核電廠數位化控制系統電氣性能測試裝置的製作方法
2023-05-06 09:51:36
專利名稱：核電廠數位化控制系統電氣性能測試裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種核電廠數位化控制系統電氣性能測試裝置，該測試裝置在核 安全級數位化控制系統硬體質量鑑定試驗(機械和環境試驗、電磁兼容試驗、長期運行試 驗和抗地震試驗)中自動獲取和分析核電廠數位化控制系統硬體電氣性能參數，並實時顯 示實驗中的關鍵數據，自動獲取數據。
背景技術：
核電廠建造廣泛採用由基於計算機技術的數位化控制系統完成實施核電廠的控 制與保護作用。因此，對核電廠數位化的控制系統的性能進行鑑定有利於提高核電廠的安 全性和經濟性。核安全級數字儀控系統硬體質量鑑定試驗的目的就是對核電廠數位化的控 制系統的性能進行全面的考核。考核的形式是在一系列的環境條件下驗證核電廠數位化的 控制系統能否正常執行規定的功能。考核的內容、方式依據相關的法律、法規和標準的規 定。為了進行考核，必需獲取核電廠數位化的控制系統的電氣性能參數。現有技術中，在核電廠數字儀控系統鑑定試驗中，還沒有一套支持交互式、並能全 面獲取核電廠數字儀控系統的電氣性能參數並自動對所獲取數據進行分析的測試裝置。
實用新型內容有鑑於此，本實用新型的主要目的在於提供一種核電廠數位化控制系統電氣性能 測試裝置，以實現在核電廠數字儀控系統鑑定試驗中，全面獲取核電廠數字儀控系統的電 氣性能參數並自動對所獲取數據進行分析。為達到上述目的，本實用新型採用如下技術方案技術方案1 本實用新型的核電廠數位化控制系統電氣性能測試裝置，包括主控 裝置，存儲有測試程序用於根據測試程序發出測試指令和接收並處理相應的響應信號；激 勵信號產生裝置，用於接收主控裝置的指令產生激勵信號並將該激勵信號傳送至被測對 象；響應信號採集裝置，用於接收被測對象根據上述激勵信號而發出的上述響應信號並將 該響應信號傳送至主控裝置。通過採用技術方案1所述的核電廠數位化控制系統電氣性能測試裝置，可實現在 核電廠數字儀控系統鑑定試驗中，全面獲取核電廠數字儀控系統的電氣性能參數並自動對 所獲取數據進行分析。技術方案2 在技術方案1的基礎上，本實用新型的核電廠數位化控制系統電氣性 能測試裝置還包括獨立於主控裝置的特殊模塊，用於檢測被測對象的反應速度及產生的上 述響應信號是否正確。該特殊模塊無需主控裝置的控制即可獨立開展功能，不僅能夠檢測被測對象的反 應速度及產生的上述響應信號是否正確，而且擴展了本實用新型測試通道的數量。通過該 特殊模塊，可提高本實用新型的核電廠數位化控制系統電氣性能測試裝置的運行速度，並 使操作者準確的知道被測對象的反應速度及產生的響應信號的正確與否。[0010]技術方案3 在技術方案1的基礎上，在本實用新型的核電廠數位化控制系統電氣 性能測試裝置中，主控裝置包括人機接口裝置，該人機接口裝置用於供操作者操作以將控 制指令傳送至主控裝置並顯示主控裝置的測試數據信息。技術方案4:在技術方案3的基礎上，在本實用新型的核電廠數位化控制系統電氣 性能測試裝置中，人機接口裝置包括顯示器、滑鼠、鍵盤。通過採用具有技術方案3與技術方案4所述結構的核電廠數位化控制系統電氣性 能測試裝置，可使操作者方便地對該測試裝置進行操作並容易地獲知測試數據信息。技術方案5 在技術方案1的基礎上，本實用新型的核電廠數位化控制系統電氣性 能測試裝置還包括系統I/O接口裝置，該系統I/O接口裝置用於將上述激勵信號產生裝置 產生的激勵信號傳送至被測對象、或者將上述被測對象產生的響應信號傳送至主控裝置。通過技術方案5所述的系統I/O接口裝置的結構，可使本實用新型的核電廠數字 化控制系統電氣性能測試裝置與被測裝置間簡單迅速地進行數據交換。技術方案6 在技術方案1的基礎上，在本實用新型的核電廠數位化控制系統電氣 性能測試裝置中，激勵信號產生裝置包括電流信號源、電壓信號源或開關信號源。若採用具有技術方案6所述的結構的本實用新型的核電廠數位化控制系統電氣 性能測試裝置，通過電流信號源、電壓信號源或開關信號源產生的不同種類的信號，使被測 對象根據這些信號產生不同種類的響應信號，以滿足操作者的不同要求。技術方案7 在技術方案1的基礎上，在本實用新型的核電廠數位化控制系統電氣 性能測試裝置中，響應信號採集裝置包括電流信號採集機構、電壓信號採集機構或開關信 號採集機構。若採用具有技術方案7所述的結構的本實用新型的核電廠數位化控制系統電氣 性能測試裝置，可獲取被測對象產生的不同種類的響應信號。
