本发明属于核电厂控制技术领域，具体涉及一种核电厂双机组数字化仪控验证系统及其方法。
背景技术：
dcs系统由于具有可靠性、稳定性等优点，近年来在核电厂中得到广泛应用。但是，dcs系统在工厂测试以及现场调试过程中存在着不少测试盲区，不可能完全覆盖测试出系统缺陷。dcs系统本身的缺陷以及运维人员对dcs系统认知的盲点可能会造成dcs在运维过程中出现一些常见的运行事件，严重情况下会造成非计划停堆。近年来中核集团核电厂多次发生的非计划停堆事件，通过分析，多数原因是与dcs系统有关。因此，为了保证核电厂安全稳定的运行，急需搭建一个与实际机组平行的dcs验证系统，用于对核电厂dcs改造升级或试验方案进行验证，对以往发生的事件分析，为dcs系统日常运行维护提供指导，排查dcs系统存在的安全隐患，还可以用于核电厂相关人员的技能训练，为核电厂安全稳定运行保驾护航。
现有核电机组建设中基本都是两台机组一起建设，两台机组dcs系统的1层设备在同一个环网中，形成互通互联。在电厂大修期间一般是其中一台机组停运，另一台正常运行。对停运的机组，大修期间会对其重要系统的的设备进行启动、停止等检修操作，如果dcs系统存在潜在缺陷，会将控制指令误发至运行机组，严重情况会造成停机甚至停堆。之前也曾发生过这样的事故。因此建立双机组数字化仪控验证系统能够对双机组仪控系统全面验证，降低由于方案论证不充分造成事故的可能性。还能完成信息安全检查、防御、优化的研究；完成dcs故障工况的复现和分析；完成dcs软件更改或升级方案的验证。
在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种核电厂双机组数字化仪控验证系统及方法，它能够有效的克服上述现有技术存在的缺陷。
本发明的技术方案如下：
一种核电厂双机组数字化仪控验证系统，包括仿真模块、控制逻辑模块以及人机界面模块，其中，
所述仿真模块包括仿真核电厂第一机组工艺系统的第一仿真模型服务器和仿真核电厂第二机组工艺系统的第二仿真模型服务器，所述仿真模块经由数据通讯服务器通讯连接控制逻辑模块，所述的仿真模块，基于人机界面模块发出的操作指令模拟核电厂第一和第二机组运行并生成运行数据；
所述控制逻辑模块，接收人机界面模块发送的操作指令以及仿真模块，并响应所述操作指令进行相应的业务逻辑处理，业务逻辑处理包括基于所述运行数据实时计算分析核电厂第一和第二机组工况、测量所述工况偏差和校正dcs组态逻辑和参数，并基于校正后的dcs组态逻辑和参数生成核电厂机组运行控制指令，
控制逻辑模块包括，
dcs一层控制系统，其包括运行核电厂第一机组控制逻辑组态的第一安全级仪控系统和第一非安全级仪控系统以及运行核电厂第二机组控制逻辑组态的第二安全级仪控系统和第二非安全级仪控系统，其中，所述第一安全级仪控系统和第二安全级仪控系统分别包括用于控制虚拟设备的1e级虚拟控制器、1e通道控制器和用于通信的第一交换单元，所述第一非安全级仪控系统和第二非安全级仪控系统分别包括用于控制虚拟设备的nc级虚拟控制器、用于控制虚拟设备的nc级控制机柜和用于通信的第二交换单元，所述1e通道控制器和nc级控制机柜分别经由i/o接口通讯连接数据通讯服务器，
第一aw接口服务器和第二aw接口服务器，其分别通讯连接所述第一交换单元和第二交换单元，
第一前置服务器和第二前置服务器，其分别通讯连接所述第一aw接口服务器和第二aw接口服务器，
第一hst/alm/mtk/aw/csa服务器和第二hst/alm/mtk/aw/csa服务器，包括历史库、报警、时钟、aw工程师站和csa站，第一一hst/alm/mtk/aw/csa和第二所述hst/alm/mtk/aw/csa服务器通讯分别连接所述dcs一层控制系统和所述第一aw接口服务器和第二aw接口服务器；
