华龙一号机组单电控电磁阀得电关气动执行机构逻辑模块的制作方法

本实用新型涉及控制系统逻辑构建技术领域,具体涉及一种用于华龙一号核电机组的单电控电磁阀得电关气动执行机构的逻辑构建。

背景技术：

驱动级功能模块位于DCS控制逻辑的最底层，是较高层逻辑(联锁、保护、画面显示)和被控对象之间的接口，是控制逻辑最基本的组成部分。然而DCS厂商配置的驱动级逻辑模块，一般底层采用程序代码设计，并非针对项目的特殊需求进行开发，且程序源代码不公开且不能根据核电项目的特殊要求进行二次开发，难以进行底层代码修改，因而与核电厂的设计需求难以匹配。

华龙一号核电机组工程常规岛驱动级功能模块设计的一个重要原则是：状态信号的数量应尽可能精简且准确反映设备的情况。核电厂常规岛的控制对象众多，从人因工程的角度分析，单个设备提供给运行人员的信息越精简准确，操作员越能及时做出准确的判断，避免操作员对多个状态信息进行综合判断后再进行操作，这是造成核电站误操作甚至发生安全运行事故的一个重要原因。驱动级功能模块设计的常规做法是设置双0故障和双1故障信号，也就是操作命令下达一定时间后，阀门既没有反馈全开也没有反馈全关(双0故障)，或者阀门既反馈全开也反馈全关(双1故障)。由于双0故障可以理解为开故障和关故障的总和，而双1故障出现的概率较小，且有可能会包含在执行机构故障信号中。过多的状态信息造成了不必要的干扰，不利于运行人员及时进行准确的操作。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种适用于华龙一号机组的单电控电磁阀得电关气动执行机构的精简化、准确化的逻辑模块。

为了达到上述目的，提供华龙一号机组单电控电磁阀得电关气动执行机构逻辑模块，包括：

指令处理模块、逻辑输出模块、状态提示模块和显示模块；和

所述指令处理模块输入端与外部的指令信息相连，经运算生成逻辑指令信息，发送至逻辑输出模块；和

所述状态提示模块接收逻辑输出模块和就地执行机构输出的状态信息并通过判断输出状态信号；和

所述显示模块接收由状态提示模块输出的状态信号和就地执行机构输出的状态信号；和

所述状态提示模块输出的状态信号由开故障信号、关故障信号和综合故障信号组成，所述就地执行机构输出的状态信号由全开信号和全关信号组成；和

所述的逻辑输出模块输出对象为得电关式执行机构，逻辑输出模块输出的开指令可对得电关式执行机构进行关操作，从而控制就地执行机构。

本实用新型状态提示模块处理生成的状态信号精简了功能模块的状态信号数量，不设置双0故障和双1故障信号，对于开关时间较短的单电控电磁阀得电关气动阀，不设置常规的开过程、关过程的显示功能，仅设置了全开、全关、开故障、关故障、综合故障信号。全开、全关信号直接来自就地的执行机构设备，不经过逻辑处理，充分保证原始信号的准确性。由逻辑运算产生的3个状态信号：开故障、关故障、综合故障信号，已经充分表述了阀门的故障状态，任何其它多余的状态信息，最终都归结为这三类故障状态，因此，精简化的状态信息更利于操作员准确判断阀门的故障原因。

优选的，显示模块接收就地执行机构的开状态信号和关状态信号，当开状态正常时，显示全开状态，当关状态正常时，显示全关状态。

优选的，状态提示模块包括RS触发器C3、RS触发器C4和或门H5，所述RS触发器C3的置位S端接收逻辑输出模块的开状态信息，复位R端接收就地执行机构开状态信息，RS触发器C3输出开故障信号；和所述RS触发器C4置位S端接收逻辑输出模块的关状态信息，复位R端接收就地执行机构关状态信息，RS触发器C4输出关故障信号；或门H5分别接入RS触发器C3和RS触发器C4的输出端，或门H5输出综合故障信号。

优选的，所述的指令处理模块输入端接入手动指令、自动指令、保护指令以及允许条件，指令处理模块内包括优先级判断子模块，按优先级判断子模块从所述保护指令、手动指令、自动指令中选出当前指令，根据当前指令和允许条件，通过逻辑运算产生指令信息并发送至逻辑输出模块。

