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核电厂数字化仪控系统的发展及应用分析发布时间：2022-07-24T07:31:00.466Z 来源：《中国电业与能源》2022年5期3月作者：向贤兵[导读] 核电站的数字仪表控制系统控制着从常规岛到核岛的几乎所有的阀门、向贤兵中核检修有限公司福鼎分公司，福建宁德 355200摘要：核电站的数字仪表控制系统控制着从常规岛到核岛的几乎所有的阀门、开关和继电器。
数据在系统中集中显示、计算和处理，执行机构自动驱动，具有可靠性高、开放性、灵活性、协调性好、易于维护、完成控制功能等特点。
它是核电站的大脑、中枢神经系统、运行中心和安全屏障。
它是整个核电厂最关键、最核心技术的体现，是核电厂关键核心技术的载体，是大型核电设备现代化的重要标志，是核电厂四大关键成套设备之一。
本文论述了数字化仪表与控制系统，主要从系统的概念、特点、应用和未来发展趋势等方面，进一步分析了核电站数字化仪表与控制系统，可以促进核电站未来的发展，奠定坚实的基础，具有明显的实用研究价值和作用。
关键词：核电厂；数字化仪控系统；发展；应用；趋势引言：近年来，中国的综合国力显著提高，各行各业的发展步伐加快，尤其是核电站。
在发展过程中，数字化仪表控制系统是促进电厂稳定运行的关键因素，因此有必要做好定期检修工作，以保证核电厂的发展进程能够顺利推进。
但是，在系统的实际运行中，仍然有一些人不了解系统，运行过程不规范，导致该系统在核电厂的应用受到很大限制。
对此，我们应加强研究，深入分析，明确其未来发展模式，为保证核电站的长远发展提供依据。
1 数字化仪控系统概述1.1数字化仪控系统的概念数字化仪控系统是以计算机、网络通讯为基础的分布式控制系统的系统，它进一步引入和开发面向状态的诊断技术、智能化报警技术、数据库技术、符合人因工程要求的人机界面、先进的主控室等现代技术，并采用系统化的控制室功能分析和分配、操纵员作业分析等设计技术，以及面向核电厂运行安全状态的操作员支持系统包括智能诊断与智能报警为基础的计算机化操作规程等。
核电厂仪表与控制第一章：1.压水堆核电厂主要由核反应堆、一回路系统、二回路系统和其他辅助系统组成。
2.核电厂仪表与控制系统的功能可以归纳为三种：监视功能、控制功能、保护功能。
3.控制功能包括：1)反应堆控制系统：包括反应性控制、功率水平控制和功率分布控制。
2)蒸汽旁路排放控制系统：为了解决核岛和常规岛发生功率失配而设置的，它是功率控制系统的辅助系统，在常规岛发生短暂事故时，为了不使反应堆停堆，可将其功率由蒸汽旁路排放系统吸收。
3)稳压器压力和液位调节系统：为了调节维持一回路的工作压力不变，同时能保持一回路内水温和化学成分的均匀性。
4)蒸汽发生器水位调节系统：作用是保证使蒸汽发生器二次侧水位维持在整定值上，以便消除各种扰动，保证二回路系统的正常运行。
5)汽轮机调节系统：通过调节汽轮机进气阀对机组实施功率控制和频率控制等。
4.对安全级设备，必须制定清晰、完整、明确的技术规格书，在设计、制造、安装和运行的全过程都根据此规格书检查仪表及其供电设备。
第二章：1.自动控制是一门理论性很强的工程技术学科，自动控制原理是该学科的基础理论。
所谓自动控制就是在没有人直接参加的情况下，利用控制装置使被控制对象自动地按照预定的规律运行或变化。
2.如果系统的输出量与输入量之间不存在反馈，则叫做开环控制系统。
凡是系统输出量对控制作用能有直接影响的系统，都叫做闭环控制系统。