所述的人机界面模块，发送操作指令到控制逻辑模块，并且接收控制逻辑模块返回的处理结果；
所述人机界面模块包括，
第一人机界面和第二人机界面，实现相应的人机交互操作，并将相应的操作指令发送给第一非安全级仪控系统和第二非安全级仪控系统，并且接收返回的处理结果，
第一安全级dcs人机界面和第二安全级dcs人机界面，实现相应的人机交互操作，并将相应的操作指令发送给第一安全级仪控系统和第二安全级仪控系统，并且接收返回的处理结果。
还包括验证控制模块，发送操作指令到仿真模块，并且接收仿真模块返回的处理结果，所述验证控制站包括，
第一验证控制站和第二验证控制站，实现相应的人机交互操作，操作人员根据需求执行相应操作，控制站将相应的操作指令发送给工艺仿真模型，并且接收模型动态相应的处理结果。
所述的验证控制模块生成核电厂机组故障信息并发送所述仿真模块，仿真模块基于所述核电厂机组故障信息进行相应的业务逻辑处理并生成运行数据，反馈验证控制模块和逻辑控制模块，逻辑控制模块根据仿真模块中工艺参数的变化制定相应的控制调节策略，并生成控制指令，控制指令被发送至仿真模块，仿真模块进行相应的业务处理并以生成动态响应运行数据，第一机组和第二机组可并行运行上述功能。
当核电厂双机组数字化仪控验证系统自身出现故障时，控制逻辑模块生成dcs故障信息，基于所述dcs故障信息计算分析核电厂第一和第二机组工况、测量所述工况偏差和校正dcs组态逻辑和参数。
所述第一交换单元包括网关设备和分别连接所述1e级虚拟控制器和1e通道控制器的交换机，所述第二交换单元包括分别连接nc级虚拟控制器和nc级控制机柜的交换机。
所述的工艺系统包括模拟核岛、常规岛以及bop部分的仿真模型单元，仿真模型服务器包括用于1:1模拟工艺系统的模拟机。
所述dcs一层控制系统还包括用于数据交互的root交换机，所述第一交换单元和第二交换单元分别设有room交换机,所述第二交换单元包括用于通讯现场设备的现场通讯协议和用于通讯虚拟设备的虚拟通讯协议。
所述dcs一层控制系统经由第三交换单元通讯连接所述人机界面模块，所述dcs一层控制系统还包括分别用于计算核电厂第一和第二机组的设备状态的第一和第二dcs二层计算服务器、历史数据服务器和实时数据服务器。
所述的人机界面模块还包括，
第一dgs站和第二dgs站，其分别通讯连接非安全级仪控系统，所述dgs站配置成离线情况下生成控制逻辑组态，
第一挂牌中心和第二挂牌中心，其分别配置成锁定核电厂第一和第二机组的预定设备。
一种核电厂双机组数字化仪控验证系统的仪控验证方法，包括以下步骤：
第一步，生成操作指令，所述操作指令经由验证控制站发送至仿真模块；
第二步，响应所述操作指令，仿真模块根据操作指令调节运行数据，并将运行数据返回至控制逻辑模块，控制逻辑模块进行相应的业务逻辑处理，其中，业务逻辑处理包括基于所述运行数据实时计算分析核电机组工况、测量所述工况偏差，校正dcs组态逻辑和参数，并基于校正后的dcs组态逻辑和参数生成核电机组运行控制指令，其中，nc级控制机柜基于所述操作指令操作运行现场设备，1e级虚拟控制器和nc级虚拟控制器基于所述操作指令虚拟运行虚拟设备；
第三步，响应于所述控制指令，仿真模块根据控制指令动态响应，得到相应的处理结果，处理结果经由控制逻辑模块返回人机界面模块，同时运行数据发送至验证控制模块；
第一机组和第二机组可并行运行，或者运行其中一个机组，验证另一个机组是否收到影响。
