導(dǎo)語：核電非安全級SOE信號及DI信號處理方法一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，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信號和帶時標(biāo)DI信號主要應(yīng)用于要求準(zhǔn)確記錄開關(guān)量輸入時間的監(jiān)控對象，以便區(qū)分多個受控對象動作的先后順序，從而有效地完成核電非安全級DCS的控制及監(jiān)控功能，實現(xiàn)核電廠的可靠和穩(wěn)定運行。介紹了核電非安全級DCS系統(tǒng)中soe信號及帶時標(biāo)的di信號處理方法，包含SOE信號及帶時標(biāo)DI信號的信號格式、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；時標(biāo)；控制器

為了應(yīng)對全球能源消耗加劇的局面，響應(yīng)節(jié)能、環(huán)保、減排的號召，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，其中核電對于優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、減少環(huán)境污染、促進經(jīng)濟能源可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。隨著核電自動化程度的提高，非安全級設(shè)備各種類型的輸入信號被廣泛應(yīng)用于控制系統(tǒng)中，SOE（事件順序記錄，SequenceofEvents）作為帶有動作時間標(biāo)記的功能可以記錄，其動作準(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DCS（分散控制系統(tǒng)，Dis-tributedControlSystem）中的SOE信號及帶時標(biāo)的DI（數(shù)字量輸入，DigitalInput）信號的處理方法，包含SOE（事件順序記錄，SequenceofEvents）信號及帶時標(biāo)DI信號的信號格式、傳輸路徑、傳輸分辨率的處理方案等。

1信號簡介

核電廠的DCS通常分為安全級、安全相關(guān)級和非安全級三種DCS類型，其中非安全級DCS中有SOE信號及帶時標(biāo)的DI信號。SOE信號即事件順序記錄信號，主要用于在事故發(fā)生時，記錄多個開關(guān)量輸入信號變位的準(zhǔn)確時間，以便于區(qū)分多個變位的先后順序。帶時標(biāo)的DI信號是一種DI信號類型，與普通DI信號的區(qū)別在于除了能夠記錄DI信號的0、1狀態(tài)外，其相對應(yīng)的IO（輸入/輸出，Input/Output）卡件自身還能夠記錄DI信號的毫秒級的變位時間。對于通常的DCS系統(tǒng)硬件來說，其記錄的精度可達到幾十毫秒，同時在系統(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信號和帶時標(biāo)的DI信號，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)，同時在操作監(jiān)視層LEVEL2進行信號顯示。

2.1信號的格式

2.1.1SOE信號SOE信號以MACS6系統(tǒng)為例，可以由NM系列硬件（NM62*A）采集信號，記錄260條SOE事件，但每個控制器運算周期最多上傳20條SOE事件，如果超過20條，會分成若干個周期報上去，但每次最多上傳20條記錄。每條記錄與帶時標(biāo)的DI信號都包含所有通道的通道狀態(tài)，共6個字節(jié)，即三個word字，三個word字可分為三部分：一個部分為時間、一個部分為發(fā)生變位的通道的狀態(tài)、一個部分為發(fā)生跳變的通道號。因每次上傳20條記錄，故20條記錄則總計占60個word，再加上兩位公用的word位，共計62個word。與帶時標(biāo)的DI信號區(qū)別：僅在于兩者的分辨精度不一樣，SOE點時間精度是1ms，而帶時標(biāo)的DI點時標(biāo)精度最小只能設(shè)置到10ms，通常的默認(rèn)設(shè)置為30ms。一個控制器的輸入緩存區(qū)的大小是3.5kB（3548byte），而每一個NM系列的SOE模塊需要占用的緩存區(qū)大小為124byte（即62個word字）。所以單個控制站內(nèi)最多可容納的SOE點為3584/124=28個模塊。其對應(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)備每間隔多少時間向采集設(shè)備的緩沖區(qū)存儲一次數(shù)據(jù)。每次存儲的SOE事件可能不止一條記錄，存儲的記錄條數(shù)等于120ms內(nèi)發(fā)生的變位時刻的數(shù)量。如120ms內(nèi)有5個時刻發(fā)生通道變位，則記錄5條SOE信號記錄，并在120ms結(jié)束時向緩沖區(qū)轉(zhuǎn)存5條SOE信號記錄。通常，默認(rèn)SOE信號的刷新時間為120ms，可根據(jù)具體需求更改，其SOE信號的刷新時間大小不影響SOE信號的精度。每間隔一次SOE信號所設(shè)置的數(shù)據(jù)刷新時間，進行一次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)前周期上報的SOE記錄條數(shù)，如果當(dāng)前沒有SOE事件記錄，且SOE信號卡件緩沖區(qū)里面數(shù)據(jù)全部上報完畢的話，記錄N回零。2.1.2帶時標(biāo)的DI信號帶時標(biāo)的DI信號是指所采集的DI信號是帶有時間標(biāo)識的信號。以MACS6系統(tǒng)為例，這些信號由NM系列硬件（NM62*A）采集的一種信號類型，可記錄4條帶時標(biāo)的DI事件記錄，每一條中都包含所有通道的通道狀態(tài)。每條記錄之間的時間間隔等于DI信號數(shù)據(jù)刷新時間，每條記錄共6個字節(jié)，即三個word字，三個word字一個為時間，一個為16個通道各自的狀態(tài)，一個為發(fā)生跳變的通道號。以DI信號數(shù)據(jù)刷新時間等于30ms為例具體的變位記錄方式見表2：由表2可見，每隔30ms新的記錄會作為第一條記錄，較早記錄按照時間先后向下順延，最早的一條記錄將被沖頂?shù)簟１碇蓄伾嗤挠涗洖橥粭l記錄。其中DI信號數(shù)據(jù)刷新時間是指采集設(shè)備每間隔多少時間向采集設(shè)備的緩沖區(qū)存儲一次數(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刻是DI信號數(shù)據(jù)刷新時間的整數(shù)倍。由于記錄的變位時刻是DI信號數(shù)據(jù)刷新時間的整數(shù)倍，所以其大小影響DI信號的時標(biāo)精度，刷新時間越小則時標(biāo)精度越高。默認(rèn)數(shù)值為30ms，可更改。如在30ms內(nèi)沒有DI信號的變位發(fā)生，則不做事件記錄，且信號的序列號不改變，如表2中淺色部分。相差四個上報周期的兩組數(shù)據(jù)才會完全不一致。帶時標(biāo)信號的DI點的采集周期是30ms×4＝120ms，這樣理論上只要算法運行的周期小于120ms，就不會造成數(shù)據(jù)丟失。

