浅论红沿河核电站除盐水控制系统设计

张冬冬 董昌龄

【摘要】本文介绍了红沿河核电站除盐水系统结构，除盐水分配系统产水及供水要求、控制基准，以及辅助系统控制基准，针对除盐水控制系统要求，采用ControlLogix系统设计了除盐水控制系统，系统采用全硬件冗余结构，满足系统的高可靠性、高可用性、冗余切换无扰动的要求。系统使用方便，维护简单。

【关键词】核电站；除盐水系统；ControlLogix

一、除盐水控制系统介绍

（一）除盐水系统结构

红沿河核电站除盐水系统的功能是处理海水淡化系统来水，以满足电站核岛、常规岛、BOP对除盐水水质及水量的要求。

（二）除盐水分配系统产水及供水要求

（1）产水要求。除盐水生产系统总有效出力：410m3/h，由3台阳离子交换器、3台阴离子交换器和3台混合离子交换器组成。阳离子交换器和阴离子交换器采用单元制连接。

（2）供水要求。除盐水最大流量要求达到410m3/h，对于常规岛除盐水分配系统出口供水要求达到3.5bar压力，对于核岛除盐水分配系统出口供水要求达到3.1bar压力（相对0m厂平标高）。

（三）除盐水控制系统要求

除盐水系统是为常规岛除盐水分配系统及核岛除盐水系统提供除盐水，而除盐水的供水在很大程度上依赖于控制系统的自动化程度。在正常情况下，系统全部自动运行，同时，操作人员也有可能在控制盘上手动控制设备。

控制系统系列产品应具有高可靠性，平均无故障时间（MTBF）应该达到百万小时数量级，能够在高电气噪声，无线电波干扰和振动环境下连续运行，并且能够在环境温度为0～60℃、相对湿度为5%～95%的范围内连续运行，无凝结现象。

二、除盐水控制系统设计

（一）控制系统结构

根据红沿河核电厂除盐水控制系统要求，本系统采用冗余的ControlLogix系统，IO网络采用冗余的ControlNet网络，具有5个远程IO机架。

（二）ControlLogix冗余机制

ControlLogix冗余控制系统为全硬件冗余架构。无需额外的编程，硬件级别自动实现冗余同步，可实现快速无扰动切换。ControlLogix冗余控制系统，分别由两个独立的机架构成，这两个机架配置完全相同，由框架，CPU模件，以太网通讯模件，ControlNet通讯模塊和独立的冗余同步模件组成。两个机架之间通过光纤连接，进行实时的主从系统间的数据同步及冗余状态监视。任何情况下主处理器机架上发生故障，都会快速、无扰动地切换到从处理器机架上面，继续执行用户编写的逻辑控制程序。

（三）监控系统网络

冗余控制器框架上分别配置有两块以太网模块，分别连接到两个监控系统交换机上；同样，监控系统服务器上也配置有两块网卡，分别连接到两个监控系统交换机上，通过这样的配置，可以实现监控系统以太网络冗余，避免系统出现单点故障，提高系统可用性。

三、除盐水控制系统实施

ControlLogix系统的组态和编程采用RSLogix5000软件，支持多种编程语言：梯形图（LD）、功能块图（FBD）、顺序功能图（SFC）、结构化文本（ST），采用模块化多任务/双数据范围应用结构，提供先进的I/O配置工具，全面的指令集缩短了开发时间，用户自定义指令（AOI）通过创建一系列通用的定制指令来节省开发时间，支持适应特定应用的自定义数据结构和数组，并且提供多种提高工作效率的工具。

（一）控制系统编程

Logix控制器数据采用基于标记的寻址方式，控制器采用描述名作为变量标签名称，可以根据数据的用途来命名，标签直接存储在控制器上，允许通过标签名称在网络上访问，程序的可读性更强，自身就是说明文档。减少查找故障所需的时间；缩短工期，大幅减少所需的文档，标记名可以在人机界面项目中直接引用，无需重新定义；减少维护时间，方便故障处理。

Logix控制器能够使用别名连接物理I/O地址，避免了物理I/O地址和控制程序的硬连接，方便代码重用，实现电气设计与程序开发同步进行，帮助缩短项目开发时间，有利于实现标准化，降低成本。

（二）控制系统诊断

在控制系统中，非常渴望能够在运行过程中查看控制系统和控制网络的诊断状态，同时，特别渴望能够无需进行控制器编程或者使用其它软件工具来实现此功能，仅需要在人机界面（HMI）中添加一些画面，来访问控制系统中的诊断数据，显示控制网络的“健康”状态信息。

四、结语

采用ControlLogix系统设计的除盐水控制系统，采用全硬件冗余结构，满足系统高可靠性、高可用性、冗余切换无扰动的要求。系统使用方便，维护简单，不仅满足目前的需求，也为以后的扩展留有充分的余地，切实保障系统长期、稳定、高效运行。

参考文献

[1]张凌.福清核电站除盐水项目控制系统设计方案[J].硅谷，2013，6（07）：36～37.

[2]丁学文，周可.核电站除盐水PLC控制系统设计[J].工业控制计算机，2011，24（11）：107～108.

作者简介：张冬冬，辽宁红沿河核电有限公司，仪控主任工程师，高级工程师，研究方向：核电站控制系统维护。