本发明的有益效果在于：现有技术中，在役核电厂基本都是两台机组一起建设，两台机组dcs系统的1层网络相通，在同一个环网中。如果存在潜在的设计缺陷，对一台机组的dcs系统设备的操作，可能影响另外一台机组的运行。电厂大修期间一般是一台机组停运，另一台正常运行，对于停运的机组，会涉及到一些重要系统设备的启停，如果误发到在运机组，严重情况会造成机组停机停堆。之前发生过类似的事件，因此采用双机组进行验证覆盖面更广，更能保证电厂的安全稳定运行。核电厂双机组数字化仪控验证系统作为核电厂仪控改造、升级前的预实施平台，验证实施方案的可行性，降低由于方案论证不充分造成非停的可能性,可对以往非停事件再现分析，同时作为经验反馈，将仪控系统里类似问题进行逐项排查，本发明所述的核电厂双机组数字化仪控验证系统通过仿真模块模拟核电厂机组运行并生成运行数据，仿真模块可模拟核电站现场大量信号变化状态，配合dcs系统进行各种测试，控制逻辑模块响应操作指令进行相应的业务逻辑处理，dcs一层控制系统分分别设置了运行核电厂机组控制逻辑组态的安全级仪控系统和非安全级仪控系统，这显著提高了本发明的安全性，其中，所述非安全级仪控系统包括用于控制虚拟设备的nc级虚拟控制器和用于控制现场设备的nc级控制机柜，这使得本发明可以同时在现场设备以及虚拟设备上进行仪控验证，进一步提高了本发明的应用性和验证的真实性。在本发明的核电厂双机组数字化仪控验证系统上进行试验和验证，提高仪控系统维护的效率，为核电厂dcs运维人员提供技能训练的操作平台，培养dcs运维领域的专业人才。本发明是首次采用与实际运行机组1:1的控制系统，对控制系统潜在设计缺陷进行排查、对机组的dcs升级改造方案验证、对事件分析及经验反馈等提供了坚实基础。
本发明所述的核电厂双机组数字化仪控验证系统集成了多种状态监测，包括dcs控制设备状态、交换机状态、虚拟控制器和工作站计算机状态，实现了全面监测，可以全方位指导核电厂机组控制系统的运行状态，满足精细化控制的需求，提高核电厂机组控制系统的运行可靠性；本发明根据核电机组故障信息和dcs故障信息再现故障进行验证，修改dcs组态，逐步完善dcs组态设计，减少设备故障情况的发生。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够使得本发明的技术手段更加清楚明白，达到本领域技术人员可依照说明书的内容予以实施的程度，并且为了能够让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，下面以本发明的具体实施方式进行举例说明。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
本发明中dcs最小系统配置了完整的实物nc级现场控制柜单元和1e级现场控制柜单元。所以能够完成dcs系统硬件更换或升级方案的离线验证、完成设备国产化替代后对现场工艺设备影响的验证。
在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可以理解，技术人员可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名词的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
为便于对本发明实施例的理解，下面将结合具体实施例为例做进一步的解释说明。
一种核电厂双机组数字化仪控验证系统包括仿真模块、控制逻辑模块以及人机界面模块，其中，
仿真模块，其配置成基于人机界面模块发出的操作指令模拟核电厂第一和第二机组运行并生成运行数据，所述仿真模块包括仿真核电厂第一机组工艺系统的第一仿真模型服务器和仿真核电厂第二机组工艺系统的第二仿真模型服务器，所述仿真模块经由数据通讯服务器通讯连接控制逻辑模块；
控制逻辑模块，其配置成接收人机界面模块发送的操作指令以及访问仿真模块，并响应所述操作指令进行相应的业务逻辑处理，业务逻辑处理包括基于所述运行数据实时计算分析核电厂第一和第二机组工况、测量所述工况偏差和校正dcs组态逻辑和参数，并基于校正后的dcs组态逻辑和参数生成核电厂机组运行控制指令，控制逻辑模块包括，