3.一般闭环控制系统：P94.阶跃相应的几个动态性能指标:调节时间Ts：也称为过度过程时间。
指响应曲线从输入信号开始，到最后进入偏离给定值的误差为±5%（或±2%）范围为Δ，并且不再越出这个范围的时间，记作Ts.调节时间是衡量控制系统快速性指标。
衰减比n和衰减率φ：衰减比表示振荡过程衰减的程度，是衡量过度过程稳定程度的动态指标。
5.前馈控制的原理是：当系统受到扰动时，立即从扰动作用取得信息，并以此通过控制器产生控制作用，以消除扰动时被控制量的影响。
核电站仪控系统自动化的综合分析赵忻(国核工程有限公司，上海市200233)应用科技B商要]在总结不同时期核电站杈表控制系统应用特点的基础上，以两座典型的核电站全数字化仪控系统为例，结合核电站仪控系统的特点及设计准则，进行详细的系统结构和功能分析，并论进了核电站数字化仪控系统的发展趋势。
c关壹毫词]核电站；数字化；仪表与控制系统1核电站仪控系统自动化的发展过程核电站仪控自动化的发展大致可分为模拟控制、部分数字化与全数字化3个阶段。
1．1模拟控制核电站控制系统以运算放大器为基础的功能元件；爱及继电器等硬逻辑电路来控制。
主控制室采用模拟控制操作器与显示器、控制开关与按钮，系统所需要的仪表器件数量多，运行操作管理和维护工作任务重。
12以梗j删空制和数字控制混合运用的控制系统这～类的主要模式是模拟保护加部分数字控制与数字保护加模拟控制两种形式。
数字控制主要依托大规模集成电路为基础的数字技术、网络通信技术、CR T显示技术等。
利用这些先进技术形成模拟控制、逻辑控制以及系统保护等综合考虑的网络型分散控制系统，特点是系统所需仪表数量大为减少，大量采用硬件和软件自诊断技术、冗余技术，提高了系统运行可靠性，采用网络通信技术，使系统数据管理更加科学和方便。
13全数字化控制系统全数字式控制系统不仅在常规岛、B O P采用数字技术，而且在核岛部分涉及核安全保护系统等也都采用数字化的控制技术，同时，高级的人胡接口技术、光纤网络技术等新近发展起来的各项技术合理地构成了新一代核电站I&C系统。
全数字化仪表发展的初级阶段，只解决了核电站的仪表更额、控制的准确度与备品备件问题，即只是硬件设备的升级；随后需进行的是利用计算机技术与已有的核电运行经验与数据，实现协调控制和优化控制策略，开发基于知识规Ⅲ0或神经网络理论的、具有诊断能力的智能化报警系统：最终使核电站的仪表与控制完全基于一体化的硬件技术、—体化的软件技术、计算机引导的操作规程，满足认知科学、知识工程与人因工程原则的要求。
核电数字化仪控远程智能运维系统的应用分析摘要：数字化仪控在核电厂中的应用操作，为现有工作人员提供了信息资讯，也保证了核电厂的有效运作。
在核电厂数字化仪控系统之中，通讯网络是最为核心的部分，为控制系统的落实推进和工作执行带来了数据支撑保障，也促进了管理升级。
本文结合我国常见的核电厂数字化仪控系统的通讯网络结构，对其中的工作状态和工作模式进行了综合的分析，以求加快通信网络升级，保证核电厂工作的稳定性和高效性。
关键词：核电厂；数字化仪控系统；远程智能运维引言:在当前的发展阶段，我国核电厂的仪控系统逐渐开始使用数字化的仪控装置，同时在数字化仪控系统结构之中，通信网络系统占据了较为重要的地位，为后期的系统控制和相互的控制站之间的数据信息管控分析提供了重要的工作基础。
在核电厂仪控系统操作中，设定了安全级以及非安全级两种，安全级系统需要具备多种安全操作功能结构，为此对于系统仪器设备的基础性能以及仪控设备的安全操作管理有着较高的管理基本要求。
