一种基于HTML网页技术的核电厂DCS二层画面离线浏览软件的实现与应用

陈 喜，杜 朝，赵 彦

(中核国电漳州能源有限公司，福建 漳州 363300)

分布式控制系统(DCS)是新建核电厂的标准配置，其人机交互层为操作人员提供监视、状态诊断反馈、机组控制等功能，尤其是DCS二层操作员站，是最为关键的人机交互设备。除机组的操控需求外，电厂仍有较多岗位有DCS二层画面的使用需求，特别是在机组调试及商运初期，包括运行规程编制、学习操作员培训、技术理论教学或小组研讨等，但资源极其有限。一方面，限于电厂程序规定及安全要求，实际机组不可能成为非当班运行值人员的使用平台；另一方面，模拟机由于操作人员培训及考试的紧迫性，无空闲窗口，首堆建设阶段模拟机的运行时间可能达到7×16 h。即在用户需求最为旺盛、急切的阶段，资源却是最为紧缺的。

矛盾的存在，正是工作的突破口。就计算机软件而言，其实现方式或为客户端/服务器(C/S)架构或为浏览器/服务器(B/S)架构，或为二者混合架构[1]。理论上，C/S架构的软件都可迁移为B/S架构，也就奠定了将DCS软件二层客户端转化为浏览器应用的技术基础，且静态的网页画面浏览并不需要后台服务端。通过HTML网页技术开发DCS二层画面浏览软件，实现DCS二层全画面及适量控件、报警卡、规程的离线查看，提供了一种在多种场合下皆能使用的便捷工具，满足电厂多类岗位的业务需求。

1 核电厂DCS二层画面使用需求分析

1)运行学习操作员对DCS二层画面有明确的使用需求，特别是新建电厂、新堆型。在操作员模拟机初训中，模拟机预培训课程主要目标即为熟悉DCS二层软硬件。限于模拟机培训时长，加之DCS人机界面层的复杂性，学员难以在短时间内做到轻车熟路。这就出现学员要求短时沿用模拟机，甚至提出在空闲时段借用模拟机的情况；但模拟机排班紧，学员一般仅能在课后从模拟机打印DCS二层画面。当下，多数核电厂皆提供了一份汇集DCS二层工艺系统流程画面的PDF文档，以辅助员工学习。就其效果而言，满足了学员的基础需求，但无法在各画面页内实现与机组DCS二层软件一致的链接跳转、控件查看等功能。此外，DCS二层画面多引起PDF文件过大，在早期计算机性能有限的情况下，需要压缩PDF文件，导致DCS二层画面清晰度不足。

2)新堆投产前，电厂须编制运行规程，需要依托DCS二层画面。对运行规程编制组而言，能够基于实际机组DCS操作员站开展工作无疑是最佳的，但新堆多在调试，且即使基于DCS非操作权限使用机组操作员站仍存在人因风险。而电厂全范围模拟机培训负荷重，即使配置了紧凑型模拟机(或称教室模拟机)，也多用于前期的模拟机偏差处理，仅支持规程验证，而非规程编制。这种情况下，运行规程组人员基于上述DCS二层操控画面PDF汇集文档，或者直接使用各工艺系统设计手册开展工作。

3)技术理论教学期间，涉及工艺系统流程与控制的讲解，包括公共理论教学课程、模拟机分析课程及运行部门在岗培训课程等。毫无疑问，无论是正式教学、自学，或是小组讨论，有工艺系统流程画面浏览辅助工具，必将提高交流效率，利于知识传递。而基于与实际机组一致的DCS二层画面，且支持连续跳转，无疑更加形象及便利。

4)偏差修改是模拟机全寿期作业项，但平台是有限的，模拟机因培训需要难以提供充裕的偏差分析、修改时间窗口。多数情况下，模拟机开发、维护人员基于独立的模型软件，结合工艺系统二层画面，先行理解新增偏差的前后逻辑，以尽量减少在全范围模拟机上的偏差复现、修改时间。从模拟机偏差修改的角度出发，如有模拟机DCS二层操控画面的离线克隆版，无疑有助于偏差修改的全过程。