dcs一层控制系统，其包括运行核电厂第一机组控制逻辑组态的第一安全级仪控系统和第一非安全级仪控系统以及运行核电厂第二机组控制逻辑组态的第二安全级仪控系统和第二非安全级仪控系统，其中，所述第一安全级仪控系统和第二安全级仪控系统分别包括用于控制虚拟设备的1e级虚拟控制器、1e通道控制器和用于通信的第一交换单元，所述第一非安全级仪控系统和第二非安全级仪控系统分别包括用于控制虚拟设备的nc级虚拟控制器、用于控制虚拟设备的nc级控制机柜和用于通信的第二交换单元，所述1e通道控制器和nc级控制机柜分别经由i/o接口通讯连接数据通讯服务器，
第一aw接口服务器和第二aw接口服务器，其分别通讯连接所述第一交换单元和第二交换单元，
第一和第二前置服务器，其分别通讯连接所述第一aw接口服务器和第二aw接口服务器，
第一和第二hst/alm/mtk/aw/csa服务器，其配置成历史库、报警、时钟、aw工程师站和csa站，第一和第二所述hst/alm/mtk/aw/csa服务器通讯分别连接所述dcs一层控制系统和所述第一和第二aw接口服务器；
人机界面模块，其配置成发送操作指令到控制逻辑模块，并且接收控制逻辑模块返回的处理结果，所述人机界面模块包括，
第一人机界面和第二人机界面，其配置成实现相应的人机交互操作，并将相应的操作指令发送给第一非安全级仪控系统和第二非安全级仪控系统，并且接收返回的处理结果，
第一安全级dcs人机界面和第二安全级dcs人机界面，其配置成实现相应的人机交互操作，并将相应的操作指令发送给第一和第二安全级仪控系统，并且接收返回的处理结果。
第一验证控制模块和第二验证控制模块，其配置成发送操作指令到仿真模块，并且接收仿真模块返回的处理结果，所述验证控制站包括，
第一验证控制站和第二验证控制站，其配置成实现相应的人机交互操作，操作人员根据需求执行相应操作，控制站将相应的操作指令发送给工艺仿真模型，并且接收模型动态相应的处理结果。
在一个实施例中，所述核电厂双机组数字化仪控验证系统的仿真模块可以模拟运行核电厂的各种运行工况，模拟核电厂设备的故障模式。仿真模块可以接收dcs控制逻辑模块发出的控制指令，进行设备动作，并把设备状态反馈至dcs控制逻辑。所述仿真模型服务器仿真的工艺系统包括：堆芯物理仿真模型，主回路热工水力仿真模型，工艺流程仿真模型，电气系统仿真模型，安全壳仿真模型等。
所述的核电厂双机组数字化仪控验证系统的一个实施例中，核电厂双机组数字化仪控验证系统还包括验证控制模块，其配置成生成核电厂机组故障信息并发送所述控制逻辑模块，控制逻辑模块基于所述核电厂机组故障信息进行相应的业务逻辑处理并以生成控制指令，仿真模块基于控制指令模拟核电厂第一和第二机组运行并生成运行数据以反馈验证控制模块。
所述的核电厂双机组数字化仪控验证系统的一个实施例中，当核电厂双机组数字化仪控验证系统自身出现故障时，控制逻辑模块生成dcs故障信息，基于所述dcs故障信息计算分析核电厂第一和第二机组工况、测量所述工况偏差和校正dcs组态逻辑和参数。
所述的核电厂双机组数字化仪控验证系统的一个实施例中，非安全级控制逻辑配置包含最小配置的实物控制机柜，其余机柜采用3d仿真模式模拟，实物控制器与虚拟控制器，与核电厂一致的控制逻辑组态工程，组态工程师站，与工艺系统的接口,实物机柜采用硬接线方式实现，虚拟控制器采用软件通信方式实现等。
所述的核电厂双机组数字化仪控验证系统的一个实施例中，工艺系统包括模拟核岛、常规岛以及bop部分的仿真模型单元，仿真模型服务器包括用于1:1模拟工艺系统的模拟机。
