導(dǎo)語：核電非安全級(jí)SOE信號(hào)及DI信號(hào)處理方法一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：在核電廠的控制系統(tǒng)中，SOE信號(hào)和帶時(shí)標(biāo)DI信號(hào)主要應(yīng)用于要求準(zhǔn)確記錄開關(guān)量輸入時(shí)間的監(jiān)控對(duì)象，以便區(qū)分多個(gè)受控對(duì)象動(dòng)作的先后順序，從而有效地完成核電非安全級(jí)DCS的控制及監(jiān)控功能，實(shí)現(xiàn)核電廠的可靠和穩(wěn)定運(yùn)行。介紹了核電非安全級(jí)DCS系統(tǒng)中soe信號(hào)及帶時(shí)標(biāo)的di信號(hào)處理方法，包含SOE信號(hào)及帶時(shí)標(biāo)DI信號(hào)的信號(hào)格式、傳輸路徑、傳輸精度的描述，為從業(yè)人員提供參考。

關(guān)鍵詞：核電；分散控制系統(tǒng)；事件順序記錄；時(shí)標(biāo)；控制器

為了應(yīng)對(duì)全球能源消耗加劇的局面，響應(yīng)節(jié)能、環(huán)保、減排的號(hào)召，世界各國清潔能源份額穩(wěn)步提升。中國作為碳排放大國，也將穩(wěn)步發(fā)展清潔電源，其中核電對(duì)于優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、減少環(huán)境污染、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)能源可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。隨著核電自動(dòng)化程度的提高，非安全級(jí)設(shè)備各種類型的輸入信號(hào)被廣泛應(yīng)用于控制系統(tǒng)中，SOE（事件順序記錄，SequenceofEvents）作為帶有動(dòng)作時(shí)間標(biāo)記的功能可以記錄，其動(dòng)作準(zhǔn)確、快速，在核電廠控制系統(tǒng)中廣泛使用。本文以MACS6系統(tǒng)的NM系列硬件為例，介紹了核電廠非安全級(jí)DCS（分散控制系統(tǒng)，Dis-tributedControlSystem）中的SOE信號(hào)及帶時(shí)標(biāo)的DI（數(shù)字量輸入，DigitalInput）信號(hào)的處理方法，包含SOE（事件順序記錄，SequenceofEvents）信號(hào)及帶時(shí)標(biāo)DI信號(hào)的信號(hào)格式、傳輸路徑、傳輸分辨率的處理方案等。

1信號(hào)簡(jiǎn)介

核電廠的DCS通常分為安全級(jí)、安全相關(guān)級(jí)和非安全級(jí)三種DCS類型，其中非安全級(jí)DCS中有SOE信號(hào)及帶時(shí)標(biāo)的DI信號(hào)。SOE信號(hào)即事件順序記錄信號(hào)，主要用于在事故發(fā)生時(shí)，記錄多個(gè)開關(guān)量輸入信號(hào)變位的準(zhǔn)確時(shí)間，以便于區(qū)分多個(gè)變位的先后順序。帶時(shí)標(biāo)的DI信號(hào)是一種DI信號(hào)類型，與普通DI信號(hào)的區(qū)別在于除了能夠記錄DI信號(hào)的0、1狀態(tài)外，其相對(duì)應(yīng)的IO（輸入/輸出，Input/Output）卡件自身還能夠記錄DI信號(hào)的毫秒級(jí)的變位時(shí)間。對(duì)于通常的DCS系統(tǒng)硬件來說，其記錄的精度可達(dá)到幾十毫秒，同時(shí)在系統(tǒng)的軟件組態(tài)中通過修改DI數(shù)據(jù)刷新率來控制其精度。

2信號(hào)處理方式

在硬件方面，以DCS系統(tǒng)組態(tài)軟件的MACS6系統(tǒng)中NM系列硬件為例，SOE信號(hào)和帶時(shí)標(biāo)的DI信號(hào)，可共用NM62*A的硬件來完成數(shù)據(jù)采集。在軟件方面，主要由組態(tài)軟件的算法頁來完成系統(tǒng)組態(tài)，同時(shí)在操作監(jiān)視層LEVEL2進(jìn)行信號(hào)顯示。