圖1為說明本實用新型的核電廠數位化控制系統電氣性能測試裝置結構的示意 框圖；圖2為說明應用程式A的設計原理的示意框圖；圖3為說明應用程式B的設計原理的示意框圖；圖4為說明應用程式A的運行過程的示意框圖；圖5為說明應用程式B的運行過程的示意框圖。
具體實施方式
圖1為說明本實用新型的核電廠數位化控制系統電氣性能測試裝置結構的示意 框圖。如圖1所示，本實用新型的核電廠數位化控制系統電氣性能測試裝置(下面簡稱為測 試裝置)包括主控裝置、激勵信號產生裝置、響應信號採集裝置、系統I/O接口裝置，人機 接口裝置及特殊模塊，其中，激勵信號產生裝置包括電流信號源、電壓信號源、開關信號源， 響應信號採集裝置包括電流信號採集機構、電壓信號採集機構、開關信號採集機構，人機接 口包括顯示器、滑鼠、鍵盤。另外，在本實用新型中，人機接口裝置可以獨立設置，也可以設 置為主控裝置的一個構成要素。[0025]為了實現對核電廠數字儀控系統的電氣性能參數進行測試的功能，本實用新型的 測試裝置還具有應用程式A及應用程式B，其中應用程式A存儲在主控裝置2中，應用程式 B存儲在被測對象的可編程控制器(圖中未示出)中。主控裝置為本實用新型測試裝置的主要控制單元，控制測試裝置的啟動、工作過 程中的各種數據信息處理以及測試裝置的關閉。在啟動初期，主控裝置使本實用新型測試 裝置被置於預定的初始狀態；在測試過程中，接收和響應人機接口裝置的數據，決定是否及 何時執行測試；對採集的信號進行數據處理；產生規定的響應信號；接收用戶指令，顯示當 前測試結果；測試結束時按規定的步驟安全關閉本實用新型的測試裝置。本實施方式中， 主控裝置由計算機等構成，其具體配置為CPU為英特爾雙核處理器T9400，80G硬碟，IGB內 存，IOM/IOOM/1000M自適應網絡接口，一個RS232接口，一個並口，一個D25型GPIB接口，一 個USB接口，一個ExpressCard/34型接口。同時配置Windows XP專業版作業系統和實時 模塊。主控裝置的最快反應時間為lus。激勵信號產生裝置根據主控單元的指令在規定的通道、規定的時間產生激勵信 號。激勵信號產生裝置能夠產生48路0-20mA的電流信號，6路-10V--+10V的模擬電壓信 號，102路24V邏輯電平的數位訊號。響應信號採集裝置根據主控單元的指令在規定的通道、規定的時間採集響應信 號。響應信號採集裝置能夠採集144路-10V-+10V的模擬電壓信號，8路0-20mA模擬電流 信號，96路24V邏輯電平的數位訊號。另外，具有定時器8個(最小輸入脈衝寬度12. 5ns， 解析度32位，時基穩定度50ppm)，其中兩個定時器支持24V觸發電平。系統I/O接口裝置是聯繫本實用新型和被測對象間數據交互的橋梁，實現本實用 新型測試裝置和被測對象間邏輯電平的轉換和電氣通道連接。系統I/O接口裝置對外的連 接形式為D35型接口。人機接口裝置接收操作者的指令並發送給主控裝置，接收主控單元發送的顯示數 據並通過顯示機構顯示出來。在本實施方式中，人機接口裝置由顯示器、滑鼠和鍵盤組成。 然而，本實用新型並不僅限於此，例如，可以採用一個觸控螢幕控制機構來構成本實用新型的 人機接口裝置。特殊模塊獨立於主控裝置，其對被測對象進行時間測量與模擬信號、數位訊號的 測量，以檢測被測對象的反應速度及產生的信號是否正確，即檢測被測對象根據接收到的 激勵信號而產生響應信號的反應速度及根據激勵信號產生的該響應信號是否正確。特殊 模塊將檢測到的上述數據信息傳送給主控裝置，進而告知操作者。