通信网络作为当前数字化仪控系统的核心内容，在安全级数字化仪控系统中的作用逐渐地凸显。
为此就需要保证通信网络的功能多元化，以适应不同的故障问题以及安全管理基础要求，这也是保证通信网络安全有效的基础原则。
一、核电数字化仪控系统的相关概述核电数字化仪控系统是整个核电厂的核心系统，是保证核电站安全稳定运行的基础操作体系和工作项目。
运维管理作为核电站生命周期稳定的工作核心和基础，是保证核电站安全操作的管理基础手段。
随着新型核电站建设管理的不断加强，通过对已有核电站的不断优化和转型，核电站已经逐渐依托数字化仪控系统构建出了核电站的运行操作，实现了系统的控制和保护。
数字化仪控系统的产品内容也是因为规模化的集成电路信息资料的应用，智能化发展管理要求的提升，核电数字化仪控系统的工作方式不断升级。
传统人为的修订和优化模式，已经不能适应核电数字化仪控系统维护操作管理要求，因此全面优化维修技术和运维工作方式就显得尤为必要。
图册(文件)编号内部共1册 第1册版次：A秦山核电厂扩建项目（方家山核电工程）工 程 号 0706子项号或系统号设 计 阶 段 施工图设计工 种 仪控图册(文件)名称 系统逻辑图制图细则图册(文件)序号批 准中国核电工程有限公司国家甲级设计证书编号：010003-sj二○○八年十二月系统逻辑图制图细则审 批:审 定:审 核:校 核:编 制:会签：目录1目的与适用范围 (4)2参考标准和程序 (4)3逻辑图定义 (4)4逻辑图的用途 (4)5逻辑图的内容 (4)6逻辑图册的一般格式 (5)7逻辑图的表示方法 (5)7.1逻辑图制图的一般规定 (5)7.2逻辑图表示区域划分 (7)7.3图签 (16)8逻辑图功能的拆分原则和方法 (17)8.1逻辑图功能拆分原则 (17)8.2不同安全级别的逻辑划分 (17)8.3不同安全级别信号的信号传输 (17)9逻辑图组合报警拆分原则和方法 (18)9.1逻辑图组合报警拆分目的 (18)9.2适用范围 (18)9.3拆分原则 (18)9.4报警拆分方法 (18)10报警信号的等级及含义 (20)11设备的功能标识 (20)12系统逻辑图的图形符号 (23)13附件清单 (35)1目的与适用范围本细则规定了秦山核电厂扩建项目系统逻辑图的设计要求、出图格式、内容及深度，用于规范逻辑图的编制。
2参考标准和程序GB4728 《电气图用图形符号》ENGF-202 《设备功能标识》ENGF-305 《平面图和设计图的绘制》ENGF-306 《文件编码系统》ENGF-404 《系统手册-定义与内容》ENGF-407 《系统逻辑图绘制的基本规则》ENGF-419 《报警处理》CNPE-FJ-1-DMB-207 《工程文件封面及内容格式规定（B版）》方家山电气设备分级原则方家山电气设备分级清单3逻辑图定义系统逻辑图：是一种用符号和框图形式表示某一系统的控制逻辑的示意图。
4逻辑图的用途系统逻辑图主要用于：— 描述系统内执行机构的控制、监测、保护有关的逻辑动作，以及所产生的信息（这些信息构成系统控制的逻辑部分）；— 详细描述不同系统之间的信息交换（用于确定接口）。
CPR1000核电厂逻辑图与模拟图设计研究陈卫华吕爱国黄伟军【摘要】摘要：针对CPR1000核电机组没有成熟的逻辑图与模拟图设计规则这一问题，在研究SAMA图与梯形图的基础上，结合系统设计，提出了一套适用于CPR1000机组的仪控设计制图规则。