2.2數(shù)據(jù)處理框圖

SOE信號和帶時標(biāo)的DI信號的數(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主卡檢測從站所需的時間就越長。控制器運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算、數(shù)據(jù)的控制器內(nèi)存儲等所有功能。控制器的執(zhí)行周期為50ms，一般不可更改。因此，控制器運行程序的運算周期是50ms，即每隔50ms進行一次數(shù)據(jù)檢測。如果SOE的數(shù)據(jù)刷新率或DI的刷新周期太小，小于控制器的運算周期的話，那么就有可能在控制器還未進行數(shù)據(jù)采集的時候，SOE或DI的數(shù)據(jù)已經(jīng)進行了多次刷新，那前幾次的時標(biāo)就會被最后一次的覆蓋，導(dǎo)致可能丟失一部分的時標(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點的分辨精度，設(shè)置為50ms。需要說明的是，由于DI點的報警是在算法中完成的，如果要保證報警DI點的報警信息不發(fā)生丟失，達到DI的50ms分辨率要求，需要設(shè)置帶時標(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)中包含各物理點的狀態(tài)、SOE及DI的時標(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信號在同一控制站內(nèi)，SOE信號的分辨率為1ms，不同的控制站的站間分辨率為2ms。2.3.2帶時標(biāo)的DI信號帶時標(biāo)的DI信號的精度受到DI信號刷新率和軟件濾波時間的共同影響，其中軟件濾波時間是指采樣卡件的硬件中設(shè)置的DI信號或SOE信號的消抖時間。如一個DI點的軟件濾波時間為10ms，其DI信號刷新率為30ms，那么其實際的精度應(yīng)該小于（10＋30ms）＝40ms，實際由試驗得到的精度大概為36ms～37ms之間。

3結(jié)束語

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

參考文獻

［1］王常力，羅安.分布式控制系統(tǒng)（DCS）設(shè)計與應(yīng)用實例［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2004

［2］王洪哲，王榮茂.提高SOE信息真實性的探討［J］.東北電力技術(shù)，2005（2）：25-28

［3］俸梅.SOE信號在電廠監(jiān)控系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集與處理功能探討［J］.水電站機電技術(shù)，2011（5）：56-58

［4］劉一福，趙仕劍，唐海中.DCS系統(tǒng)SOE性能的測試與分析［J］.電力自動化設(shè)備，2005，25（11）：96-98

［5］于慶彬，丁衛(wèi)東.分散控制系統(tǒng)SOE性能測試及問題分析［J］.山東電力技術(shù)，2011（4）：62-64

作者：杜慧 單位：中國華電科工集團有限公司