因而，通過該特殊模塊， 可提高本實用新型的核電廠數位化控制系統電氣性能測試裝置的運行速度，並使操作者準 確的知道被測對象的反應速度及產生的響應信號的正確與否。本實施方式的特殊模塊由3 百萬門FPGA模塊構成，時間解析度25ns，支持用戶自定義觸發、定時、板載決策，生成具有 196KB板載內存和DMA數據讀寫的高速數字模式，內置範例針對I2C，SPI, S/PDIF，RS232和 其它數字通訊協議160條數字線，可配置為速率高達40MHz的輸入、輸出、計時器。應用程式A全面管理本實用新型的硬體系統，為操作員提供人機接口，對核安全 級數字儀控系統硬體質量鑑定試驗的相關內容進行了軟體固化，實現了實驗內容的可配 置。應用程式B主要功能是配合應用程式A，執行軟體固化了的核安全級數字儀控系統硬體 質量鑑定試驗內容。[0033]對於本實用新型測試裝置的工作過程的說明如下1)在主控裝置中加載應用程式A(包括加載測試項程序庫、數據處理軟體和數據 顯示軟體)；2)在被測對象的可編程器中加載應用程式B ；3)通過D35電纜連接本實用新型的I/O接口和被測對象的測試通道；4) I/O接口裝置通電，啟動本實用新型的測試裝置和被測對象，在應用程式A界面 中運行自檢程序，如果自檢通過，提示操作人員確認開始測試；如果未通過自檢，請重新確 認1)一3)項是否正確；5)被測對象的環境條件滿足後，在應用程式A界面中配置所要進行的測試項，點 擊測試啟動按鈕，確認測試開始；6)主控裝置根據所配置的測試項參數對激勵信號產生裝置發出指令；7)激勵信號產生裝置接收到主控裝置發出的指令後，根據該指令產生相應的激勵 信號(包括電流信號、電壓信號、開關信號)；8)該激勵信號產生裝置產生的激勵信號通過系統I/O接口裝置傳送至被測對象；9)被測對象接收該激勵信號並根據該激勵信號產生相應的響應信號(包括電流 信號、電壓信號、開關信號)；10)該被測對象產生的響應信號通過系統I/O接口裝置傳送至響應信號採集裝置 (被響應信號採集裝置採集)；11)響應信號採集裝置將採集到的採集信號傳送至主控裝置；12)主控裝置記錄該響應信號採集到的響應信號並對該響應信號進行數據處理；從而，本實用新型的測試裝置完成了 一次測試過程。另外，在測試進行過程中，可在應用程式A界面的對應面板中改變激勵信號的類 型、強度等屬性，可以查看指定通道的當前狀態，實時數據等，及對被測對象的分析報告。圖2和圖3分別為說明應用程式A與應用程式B的設計原理的示意框圖。應用程 序A裝載到測試裝置的主控裝置；應用程式B裝載到被測對象的可編程控制器中。應用程 序A由調度模塊7、測試項配置模塊71、試驗子項模塊72、數據處理模塊73、通信模塊74和 人機接口模塊75構成。應用程式B由調度模塊8、測試項配置模塊81、試驗子項模塊82、數 據處理模塊83、通信模塊84構成。在測試過程開始前，應用程式A由調度模塊7負責開啟本實用新型測試裝置，使之 進入待命狀態；測試進行的過程中，控制整個測試過程的進行；測試結束後安全地關閉本 實用新型測試裝置。測試項配置模塊71主要包括測試所要進行的各個測試項，並且這些測 試項是可配置的。試驗子項模塊72是測試項配置模塊71各個測試項的具體步驟。數據處 理模塊73對接收的數據進行存儲、分析處理。通信模塊74主要用於和被測裝置進行同步； 人機接口模塊75主要接收操作者的指令並發送給主控裝置，顯示主控裝置發來的數據。在測試過程開始前，應用程式B由調度模塊8開啟被測對象，使之進入待命狀態； 測試進行的過程中，輔助調整整個測試的進行；測試結束後安全地關閉被測對象。測試項配 置模塊81主要包括了測試所要進行的各個測試項，並且這些測試項是可配置的。試驗子項 模塊82是測試項配置模塊81各個測試項的具體步驟。數據處理模塊83對接收的數據進 行分析。通信模塊84主要用於和被測裝置進行同步。[0051]圖4與圖5分別為說明應用程式A和應用程式B的運行過程的示意框圖。