以闭路冷却水系统为例，通过分析工艺需求、设计原则，确定了相关设备的控制逻辑；结合设计流程，最终形成了工艺系统的逻辑图与模拟图。
整个制图过程验证了该设计规则的可行性，对今后同类机组的仪控设计具有一定的指导意义。
【期刊名称】自动化仪表【年(卷),期】2016(037)006【总页数】5【关键词】CPR1000 仪控系统闭路冷却水系统DCS 逻辑图模拟图工程组态图梯形图0 引言目前，国内外设计院对于仪控系统的设计，已有成熟的SAMA图[1-2]或者梯形图[3]，其中最典型的有时序图[4]、梯形图[5]、功能图等设计[6]，国内各大设计院现在仍然使用这些方法。
由于CPR1000核电机组在国内设计起步较晚，对于仪控系统设计在逻辑、顺控等方面的制图方法尚没有成熟的规则可以遵循。
本文在研究SAMA图与梯形图的基础上，结合工作中的闭式冷却水系统(systéme d'eau de refroidissement fermé,SRI)设计，形成了一套适用于CPR1000机组的仪控设计制图规则。
本文以闭路冷却水系统为例，通过分析工艺需求、设计原则，确定了相关设备的控制逻辑；结合设计流程，最终形成了工艺系统的逻辑图。
整个制图过程验证了该设计规则的可行性，对今后同类机组的仪控设计具有一定的指导意义。
1 LD/AD的内容与用途①逻辑图(logic diagram,LD)是一种用符号形式表示某一系统或者设备的仪表控制逻辑示意图，是设计者逻辑思维的一种书面表达形式。
它主要用于控制器、传感器、执行机构之间的逻辑功能和对有关系统数据的逻辑处理(报警、指示器、通断数据、计算机等)，以及与其他系统交换的逻辑信号。
核电厂仪控系统纵深防御和多样性设计发布时间：2021-04-06T07:53:05.731Z 来源：《建筑学研究前沿》2021年1期作者：车蕴涛[导读] 对系统进行多样化设计，使核电厂安全运行的同时，还提高了经济性，设备的故障发生率降低。
福建福清核电有限公司福建福清 350300摘要：在核电厂安全管理活动中，需要严格按照纵深防御与多样性准则进行，在对仪控系统实施管理中，也要坚持这个原则。
按照NUREG/ CR 6303准则，对核电厂仪控系统进行纵深防御设计中要实现多样性。
这就需要在设计的过程中严格按照纵深防御与多样性准则进行，对系统设备进行多重屏障设置，使核电厂的安全性能大大提高，对潜在故障也可以起到一定的防御作用。
本论文着重于研究核电厂仪控系统纵深防御和多样性设计。
关键词：核电厂；仪控系统；纵深防御；多样性；设计引言：核电厂中，要将安全管理工作做到位，就要严格按照纵深防御与多样性准则开展安全活动，做到安全防御到位，即便仪器设备运行的过程中产生故障，也可以采取科学有效的措施对故障准确定位，对故障进行分析，采取必要的补偿措施或者纠正措施[1]。
在设计仪器控制系统以及各项设备的运行中，都需要严格按照纵深防御准则进行，采取多样化的保护措施，防止由于厂内设备运行中产生故障、故障人员的操作不当或者受到厂外事件的影响导致各种瞬变，能够对运行事件提前预防，如果发生事故可以及时处理。
一、仪控系统结构的分析核电厂的仪控系统主要包括两个部分，使用数据通信网络隔开。
在数据通信网络上安装有人机接口系统设备，主要为电厂控制服务器、控制室以及设备运行服务器等等[2]。
其中，服务器所发挥的主要功能是对采集的数据信息进行处理、存储并做好记录；控制室所发挥的主要作用是提供控制设备和显示设备，其中控制设备包括安全级的控制设备和非安全级的控制设备，结合使用显示设备，必要的操作功能就可以实现，还能发挥显示功能和报警功能。