所述的核电厂双机组数字化仪控验证系统的一个实施例中，所述第一交换单元包括网关设备和分别连接所述1e级虚拟控制器和1e通道控制器的交换机，所述第二交换单元包括分别连接nc级虚拟控制器和nc级控制机柜的交换机。
所述的核电厂双机组数字化仪控验证系统的一个实施例中，所述dcs一层控制系统还包括用于数据交互的root交换机，所述第一交换单元和第二交换单元分别设有room交换机,所述第二交换单元包括用于通讯现场设备的现场通讯协议和用于通讯虚拟设备的虚拟通讯协议。
所述的核电厂双机组数字化仪控验证系统的一个实施例中，所述dcs一层控制系统经由第三交换单元通讯连接所述人机界面模块，所述dcs一层控制系统还包括分别用于计算核电厂第一和第二机组的设备状态的第一和第二dcs二层计算服务器、历史数据服务器和实时数据服务器。
所述的核电厂双机组数字化仪控验证系统的一个实施例中，控制逻辑模块是核电厂dcs控制逻辑模块，包括非安全级、安全级控制逻辑。控制逻辑模块可以接收dcs人机界面模块的操作指令，进行逻辑运算后把指令发送至仿真模块，接收模型的设备反馈状态，经过逻辑运算后反馈至dcs人机界面模块显示。
所述的核电厂双机组数字化仪控验证系统的一个实施例中，人机界面模块还包括，
第一dgs站和第二dgs站，其分别通讯连接非安全级仪控系统，所述dgs站配置成离线情况下生成控制逻辑组态，
第一挂牌中心和第二挂牌中心，其分别配置成锁定核电厂第一和第二机组的预定设备。
所述的核电厂双机组数字化仪控验证系统的一个实施例中，核电厂dcs人机界面包括非安全级、安全级人机界面，安全级人机界面采用模拟仿真方式实现，安全级dcs人机界面与核电厂dcs人机界面配置一致。人机界面包括owp操作员站、dgs组态工程师站，历史站、与控制逻辑的接口站等。运行核电厂dcs人机界面的工程数据，包括流程图操作显示、报警、日志、趋势、等功能。人机界面模块主要负责核电厂设备的操作，并显示设备的反馈状态。
所述的核电厂双机组数字化仪控验证系统的一个实施例中，仿真模块以核电厂参考机组为仿真对象，1:1仿真参考机组的工艺系统，包含验证控制功能。
所述的核电厂双机组数字化仪控验证系统的一个实施例中，第一仿真模型服务器为unit1仿真模型服务器，其运行核电厂工艺系统仿真模型程序。第二仿真模型服务器为unit2仿真模型服务器，其运行核电厂工艺系统仿真模型程序。
所述的核电厂双机组数字化仪控验证系统的一个实施例中，数据通讯服务器为l1l0数据通讯服务器，其负责仿真模型与dcs系统之间的数据交互。
所述的核电厂双机组数字化仪控验证系统的一个实施例中，dcs一层控制系统运行电厂控制逻辑组态，其中，dcs一层控制系统包括第一和第二非安全级、第一和第二安全级仪控系统，实现与运行电厂规模1:1的控制。
所述的核电厂双机组数字化仪控验证系统的一个实施例中，控制逻辑模块的第一和第二安全级、第一和第二非安全级仪控系统均采用虚拟机控制系统，控制逻辑从现场机组下载。
所述的核电厂双机组数字化仪控验证系统的一个实施例中，所述的核电厂双机组数字化仪控验证系统的一个实施例中，第一和第二aw接口服务器为dcs1层通讯服务器；sar为历史数据服务器；str为实时数据服务器；cfr为前置服务器，dcs为2层通讯服务器；cct为中心服务器，负责所有kic数据处理；owp为操纵员站，负责电厂操作控制和参数监视；tagging为挂牌中心，负责给设备挂牌；dgs为二层工程师站；
所述的核电厂双机组数字化仪控验证系统的一个实施例中，工艺系统模型部分包含核岛，常规岛以及bop部分，模拟范围及精度参照全范围模拟机。
所述的核电厂双机组数字化仪控验证系统的一个实施例中，人机界面包括了运行机组主控室控制界面owp,tagging,dgs，svdu,以及仪控运维支持系统等。
