이션 서버(210) 표시창에 표시(S120)된다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자력 발전소 DCS 로직 검증 장치의 개략적인 구성 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 원자력 발전소 DCS 로직 검증 장치의 개략적인 구성 블록도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 원자력 발전소 DCS 로직 검증 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 원자력 발전소 DCS 로직 검증 장치 110 : 시뮬레이션 서버
120 : DCS 로직부 200 : 원자력 발전소 DCS 로직 검증 장치
210 : 시뮬레이션 서버 220 : 마스터노드
230 : 인터페이스부 240 : DCS 로직부
241 : cFP I/O 243 : PXI

Claims (11)

  1. 분산제어시스템(Distributed Control System : DCS) 로직을 이용하여 원자력 발전소의 시뮬레이션을 수행하는 시뮬레이션 서버; 및
    상기 시뮬레이션 서버로부터 입력받은 원자력 발전소 설계값을 DCS 로직에 적용시키고, 상기 설계값이 적용된 DCS 로직을 상기 시뮬레이션 서버로 출력하는 DCS 로직부;를 포함하는 원자력 발전소 DCS 로직 검증 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 DCS 로직부는
    상기 시뮬레이션 서버의 상기 원자력 발전소 설계값을 PXI(PCI eXtensions for Instrumentation)로 전송하는 cFP(Compact FieldPoint) I/O; 및
    상기 DCS 로직을 포함하며 상기 원자력 발전소 설계값을 상기 DCS 로직에 적용하는 PXI;를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자력 발전소 DCS 로직 검증 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 PXI는
    상기 원자력 발전소 설계값이 적용된 DCS 로직을 상기 시뮬레이션 서버에 전송하는 것을 특징으로 하는 원자력 발전소 DCS 로직 검증 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    TCP/IP를 이용하여 상기 시뮬레이션 서버와 상기 DCS 로직부의 데이터 통신 을 하는 인터페이스부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원자력 발전소 DCS 로직 검증 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 원자력 발전소 설계값을 전압과 전류량으로 변환하는 마스터노드;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원자력 발전소 DCS 로직 검증 장치.
  6. 분산제어시스템(Distributed Control System : DCS) 로직을 이용하여 원자력 발전소의 시뮬레이션을 수행하는 시뮬레이션 서버에 상기 원자력 발전소 설계값을 입력하는 설계값 입력 단계;
    상기 시뮬레이션 서버로부터 입력받은 상기 원자력 발전소 설계값을 DCS 로직에 적용시키고, 상기 원자력 발전소 설계값이 적용된 DCS 로직을 상기 시뮬레이션 서버로 출력하는 DCS 로직 적용 단계; 및
    상기 원자력 발전소 설계값이 적용된 DCS 로직을 이용하여 상기 원자력 발전소의 시뮬레이션을 수행하는 단계;를 포함하는 원자력 발전소 DCS 로직 검증 방법.
  7. 제6항에 있어서, DCS 로직 적용 단계는
    cFP(Compact FieldPoint) I/O를 이용하여 상기 시뮬레이션 서버의 설계값을 PXI(PCI eXtensions for Instrumentation)로 전송하는 단계; 및
    상기 DCS 로직을 포함하는 상기 PXI에서 상기 cFP I/O에서 전송받은 상기 시 뮬레이션 서버의 설계값을 상기 DCS 로직에 적용하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자력 발전소 DCS 로직 검증 방법.
  8. 제7항에 있어서, PXI 적용 단계는
    상기 시뮬레이션 서버의 설계값을 상기 DCS 로직에 적용하고, 상기 설계값이 적용된 DCS 로직을 상기 시뮬레이션 서버에 전송하는 것을 특징으로 하는 원자력 발전소 DCS 로직 검증 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 시뮬레이션 서버의 설계값을 전압과 전류량으로 변환하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원자력 발전소 DCS 로직 검증 방법.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 시뮬레이션을 수행한 결과 오류가 발생하였는지 여부에 따라 상기 원자력 발전소 설계값이 적용된 DCS 로직의 정상여부를 판단하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원자력 발전소 DCS 로직 검증 방법.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 DCS 로직의 정상 여부 판단 결과를 상기 시뮬레이션 서버의 외부에 장착된 표시부에 표시하는 판단 결과 표시 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원자력 발전소 DCS 로직 검증 방법.
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