优选的，所述的优先级判断子模块的逻辑顺序为保护指令优于手动指令，保护指令优于自动指令，手动指令和自动指令平级。

优选的，所述的指令处理模块输入端接入人机界面接口、自动指令、保护指令和允许条件，所述的人机界面接口上接入自动选择指令、手动选择指令、手动开指令和手动关指令，自动指令可接通自动开指令和自动关指令，手动指令可接通手动开指令和手动关指令。

优选的，指令处理模块中包括RS触发器C1和非门F1，RS触发器C1的置位S端接入自动选择指令，复位R端接入手动选择指令，RS触发器C1的输出端连接非门F1，RS触发器C1的输出端分别与自动开指令和自动关指令并联接入与门；和非门F1的输出端分别与手动开指令、手动关指令并联接入与门。

RS触发器C1输出端分别与自动开指令和自动关指令并联接入与门又可以理解为，RS触发器C1输出端与自动开指令并联到一与门上，RS触发器C1输出端与自动关指令并联到另一与门上。

同理，RS触发器C1输出端分别与手动开指令和手动关指令并联接入与门又可以理解为，RS触发器C1输出端与手动开指令并联到一与门上，RS触发器C1输出端与手动关指令并联到另一与门上。

优选的，所述的逻辑输出模块包括RS触发器C2，所述的RS触发器C2的置位S端连接指令处理模块逻辑运算后输出关指令信息，所述的复位R端连接指令处理模块逻辑运算后输出开指令信息，所述的RS触发器C2的输出端连接得电关电磁阀产生执行机构关指令。

优选的，所述指令处理模块包括RS触发器C1、与门Y1～Y6、或门H1～H4、非门F1～F3；RS触发器C1的置位S端接收自动选择指令，复位R端接收手动指选择令；非门F1的输入端连接RS触发器C1；与门Y1输入端接入手动开指令MOP和非门F1的输出端；与门Y2输入端接入RS触发器C1的输出端、自动开指令AOP；与门Y3输入端接入手动关指令MCL和非门F1的输出端；与门Y4输入端分别接入RS触发器C1的输出端和自动关指令ACL；或门H1输入端连接与门Y1的输出端和与门Y2的输出端；或门H2输入端连接与门Y3的输出端和与门Y4的输出端；非门F2的输入端为保护关命令PCL；非门F3的输入端为保护开命令POP；与门Y5输入端接入或门H1的输出端、允许开PEOP和非门F2的输出端；或门H3输入端接入保护开命令POP和与门Y5的输出端；与门Y6输入端接入或门H2的输出端、非门F3的输出端以及允许关PECL；或门H4输入端接入与门Y6和保护关命令PCL。

本实用新型结合华龙一号工程的工程实施，避免直接采用DCS厂商采用程序代码开发的黑匣子式的功能模块，使得驱动级逻辑可以根据华龙一号的工程需求进行定制设计。同时，模块化的设计方法，使得控制系统驱动级逻辑与较高层逻辑分解清晰，更易于核电厂全程控制程序的设计及阅读。

设计的华龙一号核电机组单电控电磁阀得电关气动执行机构驱动级功能模块，对于模块送出的设备状态信号进行了重新设计，精简化的设备状态信号的设计方法能够准确反映现场设备的情况，提供给运行人员准确的信息，减少不必要的信息反而引起的干扰，更有利于核电厂的安全可靠运行。

该功能模块由DCS系统最基本的通用运算模块搭建，适用于绝大多数国际、国内标准化的DCS系统，为所有后续华龙一号核电工程控制系统驱动级逻辑设计快速、可靠实施提供了重要的技术保障，为其它类型第三代核电的驱动级功能模块提供了一种可参考的实现方法。

应理解，在本实用新型范围内中，本实用新型的上述各技术特征和在下文(如实施方式)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一累述。

附图说明

图1是本实用新型的华龙一号机组单电控电磁阀得电关气动执行机构逻辑模块外部封装；

图2是本实用新型的华龙一号机组单电控电磁阀得电关气动执行机构逻辑模块内部逻辑；

其中：

AUTO 自动指令；

MAN 手动指令；

MOP 手动开；

MCL 手动关；

AOP 自动开；

ACL 自动关；

POP 保护开；

PCL 保护关；

PEOP 允许开；

PECL 允许关；

OP 开状态；

CP 关状态；

CD 关指令；

OF 开故障；

CF 关故障；

FLT 综合故障；

OPND 全开反馈；

CLSD 全关反馈；

F1～F4 非门；

Y1～Y6 与门；

H1～H5 或门；

C1～C4 RS触发器。

具体实施方式

常规的逻辑设计中，单个设备提供给运行人员的信息繁复冗余，运行过程中发生一类故障的时候，逻辑模块会产生多类故障信息，甚至产生相互矛盾的状态信息，这就需要操作员对多个状态信息进行综合判断后再进行操作，这也是造成核电站误操作甚至发生安全运行事故的一个重要原因。

