核电站仪控系统的变量强制和释放装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种工业控制的技术领域，尤其涉及一种核电站仪控系统的变量强制和释放装置及方法。
【背景技术】
[0002]目前国内的核电站DCS (Distributed Control System，分布式控制系统系统，又称为集散控制系统)控制站，主处理器通常都会采用基于基于微处理器技术的CPU架构，但是CPU架构的系统运行最大的特点是顺序执行逐条指令，因此DCS控制站的变量强制和释放也需要遵循该特点进行设计。而FPGA(Field — Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)作为一种新的控制技术，其本质上为半定制的硬件电路，采用并行处理机制，并且具有很好的可编辑性，所以在工业领域中得到了广泛的应用。
[0003]发明人在实现本发明的过程中，也希望能将FPGA解决核电站DCS控制站中变量强制和释放不需要按照顺序执行逐条指令，这样能够快速完成变量强制和释放指令的执行。因此发明人旨在发明一种变量强制和释放在基于FPGA的DCS控制系统中由软件和硬件协同完成，基于FPGA的变量强制和释放的装置和方法。而且发明人还发现如果使用CPU架构的变量强制和释放的原理，直接将变量强制和释放方案应用到FPGA主处理器中会存在以下问题:一方面，会增加FPGA的硬件资源，增加成本，另一方面，还会增加FPGA实现的复杂度、增加FPGA的布局布线面积、劣化时序参数、降低系统的可靠性。
[0004]需要说明的是，上述描述只是为了让本发明更容易被理解，并非表明写入上述【背景技术】的内容都属于现有技术。
【发明内容】
[0005]为了解决现有技术中基于CPU架构的控制原理，直接应用到利用FPGA控制器中变量强制和释放的技术方案，存在的成本和系统复杂度等技术问题，本发明提供一种能够快速完成变量强制/释放、且不增加硬件成本的核电站仪控系统的变量强制和释放装置及方法。
[0006]为了实现上述目的，本发明提供的技术方案包括:
[0007]—方面，提供一种核电站仪控系统的变量强制和释放装置，其特征在于，所述装置包括:
[0008]用于存储需要对变量进行强制处理的变量强制模块和用于存储需要对变量进行释放处理的变量释放模块；
[0009]用于存储至少一种强制和/或释放变量的强制变量存储区域；
[0010]接收所述变量强制或者释放数据的MNET协议模块，并且所述MNET协议模块用于将所述强制和/或释放变量发送所述强制变量存储区域；
[0011]用于对所述强制和/或释放变量进行逻辑运算的逻辑运算模块；并且所述装置还包括:
[0012]位于所述逻辑运算模块和所述强制变量存储区域之间的多路选择模块，所述多路选择模块用于将所述强制变量存储区域中的至少一种强制和/或释放变量通过并联信号的方式传输至所述逻辑运算模块。
[0013]进一步地，与所述变量强制模块和所述变量释放模块连接的强制列表模块，并且将所述所述变量强制模块和所述变量释放模块的数据传输至所述MNET协议模块；所述强制列表模块存储有已经被强制和/或释放过的变量。
[0014]进一步地，所述装置还包括位于所述多路选择模块和所述逻辑运算模块之间的1/
0变量存储区。
[0015]进一步地，所述强制变量存储区域和/或所述I/O变量存储区都包括RAM存储器。
[0016]进一步地，所述多路选择模块还可以接收外部的SLINK类型的数据。
[0017]进一步地，所述MNET协议模块和所述强制变量存储区域之间通过PHY接口模块和MAC接口模块传输数据，并且所述强制变量存储区域包括MAC寄存器和MAC数据RAM存储器。
[0018]进一步地，所述强制变量存储区域、所述多路选择模块和所述逻辑运算模块设置在MPU板卡中；所述变量强制模块、所述变量释放模块、所述强制列表模块和所述MNET协议模块设置在与所述MPU板卡独立的维护工具中。
[0019]采用本发明提供的上述技术方案，可以至少获得以下有益效果中的一种:
[0020]1、提供了一种基于FPGA的DCS控制系统，该系统中包括的变量强制和释放装置，可以通过并联的方式完成变量强制和/或释放，变量处理速度快。
