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摘要：随着社会经济的高速发展以及群众日常生活水平的不断提升，社会各方面对于电力资源的需求正在逐步提升，而核电站作为目前提供电力的关键所在，已经受到了社会各界的重点关注，同时，核电站内部还蕴含着极大的辐射，稍有不慎就会引发极其严重的安全问题，而为了更好的解决核电机组当中DCS主从控制器在切换过后产生信号跳变的问题，就必须要对核电站DCS主从控制器展开深入分析。因此，文章首先对核电站DCS主从控制器切换后出现的问题加以明确;其次，对核电站DCS主从控制器的具体工作机制展开深入分析;在此基础上，提出信号跳变的解决措施。
关键词：核电站;DCS主从控制器;主从切换;信号跳变
引言：核电站的DCS，其主要分为非核级NC-DCS以及安全技术1E-DCS，而其中的非核级DCS虽然与核安全之间没有太大关系，但却与整个核电站的内部调节、具体操作以及监视等重要功能之间有着极其紧密的联系，甚至还涉及到了200个左右的工艺系统，而DCS控制器如果产生了异常的信号跳变情况，就会对机组运行的稳定性以及可靠性产生十分严重的影响。
1、核电站DCS主从控制器切换后出现的问题
在核电站DCS现场控制站内部的控制器，其在增量下装过后进行了主从切换，而在切换完成后辅助给水系统当中的部分信号就产生了跳变的问题，最终导致辅助给水系统当中所涉及到的阀门以及水泵的运行状态出现较为严重的跳变。而在这一问题出现过后，工程方就应当及时对控制器的软件组态展开深入分析，并且在采用逻辑追溯方式进行深入调查后可以明显看出，其中设备所产生的跳变问题，主要就是由某一个逻辑中间运算结果，从原本的1跳变为了0，辅助给水系统当中通常会拥有自锁逻辑图纸，而这部分逻辑产生的最终输出信号这就是产生跳变问题的中间运算结果。因此，DCS供应商就必须要根据相应的上游设计图纸，在核电站的现场控制站当中设计出与之对应的自锁逻辑，而这种逻辑组态在自锁信号为脉冲信号的前提下，当信号消失时，自锁状态就会维持，自锁结果则会产生变化，这种变量值出现的跳变也很容易引发设备控制指令出现转变。
2、核电站DCS主从控制器的具体工作机制
（1）掉电保护机制
核电站DCS主从控制器单元，其在实际运转过程中，有一些重要的数据信息需要及时进行保存，并且还要求在系统掉电等问题出现时，这些数据信息仍旧可以保持原本状态，这就需要在模块内部进一步设置出具有掉电保护作用的电路，使得数据信息能够保存在功耗相对较低的SRAM，并提供出重要的后备电池供电功能。而在控制站的具体算法当中，在对变量进行定义的过程中，会采用关键词Retain来定义保留型变量，并且其也会被直接当做Retain变量，而控制器的实际运转过程中，Retain型变量就会在定期的SDRAM当中进一步转存为SRAM当中，实现更加优质的掉电保护。
（2）增量下装机制
这种增量下装，其主要就是指核电站控制站当中，利用组态工具将那些经过修改的程序有效下装在主控制器当中，确保主控制器能够实现更加全面的无扰下装。然而，站在从机的角度上来看，其却并非无忧下装，而在主机下装完毕过后，从机就会将原本的数据信息丢弃，并与主机同步新程序，按照变量的初始值数以及全新的工程逻辑，展开稳定的运算。同时，在运算20个周期过后，就可以在主机中同步相应的SRAM中所存在的Retain变量，而针对那些非Retain区域当中的值数，从机就可以根据目前的实际运算结果来继续进行运算。
（3）冗余热备以及主从切换
根据HOLLiAS-N平台为基础的核电站非核级DCS现场控制站当中，其通常会采用一对NM203当做控制器当中关键的模块，而这两个控制器当中，所采取的都是准备同步运算的方式，从而实现更加优异的无忧切换，简单来说，就是两个控制器来同时进行控制以及运算，并且在基本的控制运算周期当中，也必须要保持同步状态，从而确保这两个控制器的积累运算值能够与事件变量保持一致，但所得出的却只有一个输出运算结果。同时，在核电站DCS主从控制器当中，还应当设计出独立的硬件看门狗电路，这种电路能够对控制器的基本运行状态展开全面监视，而一旦其中的任何一项任务内容产生了异常，就会产生主从切换的现象，原本的主机会降为从机，原本的备份机也会提升为主机，而在新的备份集当中，还会抛弃以往的运算数据信息以及程序。
3、核电站DCS主从控制器切换后信号跳变的解决措施
（1）信号跳变的解决措施