2.1信號(hào)的格式

2.1.1SOE信號(hào)SOE信號(hào)以MACS6系統(tǒng)為例，可以由NM系列硬件（NM62*A）采集信號(hào)，記錄260條SOE事件，但每個(gè)控制器運(yùn)算周期最多上傳20條SOE事件，如果超過20條，會(huì)分成若干個(gè)周期報(bào)上去，但每次最多上傳20條記錄。每條記錄與帶時(shí)標(biāo)的DI信號(hào)都包含所有通道的通道狀態(tài)，共6個(gè)字節(jié)，即三個(gè)word字，三個(gè)word字可分為三部分：一個(gè)部分為時(shí)間、一個(gè)部分為發(fā)生變位的通道的狀態(tài)、一個(gè)部分為發(fā)生跳變的通道號(hào)。因每次上傳20條記錄，故20條記錄則總計(jì)占60個(gè)word，再加上兩位公用的word位，共計(jì)62個(gè)word。與帶時(shí)標(biāo)的DI信號(hào)區(qū)別：僅在于兩者的分辨精度不一樣，SOE點(diǎn)時(shí)間精度是1ms，而帶時(shí)標(biāo)的DI點(diǎn)時(shí)標(biāo)精度最小只能設(shè)置到10ms，通常的默認(rèn)設(shè)置為30ms。一個(gè)控制器的輸入緩存區(qū)的大小是3.5kB（3548byte），而每一個(gè)NM系列的SOE模塊需要占用的緩存區(qū)大小為124byte（即62個(gè)word字）。所以單個(gè)控制站內(nèi)最多可容納的SOE點(diǎn)為3584/124=28個(gè)模塊。其對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)格式見表1：SOE數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存周期是指采集設(shè)備每間隔多少時(shí)間向采集設(shè)備的緩沖區(qū)存儲(chǔ)一次數(shù)據(jù)。每次存儲(chǔ)的SOE事件可能不止一條記錄，存儲(chǔ)的記錄條數(shù)等于120ms內(nèi)發(fā)生的變位時(shí)刻的數(shù)量。如120ms內(nèi)有5個(gè)時(shí)刻發(fā)生通道變位，則記錄5條SOE信號(hào)記錄，并在120ms結(jié)束時(shí)向緩沖區(qū)轉(zhuǎn)存5條SOE信號(hào)記錄。通常，默認(rèn)SOE信號(hào)的刷新時(shí)間為120ms，可根據(jù)具體需求更改，其SOE信號(hào)的刷新時(shí)間大小不影響SOE信號(hào)的精度。每間隔一次SOE信號(hào)所設(shè)置的數(shù)據(jù)刷新時(shí)間，進(jìn)行一次SOE事件的刷新，硬件緩沖區(qū)中最多記錄260條，如果超過260條記錄，那么最早的一條SOE事件記錄將被沖頂?shù)?。以?為例，表中“第20次SOE事件記錄”為最新。SOE事件總次數(shù)N用于表示當(dāng)前周期上報(bào)的SOE記錄條數(shù)，如果當(dāng)前沒有SOE事件記錄，且SOE信號(hào)卡件緩沖區(qū)里面數(shù)據(jù)全部上報(bào)完畢的話，記錄N回零。2.1.2帶時(shí)標(biāo)的DI信號(hào)帶時(shí)標(biāo)的DI信號(hào)是指所采集的DI信號(hào)是帶有時(shí)間標(biāo)識(shí)的信號(hào)。以MACS6系統(tǒng)為例，這些信號(hào)由NM系列硬件（NM62*A）采集的一種信號(hào)類型，可記錄4條帶時(shí)標(biāo)的DI事件記錄，每一條中都包含所有通道的通道狀態(tài)。每條記錄之間的時(shí)間間隔等于DI信號(hào)數(shù)據(jù)刷新時(shí)間，每條記錄共6個(gè)字節(jié)，即三個(gè)word字，三個(gè)word字一個(gè)為時(shí)間，一個(gè)為16個(gè)通道各自的狀態(tài)，一個(gè)為發(fā)生跳變的通道號(hào)。以DI信號(hào)數(shù)據(jù)刷新時(shí)間等于30ms為例具體的變位記錄方式見表2：由表2可見，每隔30ms新的記錄會(huì)作為第一條記錄，較早記錄按照時(shí)間先后向下順延，最早的一條記錄將被沖頂?shù)?。表中顏色相同的記錄為同一條記錄。其中DI信號(hào)數(shù)據(jù)刷新時(shí)間是指采集設(shè)備每間隔多少時(shí)間向采集設(shè)備的緩沖區(qū)存儲(chǔ)一次數(shù)據(jù)。每次只保存一條記錄，這一條記錄中包含所有通道的變位信息，且這一條記錄的變位時(shí)刻是DI信號(hào)數(shù)據(jù)刷新時(shí)間的整數(shù)倍。由于記錄的變位時(shí)刻是DI信號(hào)數(shù)據(jù)刷新時(shí)間的整數(shù)倍，所以其大小影響DI信號(hào)的時(shí)標(biāo)精度，刷新時(shí)間越小則時(shí)標(biāo)精度越高。默認(rèn)數(shù)值為30ms，可更改。如在30ms內(nèi)沒有DI信號(hào)的變位發(fā)生，則不做事件記錄，且信號(hào)的序列號(hào)不改變，如表2中淺色部分。相差四個(gè)上報(bào)周期的兩組數(shù)據(jù)才會(huì)完全不一致。帶時(shí)標(biāo)信號(hào)的DI點(diǎn)的采集周期是30ms×4＝120ms，這樣理論上只要算法運(yùn)行的周期小于120ms，就不會(huì)造成數(shù)據(jù)丟失。