[0021]2、无需FPGA为变量强制和变量释放分别开辟RAM内存空间，也无需单独开辟一块RAM内存用来整理最终强制信息，减少对FPGA硬件的需求，降低了 FPGA实现的复杂度。
[0022]3、变量强制和释放时，只需FPGA将多路选择开关切至强制模式，无需其它的任何处理，即可将强制变量RAM区中的变量一次性完成强制，可以充分发挥FPGA并行处理优势，提高数据处理速度及实时性。
[0023]另一方面，本发明还提供一种用于核电站仪控系统的变量强制和释放维护工具，其特征在于，所述工具包括:
[0024]用于存储需要对变量进行强制处理的变量强制模块和用于存储需要对变量进行释放处理的变量释放模块；
[0025]与所述变量强制模块和所述变量释放模块连接的强制列表模块；以及与所述强制列表模块连接的MNET协议模块；
[0026]其中，所述工具用于可拆卸地用于如上述任意一种所述的核电站仪控系统的变量强制和释放装置中。
[0027]采用本发明提供的上述变量强制和释放维护工具可以快速、方便地用户对核电站仪控系统进行变量强制和/或释放操作。
[0028]第三方面，本发明还提供一种核电站仪控系统的变量强制和释放方法，其特征在于，所述方法包括:
[0029]—、输入需要强制和/或释放的变量；
[0030]二、将所述需要强制和/或释放的变量通过MNET协议进行解析，并将解析后的数据发送至强制变量存储区域；
[0031]三、将所述强制变量存储区域中的至少一种强制和/或释放变量通过多路选择模块通过并联信号的方式输入至逻辑运算模块；
[0032]四、逻辑运算模块输出所述并联信号的运算结果。
[0033]进一步地，所述强制和/或释放的变量输入至所述MNET协议模块进行MNET协议解析之前，还包括判断所述强制和/或释放的变量是否已经存在于强制列表模块中，如果是，则将强制列表模块中的值更新为此次被强制变量的值；如果不是，则将此次被强制/或释放的变量追加至变量强制列表模块中，然后将变量强制列表模块中的变量依据MNET协议的通讯格式，使用强制命令字通过MNET协议发送至所述强制变量存储区域。
[0034]采用本发明提供的上述技术方案，可以使用变量强制的方法完成变量释放功能，此设计可以减少软件和FPGA指令字的使用，降低了 FPGA实现的复杂度，同时降低了 FPGA的布局布线面积，提高了系统的可靠性，减少软件和FPGA硬件资源的需求。
[0035]发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分地从说明书变得显而易见，或者通过实施本发明的技术方案而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构和/或流程来实现和获得。
【附图说明】
[0036]图1为本发明实施例涉及一种按照CPU架构原理结合FPGA主控器技术方案设计的变量强制和释放装置的结构框图；
[0037]图2为本发明实施例涉及一种基于核电站仪控系统的变量强制和释放装置的结构框图；
[0038]图3为本发明实施例涉及一种基于核电站仪控系统的变量强制和释放方法的流程图；
[0039]图4为本发明实施例涉及的变量强制和释放过程详细流程图；
[0040]图5为本发明实施例涉及的基于FPGA处理器中变量强制与释放对应各模块数据流关系的结构框图；
[0041]图6为本发明实施例涉及的PHY接口和MAC接口模块的结构框图。
【具体实施方式】
[0042]以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，这些具体的说明只是让本领域普通技术人员更加容易、清晰理解本发明，而非对本发明的限定性解释；并且只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
[0043]另外，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组控制器可执行指令的控制系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
[0044]下面通过附图和具体实施例，对本发明的技术方案进行详细描述:
[0045]如图1和图2所示，实施例一提供的一种核电站仪控系统的变量强制和释放装置包括:
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