在对核电站DCS主从控制器切换后所产生的信号跳变问题进行解决时，可以看出其中的OR以及AND逻辑仍旧处于系统通用的运算功能当中，其并没有被进一步定义为Retain型，并且具体的输出状态，也仅仅只能够停留在运行内存的SDRAM当中，而即便将ASGL38D02进一步定义为Retain变量，但在從机利用内部默认值展开第一周期运算过后，这一ASGL38D02值也会受到从机运算的影响，得到无自锁的值0覆盖模式，这就需要积极探索其他的解决措施。而经过不断的研究后可以看出，新组态方案当中所涉及到的逻辑属于一种具备着较强可行性的自锁逻辑内容，在具体的自锁逻辑当中，其将原本的ASGL38D02值进一步定义成了Retain型变量，还可以将原本的逻辑自锁信号线进行拆分处理，采用ASGL38D02进行更好的替代，这样就能够确保修改完毕后，采用一个Retain型变量就能够保证ASGL38D02其处在自锁状态。而核电站控制器在主从切换完毕后，从机也可以通过主机当中所获取的变量，找寻出原本的自锁状态，进一步解决信号跳变等严重问题。
（2）问题的拓展排查
由于核电站DCS主从控制器切换过后，其所产生的信号跳变问题的影响较为严重，工程方就应当对出现问题的机组来展开针对性的研究以及调查，而在调查过后发现这种类型的自锁逻辑，其在多个逻辑页以及多个站中同样存在。同时，原本那些需要进一步定义成Retain型变量也并没有进行处理，比如微分算法、RS触发器以及累积技术功能块等，如果这部分内容并没有被定义成Retain型，在控制器增量下装或是控制器主从切换过后，就会导致控制器在控制方面存在着不连续性，甚至还会出现较为严重的信号时间。因此，这就需要对这一隐患展开全方位的排查，进一步明确核电站事件机组当中可能存在的问题以及具体排查范围，整体工作量相对较大。
（3）问题的反思优化
通过对于核电站DCS主从控制器切换过后产生的信号跳变问题，在进行处理以及研究的过程中，发现这一问题的产生虽然与增量下装机制之间存在着较为稳定的联系，但其完全可以通过科学合理的规范以及组态进行避免，为了进一步避免这种问题出现，工程方就必须要求DCS厂家在具体的内部组态设计当中，进一步明确对于逻辑的组态要求内容。同时，由于这种问题还具备较为显著的隐蔽性，在相应的测试程序当中，还并没有任何一种测试方式可以完全覆盖或是找寻出这种组态错误，这种错误内容也会从工厂内部直接带入到核电站的控制现场当中，因此，这就需要在工厂测试阶段中引入必要的逻辑测试内容，以此来保证DCS主从控制器的整体质量。
结论：在核电站的运转过程中，DCS主从控制器在主从切换后所产生的信号跳变问题，对于整体核电站的工作效率以及工作质量都会产生一定程度的影响。因此，这就需要针对这一问题展开深入分析，而出现信号跳变问题也代表着核电站在DCS方面的工作经验仍然需要继续积累，所以，必须要采取针对性措施进行解决，并对问题展开拓展排查以及反思改进，以此来促进核电站的可持续发展。
西门子电站自动化有限公司 210000
关键词：核电站;DCS主从控制器;主从切换;信号跳变
引言：核电站的DCS，其主要分为非核级NC-DCS以及安全技术1E-DCS，而其中的非核级DCS虽然与核安全之间没有太大关系，但却与整个核电站的内部调节、具体操作以及监视等重要功能之间有着极其紧密的联系，甚至还涉及到了200个左右的工艺系统，而DCS控制器如果产生了异常的信号跳变情况，就会对机组运行的稳定性以及可靠性产生十分严重的影响。
1、核电站DCS主从控制器切换后出现的问题
在核电站DCS现场控制站内部的控制器，其在增量下装过后进行了主从切换，而在切换完成后辅助给水系统当中的部分信号就产生了跳变的问题，最终导致辅助给水系统当中所涉及到的阀门以及水泵的运行状态出现较为严重的跳变。而在这一问题出现过后，工程方就应当及时对控制器的软件组态展开深入分析，并且在采用逻辑追溯方式进行深入调查后可以明显看出，其中设备所产生的跳变问题，主要就是由某一个逻辑中间运算结果，从原本的1跳变为了0，辅助给水系统当中通常会拥有自锁逻辑图纸，而这部分逻辑产生的最终输出信号这就是产生跳变问题的中间运算结果。因此，DCS供应商就必须要根据相应的上游设计图纸，在核电站的现场控制站当中设计出与之对应的自锁逻辑，而这种逻辑组态在自锁信号为脉冲信号的前提下，当信号消失时，自锁状态就会维持，自锁结果则会产生变化，这种变量值出现的跳变也很容易引发设备控制指令出现转变。
2、核电站DCS主从控制器的具体工作机制
（1）掉电保护机制
核电站DCS主从控制器单元，其在实际运转过程中，有一些重要的数据信息需要及时进行保存，并且还要求在系统掉电等问题出现时，这些数据信息仍旧可以保持原本状态，这就需要在模块内部进一步设置出具有掉电保护作用的电路，使得数据信息能够保存在功耗相对较低的SRAM，并提供出重要的后备电池供电功能。而在控制站的具体算法当中，在对变量进行定义的过程中，会采用关键词Retain来定义保留型变量，并且其也会被直接当做Retain变量，而控制器的实际运转过程中，Retain型变量就会在定期的SDRAM当中进一步转存为SRAM当中，实现更加优质的掉电保护。
