★北京广利核系统工程有限公司莫德亮，朱远涛

★中广核惠州核电有限公司刘怡

关键词：DCS系统；SpeedyHold；定期试验；计时

根据核电站运行期间定期试验监督大纲，需要对部分系统的阀门进行开启或关闭测试验证，要求动作时间满足大纲准则要求，进一步满足核安全法规及电站运行要求^[1]。

现有的DCS系统中增加了阀门动作时间计算功能，即系统能够自动计算一组或多组定期试验中不同阀门设备的动作时间差，并提供画面显示阀门动作时间与打印结果功能。但操作读取阀门动作时间的方式不够便捷直观，操作流程繁琐^[2]。

针对该问题，我们进行了理论分析研究，初步认为可以采用从DCS系统一层控制站组态功能上研究并开发出一种算法功能块，从控制站获取两次开关量的变位时标，并在控制站里计算后将差值送到二层服务器，再由操作员站读取并显示来解决上述问题。

1　现状问题分析

现有SpeedyHold平台DCS系统阀门动作时间计时方案：一层IO采集板卡获取阀门动作变位信号并打上时标后随数据包传输到二层服务器，画面脚本VB代码读取DCS系统全日志里指定的两个开关量变位日志时标，对时标加以计算后显示在画面上，达到人机信息交互目的，计算画面如图1所示。

图1 阀门动作时间计算画面（改造前）

运行人员使用方法：

（1）需要在试验前调出定期试验画面；

（2）运行人员进行相关设备操作，如操作盘的开关、按下按钮等；

（3）执行过程中画面以500ms为周期刷新，并通过画面脚本读取阀门动作日志，计算满足条件日志时标的时间差；

（4）试验执行结束，即画面的计算结束，将所有需要计算的阀门动作时间信息显示在画面上；

（5）通过“历史试验开始时间设置”查询三天前至当天历史数据。

上述方案主要存在以下4个问题：

（1）试验查询记录时间有时间限制。画面读取系统日志时，设置试验开始时间只能选择3天以内的时间，超出3天时间的日期无法选择，从而导致试验数据只能在短期内复查，需要运行人员自行抄录保存。

（2）试验查询记录时间受日志数量的限制。由于DCS系统有最多存储30,000条日志的限制，新生成的日志会自行覆盖最早生成的日志。而且该机组DCS系统监视的工艺系统达到269个，30,000条日志约相当于一个月的日志容量（日志存储时间的长短视现场工艺情况而定）。

（3）超过3天范围只能手动离线查询，不够便捷。查找历史试验数据时只能通过离线查询功能导出相关日志，手动进行计算，步骤相当繁琐。

（4）容易误设置历史试验开始时间，造成时间计算错误。只有在试验前打开画面（这时候画面属于实时试验模式），画面才具备自动显示日志、自动计算阀门动作时间功能。设置历史试验开始时间必须准确，不恰当的开始时间会额外增加或丢失试验日志，导致阀门动作时间计算错误，影响复盘试验执行情况（实际工作中也多次出现类似情况）。

2　解决方案

2.1　整体思路

针对现有问题，经过分析讨论，我们用归类法将当前存在的4个问题进行分类汇总，最终要解决的是查询时间限制和手动查询不便捷2个问题。

结合SpeedyHold平台的系统功能特点，我们将时间数据赋值给内部模拟量，可以存储在历史服务器里，在线数据能查询180天以内，解决了只能存储3天问题，同时将手动选择试验开始时间计算变更为在控制站内自动计算，显示在二层DCS画面。具体方案如图2所示。

改进后采用SpeedyHold平台的控制站算法组态功能进行阀门动作时间计算，使用开关量上升沿检测、获取控制站系统时间、变量类型转换等功能块，要求参与试验的设备开关量信号在同一控制站内。

图2 改进后阀门动作时间计时流程图

沿用改进前的试验开始的标志性动作信号，在DCS系统为特定的外部开关量信号（RPA601EC、KSA001EC等），运行人员会在试验开始时，通过打开开关、按下按钮等方式使这些信号动作翻转为开关量“1”信号。

控制站会主动检测试验开始信号，特定信号触发时，获取控制站当前系统时间记录为T1，阀门动作（同试验开始信号动作原理）时获取控制站当前系统时间记录为T2。将T2与T1转换为可以计算的REAL类型，计算T2与T1的差的绝对值，其计算结果的精度达到毫秒级。再将计算结果赋值给内部模拟量的采集值，将该模拟量的实时值链接到画面上。经过以上一系列设计，最终完成阀门动作时间在DCS系统中的人机画面上显示，满足了运行人员试验监盘的需求。

阀门动作时间计算项目改进前后对比如表1所示。首先，改进后画面仅作显示，无论是否打开画面，其中计算会在控制站中自动完成。其次，可以通过查询时间模拟量历史趋势方式查看历史试验数据，其存储周期为180天，相较于改进前只能在线查询3天以内试验数据，提升了约60倍。其次，改进后画面增加了设备状态显示功能、设备报警监视功能，代替改进前的试验画面与趋势画面，很大程度上优化了操作复杂度（注：试验开始前操纵员需要打开多幅画面查看核实相关设备状态，以便判断是否满足试验开始条件）。

表1 阀门动作时间计算项目改进前后对比表

2.2　算法开发方案

为了解决在控制站采集开关量变位时间，并计算出两个开关量变位的时间差值的问题，同时也方便后续工程设计过程中批量使用，我们需要重新开发一种新的算法块。新开发的算法块被命名为TESTIME模块，共有4个输入端与1个输出端，如表2所示，可满足开关量变位检测与时间差值计算结果的输出。应用效果上经过实际测试验证，其满足变位时间计算的功能要求。

表2 新开发的TESTIME功能块引脚介绍

3　实际工程应用效果验证

应用上述方案，2020年10月份现场DCS系统里对画面、数据库完成了升级后，下装并冷启服务器生效。在机组大修期间选取其中一个具体的试验画面进行再鉴定测试，试验结果满足要求。DCS系统二层画面时间计算准确（与之前旧方案的计算结果比较），操作响应时间等性能均能满足运行实际使用人员的需求。此次试验计时画面全面满足当初提出的改造需求，结果验收合格。

2021年2月底对另外一机组现场实施下装生效，效果及再鉴定结论同上。

4　结论

本试验计时功能的改进及研究，彻底解决了试验结果只能保存3天的问题，有效避免了因历史试验开始时间选取不对导致结果出现偏差，保障了阀门动作时间结果的准确性，提高了运行人员查看时间计时的便利性，使DCS系统人因优化工程提上了一个新的台阶。通过在某核电站实际机组的应用经验，本实验为以后DCS仪控系统设计工作提供了参考与指导意义。

作者简介：

莫德亮（1990-），男，湖北荆州人，中级工程师，学士，现就职于北京广利核系统工程有限公司，主要从事核电站仪控数字系统设计及运维方面的研究。朱

远涛（1997-），男，广东珠海人，助理工程师，专科，现就职于北京广利核系统工程有限公司，主要从事核电站仪控数字系统运维方面的研究。

刘　怡（1989-），男，河北石家庄人，中级工程师，学士，现就职于中广核惠州核电有限公司，主要从事核电站的运行和培训相关工作。

参考文献：

[1] 苏林森. 广东核电培训中心900MW压水堆核电站系统与设备[M]. 北京: 原子能出版社, 2005.

[2] 濮继龙. 大亚湾核电站运行教程[M]. 北京: 原子能出版社, 1999.

摘自《自动化博览》2023年5月刊