DCS控制方式下系统逻辑控制通道试验程序的编制

2018-02-21张翔

科技视界 2018年33期

张翔

【摘要】本文对核电厂DCS（分布式控制系统或集散控制系统）控制方式下的逻辑控制通道试验程序编制进行了总结。从核电厂工艺调试人员的视角出发，对试验测试顺序、设备驱动的配置方式、信号模拟、信号恢复等方面进行阐述，希望通过这些总结来建立若干逻辑控制通道试验程序编制原则，从而起到指导程序文本的编制目的。

【关键字】DCS；驱动配置；信号模拟及恢复；反馈

中图分类号： TN791 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）33-0148-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.33.068

【Abstract】This article is a summary of that Logical control channel test procedure preparation in the DCS control mode. Form the process of testing personnel perspective. This article depict different control sequence（the priority order of the manual and automatic mode）、the configuration of device driver、signal simulation（the switch and digital signal）、1E protection signal simulation、signal recovery and so on. I hope through this article to establish some principles that we weave logical control channel test procedure preparation. This paper cites examples that we weave logical control channel test procedure preparation.

【Key words】DCS； Device driver； Signal simulation and recovery； Feedback

0 引言

DCS（Distributed Control System ）：分布式控制系統，也称集散控制系统，是利用计算机技术对生产过程进行集中监测、操作、管理和分散控制的一种控制技术。DCS控制系统已经在工业系统中成熟应用，国内核电厂亦开始大规模的应用DCS控制系统对整个电厂各系统状态进行控制。从田湾1、2号机组，岭澳二期工程，到福清、方家山及海南的等项目，均DCS的控制方式，后续的核电厂都将采用这种方式对于电厂的状态进行控制。

一般核电站的DCS按照功能可以划分为4层：

0层：工艺系统接口层，又称现场设备层。包括测量设备（传感器，变送器，位置开关等）和驱动器接口设备（电动-气动转换器，驱动器，开关柜，电源设备等）；

1层：自动控制与保护层。包括负责电厂不同系统监控及逻辑处理设备。

2层：操作与信息管理层。包括可以使操作人员能够操作电厂，能够监督电厂状态并对电厂I&C;实施运行服务的常规设备和计算机设备。

3层：全厂技术管理层。包括支持现场管理应用以及与场外设施通讯的计算机设备。（这一层调试人员基本不接触）。

由于核电厂采用DCS的控制方式，其有别于过去的继电器控制模式，其具有以下新的特点：操作规程数字化、设备操作计算机化及人机界面操作习惯改变。所以对于工艺系统逻辑控制控制通道试验测试有别于过去的通断短继电器方法，其程序编制亦与以前的程序编制方法不同。

1 逻辑控制通道试验

逻辑控制通道试验是工艺系统分系统试验前期的一项重要试验，旨在静态条件下对整个系统逻辑控制的验证，及时发现逻辑上的或DCS控制系统的错误并及时改正，为系统整体联动打好基础。逻辑控制通道试验包括对于设备（泵、阀门、风机、冷冻机组、电加热器等设备）手动及自动逻辑测试，报警测试等。

2 逻辑控制通道试验程序依据文件

逻辑控制通道试验程序编制主要依据工艺系统逻辑图、DCS功能图编制。工艺系统逻辑图内容为DCS主要实现控制意图，功能图是DCS如何实现DCS逻辑控制的途径。编制试验程序文本的过程中工艺人员主要依据逻辑图，仪控人员主要依据功能图满足对于工艺要求信号模拟。DCS信号按照安全级别可分为NC/NC+及1E级信号，所有信号均可以在DCS一层工程师站模拟。

