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【摘 要】论文通过对指令脉冲宽度的分析及其对DCS与TCS通讯的影响，提出了DCS侧指令脉冲宽度的修改方案，增强了二者通讯的可靠性，防止由于指令脉冲宽度设置过短而出现指令丢失。
【Abstract】The paper analyzes the pulse width of the instruction and its influence on the communication of DCS and TCS， and puts forward the modification scheme of pulse width of DCS side instruction， which enhances the reliability of the communication of the two， and prevents the instruction loss for the instruction pulse width is set too short.
【關键词】DCS；TCS；通讯；指令；脉冲宽度
【Keywords】DCS； TCS； communication； instruction； pulse width
【中图分类号】TK39 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2018）11-0173-02
1 问题描述
某电厂TCS侧有专门用于汽机控制的子组SGC、SLC等，子组由操纵员在DCS侧画面中进行相应的投入与退出操作，以实现对汽机的控制。目前，在1号机65号站DCS与TCS通讯中，DCS送TCS的指令脉冲宽度为2秒，但DCS与TCS的最长通讯周期约为3秒，如此可能导致DCS侧发出的脉冲指令丢失，致使TCS侧无法准确接收到DCS侧发出的脉冲指令。指令丢失严重影响通讯的可靠性和准确性，有可能导致TCS侧接收不到DCS侧的命令而使汽机的运行不受控，影响机组的稳定运行。
2 原因分析
电厂DCS与TCS通讯采用MODBUS通讯协议，其为请求应答机制，双方中需要一方作为MODBUS通信主站，另一方作为从站，主站向从站读数据和写数据的过程为：主站向从站请求读写需求，从站响应主站请求[1]。
如图1所示：TCS与DCS之间的通讯互为冗余，TCS侧有两对CM104通讯网关；DCS侧也有两对COM网关。冗余功能由双方共同管理，为并行冗余模式，即在两条通信链路上，数据的收发同时进行， DCS-A网关COM65A到TCS-A网关CM6A，DCS-B网关COM65B到TCS-B网关CM6B同时进行数据收发。DCS侧网关为主站，TCS侧网关为从站。DCS与TCS系统的通讯站各自兼顾各自冗余情况，冗余主站故障时从站自动切换成为主站。
电厂DCS与TCS之间的通讯总共使用了1、3、5、15、16等功能码，功能码1用于DCS读取TCS送过来的开关量，一条报文可以同时读取多个开关量；功能码3用于DCS读取TCS送过来的多个模拟量，也就是一条报文可以包含多个模拟量；功能码5用于DCS向TCS发送指令，一条指令一条报文，并且没有发指令的时候，功能码5的报文不循环发送的；功能码15用于DCS向TCS发送指令，可以一条报文同时发送多个指令，并且不断的循环发送；功能码16用于DCS向TCS发送模拟量指令，可以一条报文同时发送多个指令，并且不断的循环发送。
通过对3号机组通讯进行抓包分析，得到各报文传输时间：A列通讯周期为2.648秒，B列通讯周期为1.307秒。TCS侧西门子CM模块默认以A列为主，B列为辅。CM6A有延迟，但是不直接影响通讯，也不是链路等直接影响通讯的故障，所以通讯仍将以A列为主，即通讯周期为2.648秒。由于1号机组与3号机组的通讯机制、通讯设备均相同，3号机组的分析结果可以作为1号机组通讯周期约为3秒的依据。
DCS与TCS之间每一个通信点都有一个固定地址，DCS对TCS发送指令脉冲的过程即为DCS中将相应地址存储器中的数据写入TCS中对应地址存储器的过程。
目前指令脉冲的宽度设置为2秒，以最长通讯周期为3秒计，指令脉冲丢失过程如图2所示：
假设T1为最长通讯周期，即T1 为3秒，在通讯周期T1中，DCS侧在t0点发送网络报文，在滞后时间△t内DCS发出了对TCS的指令脉冲，即DCS中将相应的地址存储器置“1”并维持2秒。在T1周期内指令脉冲是在发出请求报文△t之后才到达，所以在T1周期内TCS中并不能接收到指令脉冲。当0s<△t<1s时，由于脉冲宽度为2秒加滞后时间△t小于通讯周期3秒，而T1周期从DCS中发出报文到接收到TCS侧的应答时间需要3秒，所以当T1通讯周期结束T2开始时，脉冲指令已经消失，即相应地址存储器内的值已置“0”，如此导致在T2周期内TCS侧依然接收不到DCS侧的指令脉冲，致使指令丢失。
3 改进方案
目前通讯周期延迟问题还在分析论证阶段，短期无法解决，所以将DCS侧指令脉冲宽度设置为2秒有可能造成指令丢失，将DCS侧的指令脉冲宽度修改为4秒，如此让脉冲宽度大于MODBUS的通讯周期，这样不论指令脉冲在何时出现，都可以保证在两个通讯周期内TCS侧接收到DCS侧指令。修改前后的指令脉冲通讯如图3和图4所示：
以上图4所示，将指令脉冲宽度修改为4秒可以确保DCS侧指令通讯到TCS侧，避免了指令的丢失，提高了通讯可靠性。同时，由于只是修改脉冲宽度，对系统不会造成其他负面影响，需要修改指令脉冲宽度的通讯点如表2所示。
【参考文献】
【1】湛缤纷.核电厂DCS与TCS系统接口方案应用优化：中国核科学技术进展报告（第四卷）——中国核学会2015年学术年会论文集第2册（核能动力分卷（上）），2016[C].北京：中国原子能出版社，2016.
