核安全级仪控系统中FPGA技术的应用

谢孟喆

摘 要由于FPGA技术具有安全性高、成本较低等特点，已经被人们广泛应用到核安全级仪控系统当中。在该系统当中，采用FPGA技术，能够保证资源得到更好的利用，提高核安全级仪控系统的运行效率。基于此，本文主要研究核安全级仪控系统中FPGA技术的具体应用，希望能够给相关工作人员提供一定的参考。

【关键词】核安全级仪控系统 FPGA技术

FPGA，主要指的是现场编程门阵列，在PAL、GAL、CPLD等能够编辑器件的基础之上发展出来的。FPGA主要应用于集成电路中的半定制电路中。在核安全级仪控系统当中，采用FPGA技术，能够有效保证整个系统的安全运行，减少安全事故的发生，提高了企业的经济效益。因此，本文主要分析FPGA技术在核安全级仪控系統中的应用，从而保证核电企业能够更加快速的发展。

1 FPGA技术的特点

随着人们生活水平的逐渐提高，人们对核安全级仪控系统的要求越来越高，为了保证核安全级仪控系统能够更加安全的运行，采用FPGA技术具有非常重要的作用。在核安全级仪控系统当中，基于CPU的核安全级仪控系统应用较多，CPU与其具体软件在实际操作系统当中，操作方法比较繁琐，在一定程度上降低其工作效率。基于CPU的核安全级仪控系统操作方法比较复杂，系统很容易出现共模故障，降低系统的安全性。由于FPGA技术具有安全稳定等特点，在核安全级仪控系统中，采用该技术，能够减少系统中共模故障的出现，提高系统的安全性。FPGA属于硬件设备，能够提高核安全级仪控系统的逻辑性，并充分利用网络资源，保证核安全级仪控系统的可靠性，有效减少共模故障的发生。

除此之外，与其它技术相比，FPGA的安全性较高。FPGA主要利用网络数据执行命令，很少使用系统中的“高级命令”。核安全级仪控系统在运行的过程当中，如果采用传统技术，网络黑客很容易攻击系统，影响系统的稳定性，降低了系统的安全性。与传统技术相比，在核安全级仪控系统当中，采用FPGA，一旦黑客侵袭，必须具备相应的转换工具，而该种转换工具黑客不会轻易获得，通常是供应商采具备这种特殊工具。在FPGA平台上，可以利用网络开关来控制系统的运行速度，有效降低了系统被黑客侵入的概率，提高系统的安全性。

2 FPGA技术在核安全级仪控系统中的具体应用

2.1 FPGA技术在系统开发过程中具体应用

上个世纪末，FPGA技术开始逐渐被人们应用到核安全级仪控系统当中，在一些大型的航天领域，采用FPGA技术，能够提高核电站的稳定性，有效减少了安全事故的发生，对企业更好的发展起到良好的促进作用。在实际应用过程当中，FPGA可以看做是一个硬件与软件结合在一起的总体，并根据核安全级仪控系统的运行情况，采用合理的系统设计方法与评判制度。

在系统开发过程当中，工作人员需要详细了解FPGA的应用流程，主要分为9个步骤，分别是应用功能定义、计算设计输入、系统功能仿真、整体优化、整体优化后的仿真、按照时间顺序仿真、系统芯片编程与系统调试等。将系统中的各个线路进行合理的布置，布置完毕后，设置FPGA系统。在布置线路的过程当中，布置原则是根据计算机软件将系统软件进行开发，保证线路布置的合理性。线路布置完毕之后，采用相应的设计原则与评判制度，对线路进行二次检查，进一步提高系统的安全性与可靠性。

2.2 核安全级仪控系统设计阶段的应用

在核安全级仪控系统当中，其设计阶段具有至关重要的作用。目前，常见的核安全控制系统产品主要包括ALS平台与功率控制系统的RADAY平台。在核安全级仪控系统设计阶段采用FPGA技术，能够有效保证系统的运行效率，减少电力资源的浪费。其具体应用流程如下：首先，在网络平台上设置主线模块、支线模块、网络电源与电源接口模块等，并设置相应的开关，该开关能够准确控制以上模块；其次，工作人员需要保持系统内部的运行功率，并将功率调整到规定数值，从而提高核安全级仪控系统的可靠性；最后，将系统中的各个模块进行有效连接，可以利用平台功能，保证控制模块的稳定性。

通过在核安全级仪控系统设计阶段应用FPGA技术，能够有效提高系统的运行速度，保证系统能够安全稳定地运行。相关工作人员在实际工作当中，需要结合系统的运行情况，严格控制系统的运行功率与电压。如果系统中的电压过高，系统很容易发生共模故障，严重还会发生安全事故，影响企业的正常运行。

2.3 开发语言中的具体应用

在核安全级仪控系统系统当中，其开发语言主要指的是硬件描述语言HDL的电路数字描述语言，采用FPGA技术，能够提高系统开发语言的效率，设计人员能够逐层进行设计，将复杂的系统变得更加简单。其具体应用流程如下：首先，将系统进行分层布置；其次，利用电子网络设计工具，在系统当中进行综合布线；最后，将布置好的线路设置成相应的网络结构。常用的开发语言主要包括三种，分别是VHDL、Verilog与HDL等。

根据大量的实验数据显示，在核安全级仪控系统开发语言的过程当中，采用FPGA技术，能够有效提高电力资源的利用率，还能够有效保证系统的稳定运行。在实际工作当中，相关工作人员需要严格系统线路的安全性，尽量减少安全事故的发生，从而不断提高企业的经济效益。

3 结束语

综上所述，在核安全级仪控系统当中，采用FPGA技术，不但能够有效提高核安全级仪控系统的安全性，减少安全事故的发生，还能够不断提高企业的经济效益，推动核电企业的快速发展。但是，相关工作人员在实际工作当中，仍然会遇到很多困难，这就需要工作人员不断学习FPGA技术的相关知识，提高自身的职业技能，推动我国核电企业能够稳定快速的发展，提高我国的综合竞争能力。

参考文献

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作者单位

郑州大学物理工程学院 河南省郑州市 450000