3 逻辑控制通道试验程序编制

3.1 各控制测试顺序

控制的测试顺序一般为先测试KIC（电站计算机信息和控制系统系统），其次为BUP（后备控制盘），最后为RSS（远程停堆站）。控制方式测试先后顺序为KIC手动控制、KIC自动控制、BUP手动控制、BUP自动控制（视情况决定是否要进行，一般若KIC与BUP均执行相同的自动控制逻辑时，只需在KIC上执行自动控制）、RSS手动控制。KIC、BUP及RSS测试要分开描述，因为在调试时，上述三者切换是有时间窗口的，不能随便切换，程序分开写，现场执行时方便操作。

3.2 初始状态

每个设备逻辑验证的初始条件模拟原则是模拟完成后只能进行手动操作，一般是阀门处于关闭状态、泵、风机等设备处于停运位置。

3.3 现场设备驱动控制

泵、冷冻机组、电加热器、风机等设备：因为上述设备均要带介质才能运行，同时这些设备要运行同时牵扯到许多约束条件（保护信号，闭锁信号），系统调试前期，很难满足这些条件。所以这些设备在执行逻辑测试通道试验时，应将电源置于试验位，防止设备误动作，避免伤害人员或设备损坏。

电动阀：电动阀电源置工作位，并置于合闸位置。

气动阀：气源投入。设备真实动作。

其他设备：视具体情况而定。设备尽量应真实动作，但应以不伤害人员及损坏设备为前提。

3.4 信号模拟

原则上所有信号均可以在均可以在DCS1层进行模拟。

3.4.1 数字量传感器产生（如SP/SN/阀门SM3-SM5）的信号

可以在传感器的接线盒处通过接通/断开其回路来实现，也可以在1层工程师站。通常的做法是在DCS1層工程师站模拟，这样可以减少现场人力，但前提是仪表和模拟系统试验要合格。

3.4.2 模拟量信号（如MN＼MP＼MT等）：

模拟量信号可在DCS1层通过软件的方法模拟。但信号模拟应细化至模拟量仪表定值的比较器（XU）。在工程师站，可以通过强制给值，使相应的信号触发。IN表示就地来的模拟量信号，AOUT表示送至主控模拟量信号信号。试验时可在图3箭头标注的地方直接给出值，从而模拟量信号。

3.4.3 1E级保护信号：

本部分主要指来自保护系统的模拟信号，如安全壳隔离、安喷、安注等信号。这些信号如果从源头模拟，可能影响范围比较广，特别容易导致一些移交且调试完成的系统或设备不可控的动作，容易产生对于人员及设备损害的风险，所以这些信号的模拟方法在逻辑上游进行单点模拟。但须对每个试验建立强制点恢复检查表，以避免这些信号对其他系统及设备的影响。其他1E级信号建议均从源头模拟。

3.4.4 失去控制电源信号：

失去控制电源的模拟方法应尽量减少拆现场相关设备且能达到真实模拟效果的原则考虑，可以在接线盒处断开连接线来模拟，也可以在机柜侧通过切断控制回路电源模拟失电。

3.4.5 阀门反馈信号：

在上文4.4.1节有提到阀门可以通过在DCS1层给阀门的SM点CIN加强制信号实现阀门信号的反馈，亦可以通过就地手动打开/关闭限位开关来模拟。后者适用于少量的阀门试验。

3.4.6 设备“contactor unavailable”信号：

对于电动阀、泵、压缩机、冷冻机等设备，在电气开关柜的接线端子上通过短接的方法来模拟“contactor unavailable”信号，在KIC的操作面板的细节窗口中观察“switchgear fault”信号出现检查反馈是否正确。

3.5 试验结果检查：

在KIC进行试验时，分别通过KIC和BUP的状态变化检查试验结果。执行器的动作就地检查。

在BUP进行试验时，通过BUP状态变化检查试验结果。

在RSS进行试验时，通过RSS的操作员工作站上的状态变化检查试验结果。

在进行泵试验时，中压和低压电器柜处于试验位置，通过检查中压和低压电气柜上的断路器或接触器的断开和闭合状态检查试验结果。

对于第三方系统进行试验（如就地PLC控制）时，根据实际情况检查试验结果。