（2）增量下装机制
这种增量下装，其主要就是指核电站控制站当中，利用组态工具将那些经过修改的程序有效下装在主控制器当中，确保主控制器能够实现更加全面的无扰下装。然而，站在从机的角度上来看，其却并非无忧下装，而在主机下装完毕过后，从机就会将原本的数据信息丢弃，并与主机同步新程序，按照变量的初始值数以及全新的工程逻辑，展开稳定的运算。同时，在运算20个周期过后，就可以在主机中同步相应的SRAM中所存在的Retain变量，而针对那些非Retain区域当中的值数，从机就可以根据目前的实际运算结果来继续进行运算。
（3）冗余热备以及主从切换
根据HOLLiAS-N平台为基础的核电站非核级DCS现场控制站当中，其通常会采用一对NM203当做控制器当中关键的模块，而这两个控制器当中，所采取的都是准备同步运算的方式，从而实现更加优异的无忧切换，简单来说，就是两个控制器来同时进行控制以及运算，并且在基本的控制运算周期当中，也必须要保持同步状态，从而确保这两个控制器的积累运算值能够与事件变量保持一致，但所得出的却只有一个输出运算结果。同时，在核电站DCS主从控制器当中，还应当设计出独立的硬件看门狗电路，这种电路能够对控制器的基本运行状态展开全面监视，而一旦其中的任何一项任务内容产生了异常，就会产生主从切换的现象，原本的主机会降为从机，原本的备份机也会提升为主机，而在新的备份集当中，还会抛弃以往的运算数据信息以及程序。
3、核电站DCS主从控制器切换后信号跳变的解决措施
（1）信号跳变的解决措施
在对核电站DCS主从控制器切换后所产生的信号跳变问题进行解决时，可以看出其中的OR以及AND逻辑仍旧处于系统通用的运算功能当中，其并没有被进一步定义为Retain型，并且具体的输出状态，也仅仅只能够停留在运行内存的SDRAM当中，而即便将ASGL38D02进一步定义为Retain变量，但在從机利用内部默认值展开第一周期运算过后，这一ASGL38D02值也会受到从机运算的影响，得到无自锁的值0覆盖模式，这就需要积极探索其他的解决措施。而经过不断的研究后可以看出，新组态方案当中所涉及到的逻辑属于一种具备着较强可行性的自锁逻辑内容，在具体的自锁逻辑当中，其将原本的ASGL38D02值进一步定义成了Retain型变量，还可以将原本的逻辑自锁信号线进行拆分处理，采用ASGL38D02进行更好的替代，这样就能够确保修改完毕后，采用一个Retain型变量就能够保证ASGL38D02其处在自锁状态。而核电站控制器在主从切换完毕后，从机也可以通过主机当中所获取的变量，找寻出原本的自锁状态，进一步解决信号跳变等严重问题。
（2）问题的拓展排查
由于核电站DCS主从控制器切换过后，其所产生的信号跳变问题的影响较为严重，工程方就应当对出现问题的机组来展开针对性的研究以及调查，而在调查过后发现这种类型的自锁逻辑，其在多个逻辑页以及多个站中同样存在。同时，原本那些需要进一步定义成Retain型变量也并没有进行处理，比如微分算法、RS触发器以及累积技术功能块等，如果这部分内容并没有被定义成Retain型，在控制器增量下装或是控制器主从切换过后，就会导致控制器在控制方面存在着不连续性，甚至还会出现较为严重的信号时间。因此，这就需要对这一隐患展开全方位的排查，进一步明确核电站事件机组当中可能存在的问题以及具体排查范围，整体工作量相对较大。
（3）问题的反思优化
通过对于核电站DCS主从控制器切换过后产生的信号跳变问题，在进行处理以及研究的过程中，发现这一问题的产生虽然与增量下装机制之间存在着较为稳定的联系，但其完全可以通过科学合理的规范以及组态进行避免，为了进一步避免这种问题出现，工程方就必须要求DCS厂家在具体的内部组态设计当中，进一步明确对于逻辑的组态要求内容。同时，由于这种问题还具备较为显著的隐蔽性，在相应的测试程序当中，还并没有任何一种测试方式可以完全覆盖或是找寻出这种组态错误，这种错误内容也会从工厂内部直接带入到核电站的控制现场当中，因此，这就需要在工厂测试阶段中引入必要的逻辑测试内容，以此来保证DCS主从控制器的整体质量。
结论：在核电站的运转过程中，DCS主从控制器在主从切换后所产生的信号跳变问题，对于整体核电站的工作效率以及工作质量都会产生一定程度的影响。因此，这就需要针对这一问题展开深入分析，而出现信号跳变问题也代表着核电站在DCS方面的工作经验仍然需要继续积累，所以，必须要采取针对性措施进行解决，并对问题展开拓展排查以及反思改进，以此来促进核电站的可持续发展。
西门子电站自动化有限公司 210000