一种可编程数字化矩阵式高精度电阻输出卡件及其应用的制作方法

本发明属于核反应堆仪控，具体涉及一种可编程数字化矩阵式高精度电阻输出卡件及其应用。

背景技术：

1、核反应堆控制保护系统根据相关要求需要定期进行逻辑校验，逻辑校验工作主要包括两方面的内容：1)保护逻辑的正确性检查；2)保护逻辑实际动作阈的准确性。为了完成上述两项工作内容需要通过外部设备同时向被试设备模拟输入多个模拟信号组合，且每个模拟信号都能够在预设范围内进行连续调节，从而模拟保护逻辑的触发条件，以验证保护系统逻辑是否能够正确触发。

2、由于控制保护系统相对复杂，需要验证的逻辑较多。且每个逻辑相关的信号通道数量较多，阈值的数量多，需要模拟的信号条件组合数量庞大，例如，对于通道数量为m的模拟量保护逻辑其阈值数量为xi(i＝1,2,3,4……m)，那么根据排列组合其需要验证的条件组合数为n＝(x1+1)(x2+1)(x3+1)(x4+1)……(xm-1+1)(xm+1)。

3、由于核反应堆保护系统逻辑校验所需模拟信号通道数量较多，通常现有信号模拟装置或设备仅能提供1-2个通道的模拟信号，导致逻辑校验所要投入的设备较多，且多个设备之间的配合需要额外的调试工具或设备，并增加了人员劳动强度和人员专业技能的要求，另外，现有能够同时提供多通道的信号模拟装置均是针对具体应用场合设计的，无法适用于其他应用场合，通用性较差，这些问题会导致核反应堆保护系统逻辑校验成本高，工作效率较低。

技术实现思路

1、为了解决现有信号模拟装置或设备大多仅能提供1-2个通道的模拟信号，核反应堆保护系统逻辑校验需投入的设备较多，而能够提供多通道的信号模拟装置通用性差，造成的核反应堆保护系统逻辑校验成本高、工作效率较低等问题，本发明提供了一种可编程数字化矩阵式高精度电阻输出卡件及其应用，本发明提出的高精度电阻输出卡件对外部电路无极性要求，具有良好的通用性，支持任意具有相同通讯功能的主控卡件，配合主控卡件能够快速高效地输出多个通道的电阻信号并实现电阻信号在宽范围内的在线实时调节，有效降低设备的支出，减轻工作强度，提高了核反应堆保护系统逻辑校验工作效率，降低了成本。

2、本发明通过下述技术方案实现：

3、一种可编程数字化矩阵式高精度电阻输出卡件，所述高精度电阻输出卡件包括：

4、阻值控制模块，所述阻值控制模块通过通讯模块接收外部的主控卡件设置的阻值数据并将n通道所需阻值转换为对应通道的驱动指令，驱动后续对应通道的小数位继电器组、个位继电器组、十位继电器组、百位继电器组动作完成该通道精密电阻的切换、加权和组合；

5、通讯模块，所述通讯模块用于实现所述阻值控制模块与外部的主控卡件之间的数据交互；

6、小数位继电器组、个位继电器组、十位继电器组和百位继电器组，所述小数位继电器组、个位继电器组、十位继电器组和百位继电器组分别包括n个通道的驱动继电器，每个通道包括m个继电器，负责接收所述阻值控制模块的驱动指令并执行动作，分别完成小数位电阻矩阵、个位电阻矩阵、十位电阻矩阵、百位电阻矩阵的阻值切换、加权和组合；

7、精密电阻矩阵包括n个通道的电阻矩阵，每个通道由小数位电阻矩阵、个位电阻矩阵、十位电阻矩阵和百位电阻矩阵组成；

8、以及，保护电路，所述保护电路包括n个通道，每个通道设置超压保护电路和过流保护电路，将对应通道所需阻值输出至外部电路同时在外部电路异常的情况下保护所述阻值控制模块不被烧毁；

9、n为大于2的整数。

10、因现有信号模拟装置或设备仅能提供数量较少的通道模拟信号，而能够提供多通道模拟信号的装置或设备是针对具体应用场合设计的，通用性较差，从而导致核反应堆保护系统逻辑校验工作效率较低，成本高等问题。而本发明提出的高精度电阻输出卡件根据通道所需阻值自动解析控制百位到小数位阻值的电阻进行切换、加权和组合，得到该通道所需阻值并输出到外部电路，对外部电路无极性要求，支持常规的接线方式，适用范围广，具有良好的通用性；同时支持任意具有相同通讯功能的外部主控卡件，配合主控卡件能够快速高效地输出多个通道的电阻信号并实现电阻信号在宽范围内的在线实时调节，应用该卡件可有效降低设备的支出，减轻工作强度，提高了核反应堆保护系统逻辑校验工作效率，降低了成本。

11、作为优选实施方式，本发明的高精度电阻输出卡件还包括：

12、电源模块，所述电源模块为所述高精度电阻输出卡件内部模块供电。

13、作为优选实施方式，本发明的阻值控制模块采用嵌入式芯片，被配置为执行如下算法：

14、将任一通道所需阻值拆分为对应通道内从百位到小数位的若干电阻的加权系数；

15、根据继电器产生的接触电阻对加权系数进行修正和补偿，得到修正后的加权系数；

16、将修正后的加权系数转换为驱动指令，以驱动对应通道从百位到小数位继电器组动作。

17、作为优选实施方式，本发明的通讯模块采用can通讯模块。

18、作为优选实施方式，本发明的n的取值为8或16。

19、作为优选实施方式，本发明的精密电阻矩阵包括n个通道的电阻矩阵；

20、每个通道由20个从0.1ω至100ω大小不等的精密电阻组成，负责组合出范围在100-247.09ω之间的任意阻值，最小分辨率为0.1ω。

21、作为优选实施方式，本发明的阻值控制模块将任一通道所需阻值拆分为对应通道内从百位到小数位的20个电阻的加权系数，根据该通道继电器产生的接触电阻对加权系数进行修正和补偿，将20个修正后的加权系数转换为驱动指令，以驱动该通道从百位到小数位继电器组动作，完成该通道精密电阻矩阵的切换、加权和组合。

22、作为优选实施方式，本发明的小数位继电器组、个位继电器组、十位继电器组和百位继电器组分别包括n个通道的执行继电器，每个通道包括14个继电器。

23、作为优选实施方式，本发明的电源模块能够提供直流12v、5v和3.3v电源。

24、另一方面，本发明还提出了一种核反应堆保护系统逻辑校验方法，所述方法采用本发明所述的可编程数字化矩阵式高精度电阻输出卡件提供n通道阻值信号模拟所述核反应堆保护系统逻辑校验工作所需温度信号。

25、本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

26、1、本发明提出的高精度电阻输出卡件对外部电路无极性要求，支持两线制、三线制等常规接线方式，该卡件具有良好的通用性，支持其他任意具备相同通讯功能的主控卡件，配合主控卡件能够快速高效输出和切换多个通道的电阻值，分辨率达0.1ω，满足模拟逻辑校验工作的温度模拟功能需求，精度达到0.1℃，具有多通道、数字化、可编程、宽范围、高精度等优点。

27、2、本发明提出的高精度电阻输出卡件，一张可以替代多台现有信号模拟装置，应用该卡件可以提高工作效率，降低人员工作的要求，减少设备的支出，降低了成本。该卡件普遍适用于控制系统调试、试验和维保过程中需要多路电阻输出的场合，在反应堆保护系统逻辑校验过程尤为适用，在核电、研究堆、试验堆及其他大型核设施有广泛的应用前景。