本發(fā)明涉及核電站數(shù)字化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，具體涉及一種核電站數(shù)字化系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)閥的各模式之間無擾切換的方法。

背景技術(shù)：

隨著網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)技術(shù)、現(xiàn)場總線技術(shù)、各種組態(tài)軟件技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)等的進(jìn)一步發(fā)展，數(shù)字化控制系統(tǒng)(DCS)技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟。各國的核電站相繼采用了全數(shù)字化的控制系統(tǒng)。

目前國內(nèi)在建的百萬級(jí)核電站儀控系統(tǒng)基本都是采用的全數(shù)字化DCS系統(tǒng)，在全數(shù)字化系統(tǒng)中對(duì)于過程對(duì)象的控制很重要，而調(diào)節(jié)類閥在所有控制對(duì)象中屬于比較復(fù)雜的控制對(duì)象。操作員對(duì)于該類設(shè)備對(duì)象可以進(jìn)行開、關(guān)、設(shè)定值輸入、手動(dòng)輸出值輸入、模式選擇切換等多種操作，同時(shí)該類對(duì)象在畫面上也有多種狀態(tài)顯示

DCS系統(tǒng)包括一層和二層部分，一層為自動(dòng)控制和保護(hù)層，負(fù)責(zé)電廠不同工藝監(jiān)視系統(tǒng)的信號(hào)調(diào)制和處理；二層主要用于電站信息和控制系統(tǒng)(KIC)，即操作和信息管理層，承擔(dān)著核電廠的數(shù)字化操作任務(wù)，負(fù)責(zé)機(jī)組的運(yùn)行和管理，是實(shí)現(xiàn)電廠監(jiān)控的主要人機(jī)接口，使操作員能夠操作電廠，并監(jiān)督電廠狀態(tài)。

如果核電站的DCS系統(tǒng)一層和二層是不同廠家的平臺(tái)，就需要建立兩個(gè)平臺(tái)間的數(shù)據(jù)鏈接機(jī)制?；贔OXAPI通訊協(xié)議的一二層數(shù)據(jù)傳輸是通過對(duì)過程對(duì)象類(PROCESS OBJECT TYPE，簡稱POT)的配置來完成的，而一層想要完成對(duì)于這些過程對(duì)象的配置，需要在一層組態(tài)一系列的block，而對(duì)于不同的POT對(duì)象，block的相關(guān)組態(tài)也不同。

以我國的福清和方家山核電項(xiàng)目為例，項(xiàng)目中有很多種POT對(duì)象類型，如開關(guān)量(Binary input)、模擬量(Analog input)、手動(dòng)閥(Manual valve)、電動(dòng)閥(Block valve)、執(zhí)行器(Binary Actuator)，調(diào)節(jié)閥(Loop control valve)、電磁閥(Solenoid valve)、切換器(Selector)、多重命令塊(Multi equipment commands)等幾大類。每一類對(duì)象又可以根據(jù)具體的特性分為幾種小類，各個(gè)類所需要的數(shù)據(jù)信息以及相應(yīng)的操作命令是根據(jù)相應(yīng)的系統(tǒng)邏輯圖模擬圖相關(guān)文件來配置定義的。一層送往二層的信息以及二層送往一層的命令都需要通過相應(yīng)POT對(duì)象的配置來傳輸完成。其中調(diào)節(jié)閥是所有對(duì)象中比較復(fù)雜的對(duì)象，是自動(dòng)控制系統(tǒng)中一個(gè)重要環(huán)節(jié)，其運(yùn)行情況的準(zhǔn)確、穩(wěn)定與否直接影響控制系統(tǒng)的控制質(zhì)量。而調(diào)節(jié)閥的控制中，各個(gè)調(diào)節(jié)模式(手動(dòng)輸出，外給定，內(nèi)給定)之間的無擾切換是比較容易出問題的環(huán)節(jié)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有的核電站數(shù)字化系統(tǒng)中調(diào)節(jié)閥的切換在控制邏輯和人機(jī)接口方面存在的問題，提供一種核電站數(shù)字化系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)閥的各模式之間無擾切換的方法，從而簡化系統(tǒng)畫面及操作員的操作，提高系統(tǒng)運(yùn)行安全性。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種核電站數(shù)字化系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)閥的各模式之間無擾切換的方法，其中，

從閉環(huán)模式切換到開環(huán)模式時(shí)：在調(diào)節(jié)閥控制邏輯的手動(dòng)輸出側(cè)增加第一功能模塊，調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)RI01和手動(dòng)模式下操作員的輸入信號(hào)RI02都送到第一功能模塊中，在設(shè)定值模式切到手動(dòng)輸出時(shí)，第一功能模塊的輸出RO01一直等于調(diào)節(jié)器輸出RI01，所以閥門的控制信號(hào)沒有變化，只有當(dāng)數(shù)字化控制系統(tǒng)的一層檢測到手動(dòng)模式下操作員的輸入信號(hào)RI02發(fā)生了改變，即操作員手動(dòng)輸入了新的手動(dòng)開度輸入值時(shí)，第一功能模塊的輸出RO01由調(diào)節(jié)器輸出RI01變?yōu)槭謩?dòng)模式下操作員的輸入RI02，整個(gè)過程實(shí)現(xiàn)了無擾切換。

