一种用于核电厂仪控系统的优选模块的制作方法

本发明涉及属于核电厂仪控系统领域，具体来说是一种用于核电厂仪控系统的优选模块。

背景技术：

优先级控制模块是核电厂安全级仪控平台的一个重要组成部分，主要用于驱动专设安全设施及相关支持系统的泵、阀等设备。驱动装置的驱动信号可由多个系统给出，为了防止信号之间的冲突导致驱动装置动作出现异常，需要优先级控制模块对信号进行判断，确定驱动装置按照正确的信号执行动作。优先级控制模块不仅提供了对驱动设备的控制接口，还需要对不同安全等级的自动命令、手动命令进行优先级处理，根据优先级输出驱动命令。

对于驱动信号的优先级管理。目前，较为普遍的是采用以CPLD、FPGA或ARM为核心的板卡。由于CPLD、FPGA或ARM内部逻辑较为复杂，所以可能存在预计不到的故障，难以满足核电的可靠性需要。

技术实现要素：

本发明的目的是：为克服上述缺点，本设计采用基于逻辑门电路搭建的优选模块，实现了对信号优先级的管理，并能按照优先级逻辑输出驱动信号，这一方法一方面可以实现优先级管理；另一方面因为采用硬逻辑搭建模块，可靠性及安全性都比现有的基于可编程逻辑器件的优选模块高。

本发明通过下述技术方案实现：一种用于核电厂仪控系统的优选模块，包括接收设备驱动指令的优先级判断模块，所述优先级判断模块选择优先级最高指令后输出至受控设备，所述设备驱动指令包括至少2组指令，每组指令分为关指令和开指令，第n组指令的优先级低于第n-1组指令的优选级，所述优先级判断模块是由与门、或门、非门组成的硬逻辑电路，该硬逻辑电路的输出为A_n和B_n，A_n和B_n满足以下逻辑运算公式：

A1＝a₁；

B1＝(-a₁)&b₁；

A_n＝A_n-1+[(-B_n-1)&a_n]；

B_n＝B_n-1+[(-A_n-1)&(-a_n)&b_n]；

其中，A_n为输出的优先级最高关指令，B_n为输出的优先级最高开指令，+表示或逻辑，-表示非逻辑，&表示与逻辑，n大于等于2，a₁表示第1组指令中的关指令，b₁表示第1组指令中的开指令，a_n表示第n组指令中的关指令，b_n表示第n组指令中的开指令。

优先级判断模块：用于接收多个控制命令，并根据优选级逻辑对接收到的命令进行处理，输出优选级最高的命令。

采用上述逻辑运算公式组建的硬逻辑电路可以实现以下优选级的输出：第n组指令的优先级低于第n-1组指令的优选级、同组内的关指令和开指令之间的优先级根据接线情况而定。且按照上述逻辑运算公式组建的硬逻辑电路完全由与门、或门、非门组成，在满足上述优选级关系要求的同时，避免了CPLD、FPGA或ARM的使用，硬逻辑电路的故障几率极低可以满足核电的可靠性需要。基于本发明的优选模块，可以实现优选功能，并且逻辑部分采用硬逻辑搭建，可靠性比传统的基于CPLD、FPGA或ARM搭建的模块高，能够通过安全认证机构的认证。

同组内的关指令和开指令之间的优先级根据接线情况而定，具体的，可以是关指令的优先级高于开指令的优先级，也可以是开指令的优先级高于的关指令的优先级。

本发明还包括一个输入单元、一个输出单元，优先级判断模块通过输入单元接收设备驱动指令，优先级判断模块通过输出单元输出优先级最高指令至受控设备。输入单元用于接收多个设备驱动指令，这些设备驱动指令可能来自不同的设备，在电厂中，设备驱动指令可能包括来自主控室的自动命令、手动命令，来自紧急控制盘、后备盘的命令，来自多样性系统的命令以及设备上的就地控制命令等。优先级逻辑处理单元采用硬逻辑搭建，其功能按照预先设置的优先级，从输入单元接收到的多个命令中选择优先级最高的命令发送到输出模块。输出单元用于向下游的设备如阀门、泵等输出驱动命令。

作为本发明的一种改进，本发明还可以设置闭锁输出的开关，用于使输出无效。为了防止误操作，可以设置闭锁开关。闭锁开关可以设置在主控室中，也可以设置在优选模块机柜或者板卡上，也可以同时在主控室、机柜和板卡上都设置闭锁开关。

作为本发明的一种改进，优选模块的电源可以由外部提供，也可以模块自带。

作为本发明的一种改进，优选模块输出端除驱动命令输出外，还可以有命令反馈和故障反馈功能，命令反馈用于向上级反馈优先级判断模块的输出结果，故障反馈用于正常运行状态下出现故障的反馈。