工艺接口设备和控制设备都安装在数据通信网络的下方，反应堆保护系统安装在数据通信网络的中间，主要发挥反应堆停堆功能、安全级数据显示功能和ESF功能。
核电厂数字化仪控系统结构比较分析摘要：自中国改革开放以来，中国的经济与科学技术飞速发展。
随着“十二五”核电的快速发展，以及“十三五”核电走出去的规划顺利进行，核电仪控系统也经历了长足的发展与进步。
本文回顾了国内核电厂仪控系统的发展历程，对国内核电厂的实际情况进行了总结，对核电厂仪控系统结构进行对比分析，从中提出在核电厂设计和应用这类系统时需要注意的问题。
关键字：核电厂；数字化仪控系统；比较分析前言：从经济与效率方面来看，在新建设的核电厂中一般会采用数字化仪控系统。
这是因为数字化仪控系统具有良好成熟性、更高的可靠性与安全性。
同时数字化仪控系统在核电厂这个行业中也做出了巨大的贡献。
仪控系统的性能与设计水平的高低对于核电厂机组的安全与可靠有着密不可分的关系。
核电厂包括核岛与常规岛两个部分，在进行仪控系统的选型时需要特别注意，不可以将两个部分混为一谈，需要将两部分区别对待。
这是出于对安全问题和经济问题的考虑。
本文对于早期的核电厂仪控系统进行了介绍，将国内新建核电厂数字化的仪控系统的结构进行了对比分析，从中提出在核电厂数字化仪控系统设计过程中需要注意的一些问题。
1.数字化仪控系统概述1.1数字化仪控系统一般结构将一个数字化仪控系统的整体结构可以划分为四个层次，因为在目前的核电厂数字化仪控系统应用中，四层更具有一定的代表性。
划分的目的是因为信息在传输过程中容易出现丢失的风险，信息一旦出现丢失问题，对于整体系统都将出现不小的影响以及严重的后果。
从设计的角度来说，对系统进行分层划分也有利于仪控技术设备更趋于标准化。
在整体结构分层中，第一部分是过程级和现场级两个层次，第二部分是单元级和管理级两个层次。
过程级属于OSI的物理层，现场级属于OSI的数据链路层。
一般来说过程级与现场级在整个系统当中是作为最重要的部分。
仪控系统的实际过程以及更新都会在这两层中进行。
单元级属于OSI的网络层和输出层，管理级属于OSI的绘画层、表达层与运用层。
核电厂仪控逻辑图的总结
摘要：在核电厂，各专业的工程改造工作均会涉及逻辑图，工程师或运行人员
通过查看逻辑图和可以掌握系统的原理，准确判断引起故障的原因，进而采取正
确的措施，以保证机组安全运行。
关键词：核电仪控逻辑图
1．逻辑图的内容
逻辑图是一种用符号形式表示某一系统的控制逻辑的示意图。
系统逻辑图描
绘存在于传感器、控制器、执行机构之间的逻辑功能和对有关系统数据的逻辑处理，以及与其他系统和本系统其它部分交换的逻辑信号。
下列各项应在图中予以表示：
提供通/断信号的传感器；
操作员使用的控制手段；
传感器、执行机构、控制器等发出的通/断信号及其组合关系构成的控制逻辑；例如：许可功能；保护功能；控制开关功能；记忆功能；顺序控制功能等；
受控制逻辑影响的执行机构；
操纵员使用的通/断信号信息；
来自外部系统但涉及本系统的所有其他逻辑数据。
逻辑图主要用于描述系统内执行机构在控制、监测、保护有关的逻辑动作，
以及所产生的信息（这些信息构成系统控制的逻辑部分）；详细描述不同系统之
间的信息交换（用于确定接口）。
逻辑图可作为以下内容的输入：
仪控应用设计；
编制调试、运行等相关规程；
在发生运行故障或不可预期的暂态时，可作为确定故障原因的辅助手段。
2．逻辑图的一般格式
一个系统逻辑图通常以数张图纸的形式出现。
主要包括：