從開環(huán)模式切換到閉環(huán)模式時(shí)：在調(diào)節(jié)閥控制邏輯的輸入側(cè)增加第二功能模塊，第二功能模塊完成的功能是在手動(dòng)輸出模式下，外設(shè)定值RSP跟蹤測量值RI02，調(diào)節(jié)器的設(shè)定值同時(shí)送到數(shù)字化控制系統(tǒng)的二層進(jìn)行顯示；由于設(shè)定值和測量值是相等的，調(diào)節(jié)器接收的偏差信號(hào)為零，當(dāng)從手動(dòng)輸出模式切換到設(shè)定值模式時(shí)，調(diào)節(jié)器會(huì)保持在原位，之后操作員可以手動(dòng)輸入目標(biāo)設(shè)定值，完成調(diào)節(jié)器的無擾切換。

進(jìn)一步，如上所述的核電站數(shù)字化系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)閥的各模式之間無擾切換的方法，其中，

將自動(dòng)調(diào)節(jié)的設(shè)定值輸入框和手動(dòng)輸出設(shè)定值輸入框在非激活的情況下分別作為一個(gè)模擬量顯示模塊來顯示跟蹤的調(diào)節(jié)器的相應(yīng)值，在調(diào)節(jié)器進(jìn)行手動(dòng)輸出模式向設(shè)定值模式切換，或設(shè)定值模式向手動(dòng)輸出模式切換時(shí)，在操作畫面上無論是采用直接輸入值的方法還是在原值基礎(chǔ)上進(jìn)行增減的操作方法，都能完成無擾切換。

本發(fā)明的有益效果如下：本發(fā)明提供了核電站數(shù)字化控制系統(tǒng)DCS中實(shí)施的調(diào)節(jié)閥的各個(gè)模式之間無擾切換的控制方案，指出了在控制邏輯和人機(jī)接口方面存在的問題，并提出了具體的解決方法。這些技術(shù)方案完成了模式之間的無擾切換，簡化了操作員的操作，一定程度上減輕了操作員的精神負(fù)擔(dān)和勞動(dòng)強(qiáng)度，從而減少發(fā)生誤操作的可能，提高了運(yùn)行安全性。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中閉環(huán)模式切換到開環(huán)模式的原功能圖；

圖2為本發(fā)明改進(jìn)后的閉環(huán)模式切換到開環(huán)模式的功能圖；

圖3為現(xiàn)有技術(shù)中開環(huán)模式切換到閉環(huán)模式的原功能圖；

圖4為本發(fā)明改進(jìn)后的開環(huán)模式切換到閉環(huán)模式的功能圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。

本發(fā)明所提供的核電站數(shù)字化系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)閥的各模式之間無擾切換的方法主要包括如下內(nèi)容：

調(diào)節(jié)閥從閉環(huán)模式無擾切換到開環(huán)模式的優(yōu)化方法；

調(diào)節(jié)閥從開環(huán)模式無擾切換到閉環(huán)模式的優(yōu)化方法；

DCS系統(tǒng)二層顯示跟蹤一層數(shù)值的方法。

下面對(duì)各個(gè)方法進(jìn)行具體說明。

1.閉環(huán)模式切開環(huán)模式：

(1)原方法：如圖1所示，原調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)控制中，開環(huán)模式下的手動(dòng)開度輸入值無法自動(dòng)跟蹤調(diào)節(jié)器的輸出值。閉環(huán)模式切為開環(huán)模式時(shí)，由于手動(dòng)輸入值跟切換時(shí)調(diào)節(jié)器的輸出值不一致，可能會(huì)出現(xiàn)擾動(dòng)現(xiàn)象。

(2)本發(fā)明的優(yōu)化方法：為了能夠達(dá)到無擾切換的目的，在調(diào)節(jié)器的輸出側(cè)增加了一個(gè)CALCA功能模塊，詳見圖2。

從圖2中可以看出，RI01(調(diào)節(jié)器輸出)和RI02(手動(dòng)模式下操作員的輸入)都送到該CALCA功能模塊中。在設(shè)定值模式切到手動(dòng)輸出模式時(shí)，RO01(功能塊的輸出)一直等于RI01(調(diào)節(jié)器輸出)，所以閥門的控制信號(hào)沒有變化，只有當(dāng)DCS系統(tǒng)的一層檢測到RI02手動(dòng)模式下操作員的輸入信號(hào)發(fā)生了改變，即操作員輸入了新的手動(dòng)開度輸入值時(shí)，該功能塊的輸出由RI01變?yōu)镽I02，整個(gè)過程實(shí)現(xiàn)了無擾切換。該CALCA功能塊中只是需要組態(tài)一些邏輯判斷選擇功能，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說完全可以獨(dú)立實(shí)現(xiàn)。另需要說明的是由于此方案的無擾切換是在DCS系統(tǒng)的一層完成，對(duì)二層沒有任何修改。