作为本发明的一种改进，优选模块上可以设置LED指示灯，用于指示模块工作状态，工作状态包括电源状态、输入输出通道状态、闭锁状态等。

作为本发明的一种改进，优选模块可以采用冗余结构，即优先级逻辑处理单元采用两个或多个，避免由单一故障引起模块不可用。

所述每组指令通过光耦隔离后进入优先级判断模块。

所述设备驱动指令为核电厂仪控系统的设备驱动指令，该设备驱动指令包括核电厂主控室的自动命令、手动命令、紧急控制盘的命令、后备盘的命令、多样性系统的命令、设备上的就地控制命令。

举例说明：

根据上述逻辑运算公式获得的硬逻辑电路如下：当n为2时，所述设备驱动指令包括第1组指令和第2组指令，第1组指令分为a₁和b₁，，第2组指令分为a₂和b₂，a₁、a₂为关指令，b₁、b₂为开指令，其优先级顺序从高到低依次为a₁、b₁、a₂、b₂；硬逻辑电路的输出为A₂和B₂，其中a₁直接输出结果为A₁，a₁进入非门后输出-a₁，-a₁同b₁进入与门后输出B₁，B₁进入非门后输出-B₁，-B₁同a₂进入与门后输出P1,P1同A₁进入或门后输出A₂，A₁进入非门后输出-A₁，a₂进入非门后输出-a₂,-A₁同-a₂进入与门后输出P2，P2同b₂进入与门后输出P3，P3同B₁进入或门后输出B₂。

还包括命令回传单元，用于回传优先级判断模块的输出结果。所述命令回传单元为连接上级设备的一根导线。

所述优先级判断模块的数量为2个，2个优先级判断模块选择优先级最高指令后输出至与逻辑门或输出至或逻辑门后输出至受控设备。

本发明装置优点：基于本发明的优选模块，可以实现优选功能，并且逻辑部分采用硬逻辑搭建，可靠性比传统的基于CPLD、FPGA或ARM搭建的模块高，能够通过安全认证机构的认证。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明系统示意图。

图2为本发明实施例2硬逻辑电路结构示意图。

图3为本发明实施例3硬逻辑电路结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

如图1-图3所示：一种用于核电厂仪控系统的优选模块，包括接收设备驱动指令的优先级判断模块，所述优先级判断模块选择优先级最高指令后输出至受控设备，所述设备驱动指令包括至少2组指令，每组指令分为关指令和开指令，第n组指令的优先级低于第n-1组指令的优选级，同组内的关指令优选级高于同组内的开指令，所述优先级判断模块是由与门、或门、非门组成的硬逻辑电路，该硬逻辑电路的输出为A_n和B_n，A_n和B_n满足以下逻辑运算公式：

A₁＝a₁；

B₁＝(-a₁)&b₁；

A_n＝A_n-1+[(-B_n-1)&a_n]；

B_n＝B_n-1+[(-A_n-1)&(-a_n)&b_n]；

其中，A_n为输出的优先级最高关指令，B_n为输出的优先级最高开指令，+表示或逻辑，-表示非逻辑，&表示与逻辑，n大于等于2，a₁表示第1组指令中的关指令，b₁表示第1组指令中的开指令，a_n表示第n组指令中的关指令，b_n表示第n组指令中的开指令。

优先级判断模块：用于接收多个控制命令，并根据优选级逻辑对接收到的命令进行处理，输出优选级最高的命令。

采用上述逻辑运算公式组建的硬逻辑电路可以实现以下优选级的输出：第n组指令的优先级低于第n-1组指令的优选级、同组内的关指令优选级高于同组内的开指令。且按照上述逻辑运算公式组建的硬逻辑电路完全由与门、或门、非门组成，在满足上述优选级关系要求的同时，避免了CPLD、FPGA或ARM的使用，硬逻辑电路的故障几率极低可以满足核电的可靠性需要。基于本发明的优选模块，可以实现优选功能，并且逻辑部分采用硬逻辑搭建，可靠性比传统的基于CPLD、FPGA或ARM搭建的模块高，能够通过安全认证机构的认证。

本发明还包括一个输入单元、一个输出单元，优先级判断模块通过输入单元接收设备驱动指令，优先级判断模块通过输出单元输出优先级最高指令至受控设备。输入单元用于接收多个设备驱动指令，这些设备驱动指令可能来自不同的设备，在电厂中，设备驱动指令可能包括来自主控室的自动命令、手动命令，来自紧急控制盘、后备盘的命令，来自多样性系统的命令以及设备上的就地控制命令等。优先级逻辑处理单元采用硬逻辑搭建，其功能按照预先设置的优先级，从输入单元接收到的多个命令中选择优先级最高的命令发送到输出模块。输出单元用于向下游的设备如阀门、泵等输出驱动命令。

作为本发明的一种改进，本发明还可以设置闭锁输出的开关，用于使输出无效。为了防止误操作，可以设置闭锁开关。闭锁开关可以设置在主控室中，也可以设置在优选模块机柜或者板卡上，也可以同时在主控室、机柜和板卡上都设置闭锁开关。