如圖4 所示，應用程式A的運行過程為開始，讀取由操作者配置的參數，根據操作者的操作輸入 執行試驗子項模塊中對應的試驗子項程序，從命令通道接收命令信號以獲知應用程式B的 進程，若接收到的命令信號不允許進行下一步則等待，若允許則進行下一步，接收到允許進 行下一步的命令信號後，控制激勵信號產生裝置產生激勵信號，待被測對象根據該激勵信 號產生相應的相應信號後接收該響應信號，對接收到的響應信號進行數據處理，接收操作 者的指令，顯示數據處理結果，之後，判斷是否滿足結束的邊界條件，此步驟中滿足結束邊 界條件的情況有2種，一種是由用戶操作，另一種是設備出現故障，若是，則結束，若否，則 返回開始。如圖5所示，應用程式B的運行過程為開始，根據操作者的操作輸入讀取配置參 數，從命令通道接收命令信號，解析命令信號以獲知應用程式A的進程，若接收到的命令信 號不允許進行下一步則等待，若允許則進行下一步，接收到允許進行下一步的命令信號後， 執行試驗子項模塊中對應的試驗子項程序，待激勵信號產生裝置產生激勵信號後接收該激 勵信號，控制被測對象根據接收到的該激勵信號產生相應的響應信號，判斷是否滿足結束 的邊界條件，此步驟中滿足結束邊界條件的情況有2種，一種是由用戶操作，另一種是設備 出現故障，若是，則結束，若否，則返回開始。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，並不用以限制本實用新型，凡在本 實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型 的保護範圍之內。
權利要求1.一種核電廠數位化控制系統電氣性能測試裝置，其特徵在於，包括主控裝置，存儲有測試程序用於根據測試程序發出測試指令和接收並處理相應的響應 信號；激勵信號產生裝置，用於接收主控裝置的指令產生激勵信號並將該激勵信號傳送至被 測對象；響應信號採集裝置，用於接收被測對象根據上述激勵信號而發出的上述響應信號並將 該響應信號傳送至主控裝置。
2.根據權利要求1所述的核電廠數位化控制系統電氣性能測試裝置，其特徵在於，還 包括獨立於主控裝置的FPGA模塊，用於檢測被測對象的反應速度及產生的上述響應信號 是否正確。
3.根據權利要求1所述的核電廠數位化控制系統電氣性能測試裝置，其特徵在於，主 控裝置包括人機接口裝置，用於供操作者操作以將控制指令傳送至主控裝置並顯示主控裝置的測 試數據信息。
4.根據權利要求3所述的核電廠數位化控制系統電氣性能測試裝置，其特徵在於，上 述人機接口裝置包括顯示器、滑鼠、鍵盤。
5.根據權利要求1所述的核電廠數位化控制系統電氣性能測試裝置，其特徵在於，還 包括系統I/O接口裝置，用於將上述激勵信號產生裝置產生的激勵信號傳送至被測對象、 或者將上述被測對象產生的響應信號傳送至主控裝置。
6 根據權利要求1所述的核電廠數位化控制系統電氣性能測試裝置，其特徵在於，上 述激勵信號產生裝置包括電流信號源、電壓信號源或開關信號源。
7.根據權利要求1所述的核電廠數位化控制系統電氣性能測試裝置，其特徵在於，上 述響應信號採集裝置包括電流信號採集機構、電壓信號採集機構或開關信號採集機構。
專利摘要本實用新型的主要目的在於提供一種核電廠數位化控制系統電氣性能測試裝置，以實現在核電廠數字儀控系統鑑定試驗中，全面獲取核電廠數字儀控系統的電氣性能參數並自動對所獲取數據進行分析。核電廠數位化控制系統電氣性能測試系統包括主控裝置，存儲有測試程序用於根據測試程序發出測試指令和接收並處理相應的響應信號；激勵信號產生裝置，用於接收主控裝置的指令產生激勵信號並將該激勵信號傳送至被測對象；響應信號採集裝置，用於接收被測對象根據上述激勵信號而發出的上述響應信號並將該響應信號傳送至主控裝置；特殊模塊，用於檢測被測對象的反應速度及產生的上述響應信號是否正確。
文檔編號G05B23/02GK201780505SQ20102020564
公開日2011年3月30日 申請日期2010年5月27日 優先權日2010年5月27日
發明者孔海志, 徐宇航, 李興林, 李蕊, 邱建文 申請人:中科華核電技術研究院有限公司北京分公司;中國廣東核電集團有限公司