实用新型的针对华龙一号机组单电控电磁阀得电关气动执行机构逻辑模块，着重体现模块精简、准确的设计理念。其模块可划分为指令处理模块、逻辑输出模块、状态提示模块和显示模块。

华龙一号核电工程单电控电磁阀得电关气动执行机构用长信号进行关闭操作。执行机构有一个输入，接收开指令带电长信号，指令信号变成高电平“1”后执行机构开始关闭直至全关，指令信号变成低电平“0”后执行机构开始打开直至全开。

本实用新型公开了华龙一号机组单电控电磁阀得电关气动执行机构逻辑模块，包括：指令处理模块、逻辑输出模块、状态提示模块和显示模块。所述指令处理模块输入端与外部的指令信息相连，经运算生成逻辑指令信息，发送至逻辑输出模块。所述状态提示模块接收逻辑输出模块的状态信息和就地执行机构状态信息，判断状态信息输出状态信号。所述显示模块接收由状态提示模块发出的状态信号和由就地执行机构直接发出的状态信号。状态信号仅由全开信号、全关信号、开故障信号、关故障信号和综合故障信号组成，其中全开信号、全关信号来自就地执行机构，开故障信号、关故障信号和综合信号由状态提示模块输出。所述的逻辑输出模块输出对象为得电关式执行机构，逻辑输出模块输出的关指令可对得电关式执行机构进行关操作，从而控制就地执行机构。

在本实用新型中，状态提示模块处理生成的状态信号精简了功能模块的状态信号数量，不设置双0故障和双1故障信号，对于开关时间较短的单电控电磁阀得电关气动阀，不设置常规的开过程、关过程的显示功能，仅设置了全开、全关、开故障、关故障、综合故障信号。全开、全关信号直接来自就地的执行机构设备，不经过逻辑处理，充分保证原始信号的准确性。由逻辑运算产生的3个状态信号：开故障、关故障、综合故障信号，已经充分表述了阀门的故障状态，任何其它多余的状态信息，最终都归结为这三类故障状态，因此，精简化的状态信息更利于操作员准确判断阀门的故障原因。

显示模块接收由状态提示模块输出的状态信号和就地执行机构输出的状态信号。其接收的状态信号仅由全开信号、全关信号、开故障信号、关故障信号和综合故障信号组成，相应地，显示模块上只显示全开状态、全关状态、开故障状态、关故障状态和综合故障状态。全开状态表示现场设备处于全开位置；全关状态表示现场设备处于全关位置；开故障状态表示驱动级功能模块输出开指令后，超出设定时间(设备从全关到全开时间)未有相应的开状态，则产生开故障；关故障状态表示驱动级功能输出关指令后，超出设定时间(设备从全开到全关的时间)未有相应的关状态，则产生关故障；而综合故障是通过逻辑运算产生的故障信号的综合，包括开故障和关故障。

显示模块接收就地执行机构的全开信号OP，显示模块上显示开状态；显示模块接收就地执行机构的全关信号CP，输出关状态。

状态提示模块的输入端接入逻辑输出模块的状态信息、输出信息和就地执行机构的状态信息，并输出开关过程故障信息。状态提示模块包括RS触发器C3、RS触发器C4和或门H5。RS触发器C3的置位S端接入非门F4的输出端，复位R端接入就地执行机构的开状态OP，RS触发器C3输出开故障信息OF。RS触发器C4的置位S端接入RS触发器C2的输出端，复位R端接入就地执行机构的关状态CP，RS触发器C4输出关故障信息CF。或门H5为二输入或门，其输入端分别接入RS触发器C3的输出端和RS触发器C4的输出端，或门H5输出综合故障信息FLT。