2 网页技术实现DCS二层画面离线浏览可行性分析

1)技术可行。DCS二层画面离线浏览功能需求包括画面显示、链接跳转、控件弹出、批注显示、规程显示等，属于网页基础应用。在网页编程中，这些功能可以结合HTML、JavaScript及CSS编程语言共同实现，即通过计算机浏览器来访问本地DCS二层画面HTML文件，结合JavaScript脚本语言实现画面链接跳转、DCS控件弹出、教学注释显示等动作，并由CSS样式语言保障画面趋近于机组DCS二层软件界面外观。

2)轻量化，且可做到“傻瓜式”使用，不需要任何软件安装及配置。本软件的离线浏览，指的是不需要依靠互联网，也不需要依靠机组、模拟机或单独架设的局域网，可在任何一台计算机上使用。基于计算机操作系统自带的浏览器或常见浏览器，比如火狐(Firefox)，预先配置访问本地文件权限及主页，即可实现“傻瓜式”的使用。用户只需拷贝文件到个人计算机上，点击浏览器即可访问，不存在平台限制，无需服务端或客户端软件安装、配置。当然，考虑到机组DCS二层画面的像素大小，用户所使用的计算机屏幕要有所对应，避免屏幕太小导致画面无法全幅显示。

3)开发成本低，完全可由核电厂运营单位自行开发。本软件功能简单，以HTML技术为基础，结合JavaScript、CSS语言，多为初级编程。其设计输入数据，可在全范围模拟机上完整取得，截取模拟机工艺系统DCS二层所有画面，同时截取、拷贝部分二层控件、机组规程及报警卡等。从专业对口、资源获取、培训服务角度出发，培训部门负责该软件的开发最为合适。考虑到DCS二层软件内容较多，如M310机组仅工艺系统DCS二层画面将近900幅，页内跳转更是成千上万，技术虽不复杂但工作量大，最好以软件分阶段开发及更新。

4)更新操作简便，具有可扩展性。从功能需求出发，以网页形式实现，且是离线、静态式的，即没有B/S架构中的服务端，不需要架设服务器，不存在远程更新、数据传递、信息安全方面的开发与运维需求。DCS二层离线浏览软件只需由开发人员统一更新，用户直接拷贝做总体替换即可。功能扩展方面，网页JavaScript脚本语言功能性强，DCS操作员站现有功能皆可由C/S转B/S实现，且能添加辅助学习的教学批注等功能。

3 实现

3.1 功能性开发

依托全范围模拟机，获取软件设计输入信息，包括工艺系统DCS二层画面、控件图、报警卡、规程。需要指出的是，为了保障离线浏览软件工艺系统仪控数据的合理性，即不出现仪控数据间的明显冲突，需要基于特定的模拟机电厂工况完成截屏及拷贝。就其通用性而言，以满功率工况为佳。截取模拟机DCS二层操作员站所有工艺系统画面，每一个画面配置为单独HTML文件。截取部分重要、特异控件图，实现在浏览器中点击操控按钮弹出控件图的功能。根据模拟机教学经验，主要截取电动主给水泵系统、低压给水加热器系统、主给水流量控制系统、辅助给水系统、汽机旁路系统、化学和容积控制系统、反应堆硼和水补给系统、反应堆冷却剂系统、棒控和棒位系统等涉及的操控按钮。对于报警卡及规程，既可以图片形式显示，也可以独立HTML文件做网页显示。因机组报警卡及规程数量庞大，同控件图类似，本软件的报警卡、规程也可仅作部分实现。

基于JavaScript脚本语言配置画面跳转链接、DCS控件弹出窗、教学注释等，实现对所有DCS二层画面的网页连续访问，支持全画面的链接跳转。同时，DCS二层软件菜单栏相关功能按钮也是可动作的，比如上下页按钮，以给予学习操作员更多的基础交互响应，使离线浏览软件更趋近DCS二层操作员站。从教学的角度出发，这对学习操作员而言是有益的，至少做到不改变学习操作员的DCS二层软件操作习惯。最后，基于机组DCS二层软件的样式变换效果，使用CSS样式语言做适当的美化设计。离线浏览支持软件效果见图1。