作为本发明的一种改进，优选模块的电源可以由外部提供，也可以模块自带。

作为本发明的一种改进，优选模块输出端除驱动命令输出外，还可以有命令反馈和故障反馈，命令反馈用于向上级反馈定期试验结果，故障反馈用于正常运行状态下出现故障的反馈。

作为本发明的一种改进，优选模块上可以设置LED指示灯，用于指示模块工作状态，工作状态包括电源状态、输入输出通道状态、闭锁状态等。

作为本发明的一种改进，优选模块可以采用冗余结构，即输入单元和优先级逻辑处理单元都采用两个或多个，避免由单一故障引起模块不可用。

所述每组指令通过光耦隔离后进入优先级判断模块。

所述设备驱动指令为核电厂仪控系统的设备驱动指令，该设备驱动指令包括核电厂主控室的自动命令、手动命令、紧急控制盘的命令、后备盘的命令、多样性系统的命令、设备上的就地控制命令。

还包括命令回传单元，用于回传优先级判断模块的输出结果。

所述优先级判断模块的数量为2个，2个优先级判断模块选择优先级最高指令后输出至与逻辑门或输出至或逻辑门后输出至受控设备。

作为本领域技术人员，以上可设置为同组指令中，关指令和开指令之间的优先级根据接线情况而定，本实施例中，关指令的优先级高于开指令的优先级。

实施例2

如图2所示，本实施例在实施例1的基础上给出了一种具体的实现方式：根据实施例1提供的逻辑运算公式获得的硬逻辑电路如下：当n为2时，所述设备驱动指令包括第1组指令和第2组指令，第1组指令分为a₁和b₁，，第2组指令分为a₂和b₂，a₁、a₂为关指令，b₁、b₂为开指令，其优先级顺序从高到低依次为a₁、b₁、a₂、b₂；硬逻辑电路的输出为A₂和B₂，其中a₁直接输出结果为A₁，a₁进入非门后输出-a₁，-a₁同b₁进入与门后输出B₁，B₁进入非门后输出-B₁，-B₁同a₂进入与门后输出P1,P1同A₁进入或门后输出A₂，A₁进入非门后输出-A₁，a₂进入非门后输出-a₂,-A₁同-a₂进入与门后输出P2，P2同b₂进入与门后输出P3，P3同B₁进入或门后输出B₂。

优选模块接收2个设备的驱动指令，对接收到的指令进行光耦隔离后输入到优先级判断模块，经优先级判断模块选择后输出优先级最高的指令，并能向上级反馈状态信息、定期试验结果和自诊断结果等。优先模块包括两个冗余的优先级判断模块，优先级判断模块为优选板卡的核心部分，将输入的信号进行优选级划分最终做出对应的输出，逻辑真值表如表1。

表1优先级逻辑单元真值表

注：“1”、“0”对应输出逻辑，“X”代表任意状态。其中优先级按命令1-2递减，关信号优先级高于开信号。

在本实施例中，是两组指令输入的情况，输出时A₂和B₂，输入时a₁和b₁、a₂和b₂，上述逻辑门电路可以实现优先级顺序从高到低依次为a₁、b₁、a₂、b₂的输出。

实施例3

如图3所示，本实施例中是三组指令输入的情况，输出时A₃和B₃，输入时a₁和b₁、a₂和b₂、a₃和b₃，本实施例仅仅在实施例2的基础上增加了一组输入，原理与实施例2一致，电路结构如图所示，在此不在赘述，本逻辑门电路可以实现优先级顺序从高到低依次为a₁、b₁、a₂、b₂、a₃和b₃的输出。

优选模块接收三个设备的驱动指令，对接收到的指令进行光耦隔离后输入到优先级判断模块，经优先级选择模块选择后输出优先级最高的指令，并能向上级反馈状态信息、定期试验结果和自诊断结果等。优先模块包括两个冗余的优先级选择模块，优先级选择模块为优选板卡的核心部分，将输入的信号进行优选级划分最终做出对应的输出，逻辑真值表如表2。

表2优先级逻辑单元真值表

注：“1”、“0”对应输出逻辑，“X”代表任意状态。其中优先级按命令1-6递减，关信号优先级高于开信号。

优选模块是核电厂安全级仪控平台的一个重要组成部分，主要用于驱动专设安全设施及相关支持系统的泵、阀等设备。位于执行端的驱动装置(如阀门，主泵电机等)需要根据系统发出的驱动信号执行相应的功能。

驱动装置的驱动信号可由多个系统给出，为了防止信号之间的冲突导致驱动装置动作出现异常，需要优先级控制模块对信号进行判断，确定驱动装置按照正确的信号执行动作。其不仅提供了对驱动设备的控制接口，还对不同安全等级的自动命令、手动命令进行优先级处理，以完成系统功能的要求。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。