基于MS Access的核电厂DCS I/O数据管理方法研究

谢挺 李敏 潘玉



基于MS Access的核电厂DCS I/O数据管理方法研究

谢挺 李敏 潘玉

中核控制系统工程有限公司，北京 100176

I/O数据管理是核电DCS控制系统的重要组成部分。在分析核电厂DCS系统I/O数据需求和MS Access数据管理优势的基础上，提出了基于MS Access的核电厂DCS I/O 数据管理方法。实际应用表明，此方法管理I/O数据既快捷又准确，可提高核电DCS设计的工作效率。

核电厂；DCS；I/O数据管理；MS Access

引言

核电具有经济清洁、高效等特点，受到了人们的广泛关注。随着核电在我国的发展，核电集散控制系统（Distributed Control System，DCS）在国内应用越来越广泛，核电DCS系统已是核电站的重要组成部分之一。此系统的性能直接影响着核电站的可靠性[1]。I/O数据管理是DCS控制系统的重要组成部分。它是硬件分配和软件组态的基础。核电厂工艺复杂，控制设备种类繁多，导致核电DCS I/O点数量多，I/O点信号类型、供电方式多种多样，因此合理的I/O管理非常重要[2-3]。

1 核电厂DCS系统I/O数据需求

核电厂DCS系统I/O数据需求主要包含信号名、信号类型、所属系统、机组、安全级、供电列、供电方式、回路电压等信息。

（1）信号名：唯一性，用来区分各个I/O信号；

（2）信号类型：区分模拟量I/O信号或数字量I/O信号；

（3）所属系统：核电站系统繁多，以系统名为组汇总I/O信号；

（4）机组：区分核电厂机组号；

（5）安全等级：区分NC和NC+，NC+信号需要满足抗震要求，相应的采集机柜需要做抗震鉴定；

（6）供电列：区分供电列（A、B列），要求控制系统的供电列要和工艺系统的供电列一致，A、B列设备之间是实体和电气隔离的；

（7）供电方式：区分I/O信号供电源是DCS供电或现场供电；

（8）回路电压：区分I/O信号所在回路电压，此信息决定硬件的选型；

（9）此外，I/O信号的信息还包括一些信号端接信息和软件组态信息。

2 MS Access在核电厂控制系统中的优势

核电厂DCS项目中所要设计和维护的I/O信号数据繁多，每个I/O信号都含有众多相关信息。随着设计输入的更新以及现场设备的变化，我们需要及时更新数据库。MS Access数据库作为一种小型数据库管理的解决方案，能够满足我们的需求，是一个能够快速提高工作质量和效率的方法，具有以下优势。

（1）数据结构简单，我们建立的数据库是一种关系数据库。关系数据库系统采用统一的二维表作为数据结构，不存在复杂的内部联系，具有较高的简洁性。

（2）良好的使用基础，MS Access是使用非常广泛的办公软件，数据库系统数据结构单。它的使用不涉及系统内部的结构，用户不必了解，更无需干预内部结构。所用数据语言均为非过程性语言，因此使用起来很方便。

（3）操作过程直观，使用者无需掌握深层的MS Access知识，易学易用，简化了软件使用过程的复杂程度，而且所建立的数据库比较简单，因此数据库开发周期短且易于维护和更新。

（4）更新方便，使用灵活，设计好的数据库可以随时根据设计人员的要求，增加新功能，在具备很强的适用性的同时，还具有很好的扩展能力。

总之，用MS Access数据库对核电厂DCS控制系统 I/O信号进行设计和管理，使用方便，运行稳定，研发成本低，对数据的处理准确，完全可以完成对所有信息的分类处理和查询，可以达到设计人员的工作需求。

3 MS Access在核电厂控制系统中的应用

数据库的功能设计是核电厂DCS控制系统 I/O信号数据库创建之前的首要工作，关系到以后能否真正地利用这一手段对I/O数据的情况进行分析和处理。

3.1 数据库功能设计

根据核电厂需求和设计院提供的设计输入(模拟图，逻辑图，I/O信号清单，设定值手册等)要求，建立了初期的数据库功能设计方案，见图1。

图1 I/O数据信息管理数据库

3.2 数据库总表

数据库总表的内容主要包括各系统的点名、传递单号、信号类型、信号描述、安全分区、供电列、供电方式、信号工程单位、信号量程范围、系统名、机组号、回路电压、机柜电源、触点类型、触点容量、软件组态、硬件分配信息，等等。其中软件信息包含功能块名、信号类型、控制模版名称、控制模版参数、报警高/低限值、报警高高/低低限值等，硬件分配信息主要包含所分配I/O卡件位置以及具体通道号。

数据库总表包含了每个I/O信号的所有信息，这些信息不仅关系到I/O信号分配和硬件选型，而且关系到后期软件组态设置问题。它是一切工作的源头，也是直接影响工作进程的关键因素。图2是总表与其它表之间的关系。

图2 数据表结构和关系

3.2.1 查询功能的设计

查询功能设计的目的就是为了让软件和硬件设计人员更便捷地找到所需要的信息，查询表分类别设计，提供了更直观的操作和简单的使用方式。查询表主要包含软件组态信息、功能图硬点信息、机柜卡件使用统计、卡件通道使用统计、I/O信号端接表等。

3.2.2窗体导入功能

窗体导入功能的设计是整个数据库的核心。它主要包含数据库操作和I/O信号分配功能。数据库操作（见图3）功能主要是为了更新数据和数据库信息比较。在窗体操作的好处是避免直接在相应数据表中误操作，而且在此窗体中的任何操作都会记录到操作记录表中，方便后期的追踪和修改，比较产生的数据差异也会存储到差异对比表中，以便审查修改的操作是否正确。

图3 数据库操作窗体

4 结论

利用MS Access数据库对核电厂项目中I/O信号的汇总和维护工作进行管理是可行的，且实际应用证明它能大大提高工程人员在组态设计时的工作效率，并且其运行稳定，调整方便，使用灵活，对数据的处理既快捷又准确。此方法已应用于海南昌江核电厂1、2号机组和福建福清核电厂3、4号机组，很好地实现了对DCS I/O数据的处理。

[1]范新举.DCS系统在核电站中的应用[J].应用交流，2010（24）：191-192.

[2]王强.核电厂DCS控制系统I/O分配的原则和方法[J].自动化仪表，2014，35（2）：50-57.

[3]相溢炯，冯坚.核电非安全级DCS系统输入输出(I/O)分配方案[J].科技视界，2012（24）：303-305.

Research on DCS I/O Data Management Method Based on MS Access of Nuclear Power Plant

Xie Ting Li Min Pan Yu

China Nuclear Control System Engineering Co., Ltd., Beijing 100176

I/O data management is important in DCS control system of nuclear power plant. Based on the analysis of DCS I/O data management requirement of nuclear power plant and the advantage of MS Access I/O data management, a DCS I/O data management method based on MS Access was proposed. The practical application shows that the method can process DCS I/O data accurately and quickly, which can improve work efficiency of DCS design.

Nuclear Power Plant;DCS;I/O Data Management;MS Access

TP273+.5

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