用于调试核动力装置控制系统的半实物仿真系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及核动力装置领域，具体涉及一种用于调试核动力装置控制系统的半实物仿真系统及方法。
【背景技术】
[0002]核动力装置是以核燃料代替普通燃料，利用核反应堆内核燃料的裂变反应产生热能并转变为动力的装置。核燃料在核动力装置的反应堆中产生裂变反应，释放巨大能量，被不断循环的冷却水吸收，后者又通过蒸汽发生器将热量传给第二个回路中的水，使之变为蒸汽后到汽轮机中做功。参见图1所示，核动力装置控制系统包括控制台8、控制器9、执行机构(如栗、阀门等)和信号采集装置7。核动力装置控制系统的工作原理是通过调节入口处阀门的开度，实现热交换器内的水位调节，具体过程为:控制台8设定到自动控制，并将自动控制指令发送给控制器9 ;控制器9接受到自动控制指令，根据信号采集装置测量7的热交换器中的水位信号、以及阀门的阀位测量信号驱动阀门，使热交换器内的水位发生变化，从而实现核动力装置正常运行。
[0003]为了保证核动力装置控制系统能够精确控制核动力装置，必须对核动力装置控制系统进行调试。目前调试核动力装置控制系统的方法是:模拟信号源，从控制器的外部向其输入电流，并改变电流值的大小，通过检查控制器的输出电流验证控制器的控制功能。这种开环调试方法只能逐一检查每个控制器对执行机构的控制能力，无法同时验证执行机构的执行能力，即无法调试核动力装置控制系统的逻辑控制功能和过程控制功能:逻辑控制功能是指控制器控制执行机构启停的能力；过程控制功能是指控制器控制执行机构性能的能力，具体指控制器对阀门开度，栗转速等信号的调节。
【发明内容】
[0004]针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种用于调试核动力装置控制系统的半实物仿真系统及方法，运用闭环调试方法，实现对核动力装置控制系统的逻辑控制功能、过程控制功能的调试。
[0005]为达到以上目的，本发明采取的技术方案是:一种用于调试核动力装置控制系统的半实物仿真系统，核动力装置控制系统包括信号采集装置、控制台、控制器和驱动放大电路；信号采集装置分别与控制台、控制器相连，控制台分别与控制器、驱动放大电路相连，控制器与驱动放大电路相连；
[0006]所述半实物仿真系统包括栗阀模拟装置、信号输入机柜、网络交换机、试验控制台、信号输出机柜、相序检测与继电器柜，栗阀模拟装置、相序检测与继电器柜分别与信号输入机柜连接；信号输入机柜、信号输出机柜和试验控制台均通过网络交换机进行以太网通信；
[0007]所述半实物仿真系统调试核动力装置控制系统时，将信号输出机柜与信号采集装置连接，将栗阀模拟装置分别与控制台、控制器连接，将相序检测与继电器柜与驱动放大电路连接；
[0008]栗阀模拟装置和相序检测与继电器柜分别采集核动力装置控制系统输出的模拟量信号输入至信号输入机柜，信号输入机柜将模拟量信号转换为数字量信号后，通过网络交换机传输至试验控制台；试验控制台对数字量信号进行处理得到新的数字量信号，并将新的数字量信号通过网络交换机传输至信号输出机柜；信号输出机柜将新的数字量信号转换为新的模拟量信号、并输出至核动力装置控制系统的信号采集装置。
[0009]在上述技术方案的基础上，所述模拟量信号包括电阻信号、电流信号、开关信号和频率信号。
[0010]在上述技术方案的基础上，所述栗阀模拟装置为型号是JXZZ-400的电动执行机构或者型号是JXZJ-30的电动执行机构。
[0011]在上述技术方案的基础上，所述信号输入机柜包括转接机柜和第一调试机柜，转接机柜包括5个信号转接箱和1个自动切换箱；第一调试机柜包括1个VME机箱和3个信号调理箱；转接机柜中的信号转接箱、自动切换箱均与第一调试机柜中的信号调理箱连接，所有的信号调理箱均与VME机箱连接。
[0012]在上述技术方案的基础上，所述信号输出机柜包括转接机柜和第二调试机柜，转接机柜包括5个信号转接箱；第二调试机柜包括1个VME机箱、3个信号调理箱、1个CPCI机箱；第二调试机柜中的VME机箱、CPCI机箱均与信号调理箱连接，信号调理箱与转接机柜中的的信号转接箱连接。
[0013]在上述技术方案的基础上，所述试验控制台包括仿真计算机、仿真管理计算机和通讯管理计算机，仿真计算机、仿真管理计算机和通讯管理计算机均通过网络交换机进行以太网通信。
[0014]—种采用半实物仿真系统调试核动力装置控制系统的方法，包括以下步骤:
[0015]S1、将信号输出机柜的各硬件针脚与核动力装置控制系统的信号采集装置进行连接，将栗阀模拟装置分别与核动力装置控制系统的控制台、控制器进行连接，将相序检测与继电器柜与核动力装置控制系统的驱动放大电路进行连接，转到S2 ;
[0016]S2、通过试验控制台设定对应信号输出机柜的各个硬件针脚的信号物理值，在信号输出机柜对应的硬件针脚上检测到模拟量信号后，说明核动力装置控制系统的信号源正常，转到S3 ；
[0017]S3、根据用户需求测试核动力装置控制系统的运行功能，运行功能包括控制台对栗阀模拟装置的控制功能、控制器对栗阀模拟装置的定值启停功能、核动力装置控制系统的过程控制功能中的至少一种。
[0018]在上述技术方案的基础上，S3中测试核动力装置控制系统的控制台对栗阀模拟装置的控制功能时，在控制台上设定栗阀模拟装置的开关状态，然后在控制台上观察显示的栗阀模拟装置的开关状态，若显示的开关状态与设定的开关状态相同，则证明控制台对栗阀模拟装置的控制功能正常，否则证明控制台对栗阀模拟装置的控制功能异常。
[0019]在上述技术方案的基础上，S3中测试核动力装置控制系统的控制器对栗阀模拟装置的定值启停功能时，在试验控制台上，将用于开启栗阀模拟装置的模拟信号数值设定至超过栗阀模拟装置的定值控制范围；在试验控制台上观察栗阀模拟装置显示的开关状态，若显示的开关状态为开启，则证明控制器对栗阀模拟装置的定值启停功能正常，否则证明控制器对栗阀模拟装置的定值启停功能异常。
[0020]在上述技术方案的基础上，S3中测试核动力装置控制系统的过程控制功能时，将栗阀模拟装置的一个阀门作为用于控制进水的入口阀门，另一个阀门作为用于调节气压的出口阀门；通过控制台手动调节栗阀模拟装置的入口阀门的开度，入口阀门的阀位信号以电流信号输入信号输入机柜；
[0021]信号输入机柜将电流信号转换成数字量信号、并通过以太网通讯网络传输至试验控制台计算新的数字量信号，即为口阀门的压力值；将新的数字量信号传输至信号输出机柜，信号输出机柜将压力值转换为电流信号后，通过信号采集装置输出至控制出口阀门的控制器；
[0022]控制器根据电流信号对栗阀模拟装置实施调节，改变栗阀模拟装置的出口阀门的开度，将出口阀门的开度形成电流信号输入至信号输入机柜；信号输入机柜将电流信号转换成数字量信号、并通过以太网通讯网络传输至试验控制台中显示；若试验控制台显示的数字量信号与新的数字量信号相同