【Abstract】The paper analyzes the pulse width of the instruction and its influence on the communication of DCS and TCS， and puts forward the modification scheme of pulse width of DCS side instruction， which enhances the reliability of the communication of the two， and prevents the instruction loss for the instruction pulse width is set too short.
【關键词】DCS；TCS；通讯；指令；脉冲宽度
【Keywords】DCS； TCS； communication； instruction； pulse width
【中图分类号】TK39 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2018）11-0173-02
1 问题描述
某电厂TCS侧有专门用于汽机控制的子组SGC、SLC等，子组由操纵员在DCS侧画面中进行相应的投入与退出操作，以实现对汽机的控制。目前，在1号机65号站DCS与TCS通讯中，DCS送TCS的指令脉冲宽度为2秒，但DCS与TCS的最长通讯周期约为3秒，如此可能导致DCS侧发出的脉冲指令丢失，致使TCS侧无法准确接收到DCS侧发出的脉冲指令。指令丢失严重影响通讯的可靠性和准确性，有可能导致TCS侧接收不到DCS侧的命令而使汽机的运行不受控，影响机组的稳定运行。
2 原因分析
电厂DCS与TCS通讯采用MODBUS通讯协议，其为请求应答机制，双方中需要一方作为MODBUS通信主站，另一方作为从站，主站向从站读数据和写数据的过程为：主站向从站请求读写需求，从站响应主站请求[1]。
如图1所示：TCS与DCS之间的通讯互为冗余，TCS侧有两对CM104通讯网关；DCS侧也有两对COM网关。冗余功能由双方共同管理，为并行冗余模式，即在两条通信链路上，数据的收发同时进行， DCS-A网关COM65A到TCS-A网关CM6A，DCS-B网关COM65B到TCS-B网关CM6B同时进行数据收发。DCS侧网关为主站，TCS侧网关为从站。DCS与TCS系统的通讯站各自兼顾各自冗余情况，冗余主站故障时从站自动切换成为主站。
电厂DCS与TCS之间的通讯总共使用了1、3、5、15、16等功能码，功能码1用于DCS读取TCS送过来的开关量，一条报文可以同时读取多个开关量；功能码3用于DCS读取TCS送过来的多个模拟量，也就是一条报文可以包含多个模拟量；功能码5用于DCS向TCS发送指令，一条指令一条报文，并且没有发指令的时候，功能码5的报文不循环发送的；功能码15用于DCS向TCS发送指令，可以一条报文同时发送多个指令，并且不断的循环发送；功能码16用于DCS向TCS发送模拟量指令，可以一条报文同时发送多个指令，并且不断的循环发送。
通过对3号机组通讯进行抓包分析，得到各报文传输时间：A列通讯周期为2.648秒，B列通讯周期为1.307秒。TCS侧西门子CM模块默认以A列为主，B列为辅。CM6A有延迟，但是不直接影响通讯，也不是链路等直接影响通讯的故障，所以通讯仍将以A列为主，即通讯周期为2.648秒。由于1号机组与3号机组的通讯机制、通讯设备均相同，3号机组的分析结果可以作为1号机组通讯周期约为3秒的依据。
DCS与TCS之间每一个通信点都有一个固定地址，DCS对TCS发送指令脉冲的过程即为DCS中将相应地址存储器中的数据写入TCS中对应地址存储器的过程。
目前指令脉冲的宽度设置为2秒，以最长通讯周期为3秒计，指令脉冲丢失过程如图2所示：
假设T1为最长通讯周期，即T1 为3秒，在通讯周期T1中，DCS侧在t0点发送网络报文，在滞后时间△t内DCS发出了对TCS的指令脉冲，即DCS中将相应的地址存储器置“1”并维持2秒。在T1周期内指令脉冲是在发出请求报文△t之后才到达，所以在T1周期内TCS中并不能接收到指令脉冲。当0s<△t<1s时，由于脉冲宽度为2秒加滞后时间△t小于通讯周期3秒，而T1周期从DCS中发出报文到接收到TCS侧的应答时间需要3秒，所以当T1通讯周期结束T2开始时，脉冲指令已经消失，即相应地址存储器内的值已置“0”，如此导致在T2周期内TCS侧依然接收不到DCS侧的指令脉冲，致使指令丢失。
3 改进方案
目前通讯周期延迟问题还在分析论证阶段，短期无法解决，所以将DCS侧指令脉冲宽度设置为2秒有可能造成指令丢失，将DCS侧的指令脉冲宽度修改为4秒，如此让脉冲宽度大于MODBUS的通讯周期，这样不论指令脉冲在何时出现，都可以保证在两个通讯周期内TCS侧接收到DCS侧指令。修改前后的指令脉冲通讯如图3和图4所示：
以上图4所示，将指令脉冲宽度修改为4秒可以确保DCS侧指令通讯到TCS侧，避免了指令的丢失，提高了通讯可靠性。同时，由于只是修改脉冲宽度，对系统不会造成其他负面影响，需要修改指令脉冲宽度的通讯点如表2所示。
【参考文献】
【1】湛缤纷.核电厂DCS与TCS系统接口方案应用优化：中国核科学技术进展报告（第四卷）——中国核学会2015年学术年会论文集第2册（核能动力分卷（上）），2016[C].北京：中国原子能出版社，2016.