2.2數(shù)據(jù)處理框圖

SOE信號(hào)和帶時(shí)標(biāo)的DI信號(hào)的數(shù)據(jù)流向和數(shù)據(jù)周期參見圖1所示。圖1中的DP（數(shù)據(jù)處理，DataProcessing）主卡是指控制器內(nèi)設(shè)備，以不斷連續(xù)循環(huán)的方式與DP從站進(jìn)行通訊以獲取從站的狀態(tài)信息并下發(fā)控制指令。DP主卡與IO從站之間是不斷循環(huán)檢測(cè)從站狀態(tài)的，從站數(shù)量越多，那么數(shù)據(jù)交換量越大，則DP主卡檢測(cè)從站所需的時(shí)間就越長?？刂破鬟\(yùn)行程序是指完成控制器與IO卡件的通訊功能，與組態(tài)軟件的通訊功能，與上層服務(wù)器的通訊功能，完成控制器的自診斷功能以及算法頁的運(yùn)算、數(shù)據(jù)的控制器內(nèi)存儲(chǔ)等所有功能?？刂破鞯膱?zhí)行周期為50ms，一般不可更改。因此，控制器運(yùn)行程序的運(yùn)算周期是50ms，即每隔50ms進(jìn)行一次數(shù)據(jù)檢測(cè)。如果SOE的數(shù)據(jù)刷新率或DI的刷新周期太小，小于控制器的運(yùn)算周期的話，那么就有可能在控制器還未進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的時(shí)候，SOE或DI的數(shù)據(jù)已經(jīng)進(jìn)行了多次刷新，那前幾次的時(shí)標(biāo)就會(huì)被最后一次的覆蓋，導(dǎo)致可能丟失一部分的時(shí)標(biāo)信息。算法頁的執(zhí)行周期由用戶自定義，一般定義為可設(shè)置的50ms的整數(shù)倍，為保證DI點(diǎn)的分辨精度，設(shè)置為50ms。需要說明的是，由于DI點(diǎn)的報(bào)警是在算法中完成的，如果要保證報(bào)警DI點(diǎn)的報(bào)警信息不發(fā)生丟失，達(dá)到DI的50ms分辨率要求，需要設(shè)置帶時(shí)標(biāo)的DI硬件參數(shù)為30ms掃描周期，則凡是要支持高分辨率DI的控制站均須設(shè)置為POU（程序組織單元，Program-mingOrganisationUnit）的任務(wù)周期為50ms，這樣才能保證達(dá)到50ms的分辨精度。LEVEL2每隔500ms向控制器發(fā)送一次數(shù)據(jù)請(qǐng)求，控制器將相關(guān)數(shù)據(jù)返回給LEVEL2（操作監(jiān)視層，OperationMonitor-ingLayer）。數(shù)據(jù)中包含各物理點(diǎn)的狀態(tài)、SOE及DI的時(shí)標(biāo)以及其他LEVEL2需要的數(shù)據(jù)。

2.3數(shù)據(jù)分辨率

2.3.1SOE信號(hào)在同一控制站內(nèi)，SOE信號(hào)的分辨率為1ms，不同的控制站的站間分辨率為2ms。2.3.2帶時(shí)標(biāo)的DI信號(hào)帶時(shí)標(biāo)的DI信號(hào)的精度受到DI信號(hào)刷新率和軟件濾波時(shí)間的共同影響，其中軟件濾波時(shí)間是指采樣卡件的硬件中設(shè)置的DI信號(hào)或SOE信號(hào)的消抖時(shí)間。如一個(gè)DI點(diǎn)的軟件濾波時(shí)間為10ms，其DI信號(hào)刷新率為30ms，那么其實(shí)際的精度應(yīng)該小于（10＋30ms）＝40ms，實(shí)際由試驗(yàn)得到的精度大概為36ms～37ms之間。

3結(jié)束語

在核電非安全級(jí)DCS中SOE信號(hào)和帶時(shí)標(biāo)的DI信號(hào)都是控制系統(tǒng)中比較重要的信號(hào)，在出現(xiàn)事故或者跳變時(shí)用于分析事故和跳變出現(xiàn)的原因，因此對(duì)于這兩種信號(hào)的處理方式更加重要。只有有效地記錄了這些信號(hào)的事件信息，才能為核電廠重要運(yùn)行狀態(tài)得到監(jiān)測(cè)、記錄和事故分析提供正確的數(shù)據(jù)，保證核電站機(jī)組平穩(wěn)的運(yùn)行。

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作者：杜慧 單位：中國華電科工集團(tuán)有限公司