索引，列出系统逻辑图内各张图纸，标明每张图纸的页号、标题、最新版次；
各张图纸，通常按以下顺序排列：首先是通道A，然后是通道B（若有）；
逻辑图绘制的一般要求：
图纸应对安全分级、各冗余列、专用仪控设备处理的信息区分表示。
按照核电厂数字化仪控的技术特点，在图纸中明确指出信号的去向（KIC、BUP、KPR、LOC）；
图纸应清楚地表示各信号间逻辑关系，尽量避免多张图纸互相参照。
图纸应
能清楚地显示不同部件的性质，一个设备或接线端在逻辑图中只表示一次，以便
于与此设备或接线端的标识和接线。
逻辑图的图形如图2-1所示，可以横向或纵向布局。
逻辑图一般为A3 或A4
规格幅面，分以下几个部分：
（1）输入由传感器、控制装置、阈值和由其它处理过程来的逻辑处理信号，作为输入可分为两种，一种为本系统的输入，另一种为来自不同系统的信号输入。
内部连接：是同一系统文件中，信号处理所产生的数据；
外部连接：其它系统产生的数据；
来自传感器的输入。
区域①：符号表示上述所列的每种输入类型。
区域②：输入的标识和名称，标出逻辑1 表示的通/断状态。
（2）命令
区域③：命令说明。
当命令显示于KIC，BUP，KPR，LOC 等位置时，应在区域③进行说明，作为
命令标识的附属信息。
（4）逻辑处理
区域④：逻辑处理说明，包括逻辑门的输入输出，执行器。
（5）输出
区域⑤：输出标识，它们包括：输出到可接受逻辑信号执行机构的命令。
区域⑥：由逻辑通道提供、供运行人员使用的信息显示位置（如：KIC，BUP，KPR，LOC 等）。
（6）连接
区域⑦：说明需连接到其它地方进行处理的信息。
（7）图签
区域⑧：图签中给出了基本信息要求（图纸标题、系统、列、执行机构的安
全状态、版本、第几页/共几页），在此之外，还有合同商的公司（单位）名称栏和图号。
安全状态栏表示出执行器正常时的状态和故障（失去控制动力）时的状态。
备注栏，主要用于显示图中的补充、注释信息。
例如：执行器及其控制通道
是否需要定期试验，以及试验时执行器是否需要动作或隔离。
（8）其它
图中空白处的备注注意用于显示图中的补充、注释信息。
例如：执行器及其
控制通道是否需要定期试验，以及试验时执行器是否需要动作或隔离。
图2-1
3.基本逻辑图符号
逻辑图是由一些逻辑符号和一些简单的说明方框构成的。
逻辑符号一般是与门、或门、RS触发器及延时器组成。
常见的逻辑门标识如下：
（1）说明方框图1-3为说明方框的一个例子。
与图中按钮（TL）功能相类似
的还有选择开关（CC）、以及另一种按钮（TPL）。
另外，对于泵、阀门、风机
等也多是用说明框来描述其控制。
图3-1
（2）RS触发器 RS触发器的1、2是输入端，3、4是触发器的输出端。
其中
的3端是可有可无的，一般也很少用到。
在2端、即Set端置1时，输出端4输
出为1，3端为0；在2端变为0后，4端仍保持输出为1；直到1端有接受到逻
辑1信号后，4端为0，3端为1。
同RS触发器功能类似的还有一些其它的触发器，它们功能上大体相同，只是有些细微的差别。
（3）延时器延时器一般有三种：前延时、后延时、前后延。
（4）门逻辑
（5）过程变量的预值设定
总之，不论是运行人员还是工程改造人员，能够熟练识别逻辑图对于机组运
行情况和系统原理的掌握，对于电站存在问题的分析和解决均有着重要而基础的
作用。
参考文献：
[1]王黎泽，王云伟等.三代核电站仪控系统宏的仿真实现.工业控制计算机，2014，（5）
[2]李贤军，逻辑图表论，中央编译出版社，2005。