2.開環(huán)模式切閉環(huán)模式：

(1)原方法：如圖3所示，原調(diào)節(jié)器的控制中，雖然原功能圖中由BCALCI/BCALCO引腳實(shí)現(xiàn)了跟蹤功能。但由于手動(dòng)輸出切為閉環(huán)模式時(shí)(手動(dòng)輸出模式下DCS系統(tǒng)二層外設(shè)定值由于未激活不能進(jìn)行修改)，外設(shè)定值只有在手動(dòng)模式切為閉環(huán)模式后操作員才可以進(jìn)行手動(dòng)輸入修改進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，這樣就會(huì)造成模式切換瞬間，調(diào)節(jié)器先向原設(shè)定值進(jìn)行調(diào)節(jié)，在操作員輸入目標(biāo)值后又向目標(biāo)值調(diào)節(jié)，可能會(huì)存在擾動(dòng)現(xiàn)象。

(2)本發(fā)明的優(yōu)化方法：為了達(dá)到無擾切換，在調(diào)節(jié)器輸入側(cè)增加了一個(gè)CALCA功能模塊，詳見圖4：

此功能塊完成的功能是在開環(huán)模式下，外設(shè)定值RSP跟蹤測量值RI02，調(diào)節(jié)器的設(shè)定值同時(shí)送到DCS系統(tǒng)的二層進(jìn)行顯示。這樣由于設(shè)定值和測量值是相等的，當(dāng)從開環(huán)模式切換到閉環(huán)模式時(shí)，切換瞬間調(diào)節(jié)器理論上會(huì)保持在原位，之后操作員可以手動(dòng)輸入目標(biāo)設(shè)定值，完成調(diào)節(jié)器的無擾切換。該CALCA功能塊中只是需要組態(tài)一些邏輯判斷選擇功能，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說完全可以獨(dú)立實(shí)現(xiàn)。此方案也是在DCS系統(tǒng)的一層完成，對(duì)二層沒有任何修改。

3.二層顯示跟蹤一層數(shù)值

(1)問題描述

當(dāng)對(duì)調(diào)節(jié)閥進(jìn)行開環(huán)模式切換到閉環(huán)模式或閉環(huán)模式切換到開環(huán)模式時(shí)，需要在操作面板上進(jìn)行相應(yīng)的SETPOINT或OUTPUT設(shè)定操作，而這種操作可以用兩種方式來實(shí)現(xiàn)。

一種是在相應(yīng)的操作面板輸入框中直接輸入需要設(shè)定的值，采用這種方式?jīng)]有任何問題，不會(huì)帶來擾動(dòng)問題。

另一種方式是不直接在操作面板輸入框中輸入新值，而是通過直接點(diǎn)擊操作面板上的增減按鈕對(duì)相應(yīng)的值進(jìn)行調(diào)整。而在二層對(duì)應(yīng)的調(diào)節(jié)閥操作面板中，SETPOINT(設(shè)定值調(diào)節(jié)的設(shè)定值)輸入框和OUTPUT(手動(dòng)輸出調(diào)節(jié)的輸出設(shè)定)輸入框的值在目前切換過程中并沒有實(shí)時(shí)跟蹤調(diào)節(jié)器的測量值以及調(diào)節(jié)器的輸出值，而是保持了上一次在本模式下激活的數(shù)值。采用此種方式時(shí)，由于二層沒有跟蹤一層的相應(yīng)值，二層的值還維持在原先的值，此時(shí)直接進(jìn)行增減調(diào)整的話是以二層原先的值為基礎(chǔ)進(jìn)行增減，這樣一層接受的值就是以二層原值基礎(chǔ)上的增減變化的值，也就可能帶來擾動(dòng)甚至超調(diào)現(xiàn)象的情況。

(2)本發(fā)明的優(yōu)化方法

為了避免這種情況發(fā)生，本發(fā)明提出DCS系統(tǒng)的二層也能實(shí)時(shí)跟蹤調(diào)節(jié)器的值。即SETPOINT(設(shè)定值調(diào)節(jié)的設(shè)定值)輸入框和OUTPUT(手動(dòng)輸出調(diào)節(jié)的輸出設(shè)定值)輸入框在非激活的情況下能夠作為一個(gè)模擬量顯示模塊來顯示跟蹤的調(diào)節(jié)器的相應(yīng)值，這樣在調(diào)節(jié)器進(jìn)行開環(huán)模式切換到閉環(huán)模式或閉環(huán)模式切換到開環(huán)模式時(shí)，在操作畫面上無論進(jìn)行何種操作方法，都能較好的完成無擾切換。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若對(duì)本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其同等技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。