图1 软件效果图Fig.1 Software rendering

从上述需求分析可知，本软件不仅仅面向学员，还包括运行规程编制、技术理论教学、模拟机偏差修改等用户需求，这无疑需要一个快速、方便，且类似于实际机组的画面显示与操控。因此，在教学批注方面需要做取舍，注释不宜过多，不可遍布画面，部分知识点可采用点击后弹出的方式来实现。

3.2 软件配置

为确保软件使用的便利性，即类似于PDF文件形式的“傻瓜式”使用，需要做到三点：一是提供免安装版的浏览器软件，做到点击即可使用；二是设置浏览器安全策略，保障对计算机本地JavaScript等文件的访问权限；三是设置浏览器的默认主页，即浏览器启动后直接跳转至DCS总体目录画面。

鉴于用户个人计算机、核电厂办公计算机已自带浏览器，未免影响计算机原浏览器的配置，本软件尽量提供不同浏览器做离线访问。经试验，火狐浏览器提供免安装版，并可设置“security.fileuri.strict_origin_policy”策略为false，即允许本地访问同源文件。由于浏览器进行的是本地访问，在设置默认主页的情况下，要求主页地址是明确的、静态的，所以本软件需要存放在固定的计算机分区及目录内。即在软件的使用方面，要求用户拷贝的文件夹必须放在规定的盘符目录下，这也是本软件的唯一配置要求。通常来讲配置为D盘根目录最为合适，对于用户而言操作简便。此外，也可建议用户配置文件夹内火狐浏览器的快捷启动至桌面，便于使用。完成浏览器安全及主页设置后，关闭浏览器，以此作为本软件的离线访问工具。用户使用本软件，点击浏览器应用图标即可。

3.3 效果及对比

基于HTML网页技术实现的DCS二层画面离线浏览软件，以及PDF二层画面汇集文档，皆能实现核电机组DCS二层全画面的快速访问。基于用户需求及使用反馈，从便捷性、功能多样性及与机组DCS二层软件的相似性等多个角度做对比,详见表1。

表1 PDF学习文档与HTML网页形式功能比较

4 总结

得益于中国核电事业的良性发展，国内DCS仪控应用经验及技术日积月累，加之国产化DCS平台在售后成本及时效上的优势[2]，国产DCS系统平台呈现多样化。2020年FCD的漳州核电首堆即采用了全新的国产化DCS平台，包括安全级和非安全级。由于工艺系统技术的迭代，即使同电厂同堆型，新旧机组亦有不同的DCS设计，其所呈现的二层画面不尽相同。就目前情况而言，以离线的DCS二层画面网页浏览软件作为辅助教学、运行规程编制等在较长时间内仍具有一定价值，特别是新建电厂首堆建设阶段。从需求明确与资源匮乏之间的矛盾出发，在技术与成本门槛低，且具有明显效果的情况下，该离线浏览软件具备作为核电厂生产准备阶段一种行业标准的潜质。此外，基于HTML网页技术的DCS二层画面离线浏览软件具有高可扩展性，且不存在实时性或是联网的要求，可以根据模拟机培训期间发现的薄弱环节，或是具体的课程教学、业务工作需求，进行增量功能开发。

DCS二层画面离线浏览软件提供与机组一致的DCS二层画面，利于学员对操作员站软件的快速熟悉，有助于操作人员的培养。在提供涵盖机组所有DCS二层画面、部分控件及规程的情况下，有利于学员课前预习、课后复习。就用户使用反馈而言，其受众量大，运行部门、核安全部门、培训部门皆是其用户，且是持续性的长久用户。从企业文化的角度出发，想员工之所需，培训部门主动担当作为，体现核电厂培训领域服务意识，有助于构建学习型组织，最终促进核安全文化的建设。