所述的核电厂双机组数字化仪控验证系统的一个实施例中，所述的核电厂双机组数字化仪控验证系统通过工业以太网组网。
所述的核电厂双机组数字化仪控验证系统的一个实施例中，nc级控制机柜包括电源、控制器、通信接口模块和接线端子。
一种利用所述核电厂双机组数字化仪控验证系统的仪控验证方法包括以下步骤，
第一步骤，生成操作指令，所述操作指令经由验证控制站发送至仿真模块，
第二步骤，响应所述操作指令，仿真模块根据操作指令调节运行数据，并将运行数据返回至逻辑控制层。控制逻辑模块进行相应的业务逻辑处理，其中，业务逻辑处理包括基于所述运行数据实时计算分析核电机组工况、测量所述工况偏差，校正dcs组态逻辑和参数，并基于校正后的dcs组态逻辑和参数生成核电机组运行控制指令，其中，nc级控制机柜基于所述操作指令操作运行现场设备，1e级虚拟控制器和nc级虚拟控制器基于所述操作指令虚拟运行虚拟设备，
第三步骤，响应于所述控制指令，仿真模块根据控制指令动态响应，得到相应的处理结果，处理结果经由控制逻辑模块返回人机界面模块。同时运行数据发送至验证控制模块。
第一和第二机组可并行运行，或者运行其中一个机组，验证另一个机组是否收到影响。
本方法通过业务逻辑处理可优化验证核电厂机组运行工况，对控制系统潜在设计缺陷进行排查、对机组的dcs升级改造方案验证、对事件分析及经验反馈等提供了坚实基础，实现了全面监测，可以全方位指导核电厂机组控制系统的运行状态，满足精细化控制的需求。
一种利用所述核电厂双机组数字化仪控验证系统的故障验证方法包括以下步骤，
第一步骤，生成核电厂机组故障信息并发送所述仿真模块，
第二步骤，响应所述核电厂机组故障信息，仿真模型根据故障信息生成运行数据，并发送至控制逻辑模块。控制逻辑模块根据采集的运行数据和控制策略制定相应的控制命令，并发送至仿真模块，
第三步骤，响应于所述控制指令，仿真模块执行控制指令得到相应的处理结果，处理结果经由控制逻辑模块返回人机界面模块。同时运行数据发送至验证控制模块。
第一和第二机组可并行运行，或者运行其中一个机组，验证另一个机组是否收到影响。
本方法根据核电故障信息，实现故障工况的复现，对故障工况验证分析，总结出故障根源，为完善dcs组态设计、dcs检修提供有力的依据和方向，减少故障工况的发生。
在本发明中，还可以验证核电厂双机组数字化仪控验证系统自身故障，故障验证方法包括以下步骤，当核电厂双机组数字化仪控验证系统自身出现故障时，控制逻辑模块生成dcs故障信息，基于所述dcs故障信息，控制逻辑模块计算分析核电厂机组工况、测量所述工况偏差和校正dcs组态逻辑和参数。
一种计算机可读介质，所述计算机可读介质在被执行时进行所述的方法。
图形用户界面，其包括所述的核电厂双机组数字化仪控验证系统。
本领域普通技术人员可以理解实现上述方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储器或随机存储器等。
工业实用性
本发明所述的核电厂双机组数字化仪控验证系统及方法可以在核电厂领域制造并使用。
以上结合具体实施例描述了本申请的基本原理，但是，需要指出的是，在本申请中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本申请的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本申请为必须采用上述具体的细节来实现。
为了例示和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本申请的实施例限制到在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、修改、改变、添加和子组合。