指令处理模块对手动操作、自动操作、保护信号进行逻辑处理，确定各指令的优先等级，形成对设备级的控制指令。

所述的指令处理模块输入端接入手动指令、自动指令、保护指令以及允许条件，指令处理模块内包括优先级判断子模块，按优先级判断子模块从所述保护指令、手动指令、自动指令中选出当前指令，根据当前指令和允许条件，通过逻辑运算产生指令信息并发送至逻辑输出模块。

手动指令包括手动开指令和手动关指令，自动指令包括自动开指令和自动关指令。在本实用新型中包括人机交互界面，该界面上包括自动按钮、手动按钮、开按钮和关按钮其中手动按钮输出手动选择指令，用于选择手动状态，使得模块接受手动指令，自动按钮用于输出自动选择指令，用于选择自动状态，使得模块接受自动指令。手动开指令、自动开指令和保护开指令为打开信号，手动关指令、自动关指令和保护关指令为关闭信号，手动/自动选择按钮置于“手动”状态时，手动开、关指令才能发出，自动/手动选择按钮置于“自动”状态时，自动指令才能发出。外部的控制逻辑根据工艺系统的要求发出保护指令，对被控设备进行操作。保护指令的优先级高于手动指令和自动指令。运行人员通过HMI对被控设备发出打开/关闭指令。允许开、关为条件，手动开、关指令受允许条件的限制，只有允许条件为1时，手动指令才能发出。自动开、关指令受允许条件的限制，只有允许条件为1时，自动开、关指令才会发出。只有允许条件为1时，手动指令和自动指令才有效。当无外部允许条件输入时，为使手动指令和自动指令有效，允许开或允许关或二者均要被设置为1。允许条件不限制保护指令。允许条件的变化并不改变模块已经发出的指令，只限制其后发出的手动指令和自动指令。

指令处理模块包括RS触发器C1、与门Y1～Y6、或门H1～H4、非门F1～F4。RS触发器C1的置位S端接收自动选择指令AUTO，复位R端接收手动指选择令MAN。非门F1的输入端连接RS触发器C1的Q端。与门Y1为二输入与门，其输入端分别接入手动开指令MOP和非门F1的输出端。与门Y2为二输入与门，其输入端分别接入RS触发器C1的输出端、自动开指令AOP。与门Y3为二输入与门，其输入端分别接入手动关指令MCL和非门F1的输出端。与门Y4为二输入与门，其输入端分别接入RS触发器C1的输出端和自动关指令ACL。或门H1为二输入或门，其输入端分别连接与门Y1的输出端和与门Y2的输出端。或门H2为二输入或门，其输入端分别连接与门Y3的输出端和与门Y4的输出端。非门F2的输入端为保护关命令PCL，非门F3的输入端为保护开命令POP。与门Y5为三输入与门，输入端分别接入或门H1的输出端、允许开PEOP和非门F2的输出端。或门H3为二输入或门，其输入端分别接入保护开命令POP和与门Y5的输出端。与门Y6为三输入与门，输入端分别接入或门H2的输出端、非门F3的输出端以及允许关PECL。或门H4为二输入或门，输入端分别接入与门Y6和保护关命令PCL。

逻辑输出模块由RS触发器C2和非门F4组成，RS触发器C2的置位S端为或门H4的输出端，复位R端连接H3的输出端，非门F4与RS触发器C2的输出端连接。

该模块的内部逻辑详图如附图1、2所示，包括手操面板、RS触发器、与门、或门和非门。手操面板上有自动按钮、手动按钮、手动开按钮、手动关按钮。

本实用新型适用于单电控电磁阀、得电关的气动执行机构。当无连锁信号时，本输入置0，保护指令的优先级高于手动输入和自动指令，无保护信号时，本输入置0。允许条件为1时，手动指令和自动指令才有效，无允许条件时，本输入置1。

本实用新型设计的华龙一号核电机组单电控电磁阀得电关气动执行机构驱动级功能模块，对于模块送出的设备状态信号进行了重新设计，精简化的设备状态信号的设计方法能够准确反映现场的情况，提供给运行人员准确的信息，减少不必要的信息反而引起的干扰，更有利于核电厂的安全可靠运行。

该功能模块由DCS系统最基本的通用运算模块搭建，适用于绝大多数国际、国内标准化的DCS系统，为所有后续华龙一号核电工程控制系统驱动级逻辑设计快速、可靠实施提供了重要的技术保障，为其它类型第三代核电的驱动级功能模块提供了一种可参考的实现方法。

以上已详细描述了本发明的较佳实施例，但应理解到，在阅读了解本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。