核電數(shù)字化保護(hù)系統(tǒng)概述.doc

核電數(shù)字化保護(hù)系統(tǒng)控制器研究摘 要目前，國際上核電儀控系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展到第三代，新一代的核電儀控 系統(tǒng)采用數(shù)字化技術(shù)，提高了核電站運行的安全性和可靠性。我國正處 于核電事業(yè)的發(fā)展階段，不僅需要新建數(shù)座百萬千瓦級的核電站，還急 需將原有的部分老化的儀控系統(tǒng)更新?lián)Q代。因此，發(fā)展我國自主設(shè)計的 核電儀控系統(tǒng)有著極其重要的意義?？刂颇＜钦麄€保護(hù)系統(tǒng)中十分重要的組成部分，控制模件首先完 成數(shù)據(jù)信號采集后的預(yù)處理和數(shù)值正確性的確認(rèn)，然后，根據(jù)反應(yīng)堆緊 急停堆系統(tǒng)和專設(shè)安全系統(tǒng)分別設(shè)定的限值產(chǎn)生是否到達(dá)限值的邏輯信 號，再分別進(jìn)行必要的邏輯運算，最后產(chǎn)生反應(yīng)堆緊急停堆系統(tǒng)斷路器 和專設(shè)安全系統(tǒng)驅(qū)動裝置的啟動信號。安全可靠的控制模件對于降低核電廠各種事故造成的經(jīng)濟(jì)損失，尤 其是重大的安全事故，起到非常重要的作用。所以說安全可靠的控制模 件是實現(xiàn)安全儀控系統(tǒng)功能的前提條件。為了保證核級數(shù)字化設(shè)備達(dá)到足夠的可靠性，除了設(shè)備本身（包括 相應(yīng)的硬件和軟件）的高可靠性外，還在很大程度上取決于系統(tǒng)的設(shè)計， 包括它的技術(shù)方案、體系結(jié)構(gòu)等。作為保護(hù)系統(tǒng)中設(shè)計較為復(fù)雜的組件，控制模件系統(tǒng)的設(shè)計不光要 考慮自身的運行情況，還要為 I/O 組件、通信組件等提供必要的接口和 通信協(xié)議。本文在遵循核級儀控設(shè)備的設(shè)計準(zhǔn)則的基礎(chǔ)上，比較國外保護(hù)系統(tǒng)控制模件的設(shè)計方案，采用當(dāng)今計算機(jī)領(lǐng)域先進(jìn)的技術(shù)，提出了一種基 于先進(jìn)中央處理器的控制模件，通過可編程邏輯器件連接處理器和系統(tǒng) 部件的設(shè)計方案。文章首先對核級控制模件系統(tǒng)的功能需求進(jìn)行分析，提出了模塊化 的設(shè)計方案，并對各模塊進(jìn)行了詳細(xì)的功能說明。其次，在基于模塊設(shè)計的基礎(chǔ)上，闡述了采用先進(jìn)計算機(jī)技術(shù)的控 制模件系統(tǒng)硬件架構(gòu)設(shè)計方案，并給出了完整的設(shè)計電路。最后，對于控制模件中比較重要的任務(wù)調(diào)度設(shè)計了一種較為可行的 方法。核電保護(hù)系統(tǒng)的控制模件系統(tǒng)設(shè)計在我國還處于一個空白階段，希 望通過本論文中的控制模件的開發(fā)，為我國核電儀控系統(tǒng)的自主化設(shè)計 提供一些思路。關(guān)鍵詞：核電儀控，保護(hù)系統(tǒng)，控制模件，系統(tǒng)設(shè)計The Research of Process Module for Digital Reactor Protection SystemABSTRACTNowadays, nuclear power plant (NPP) have been developed to the third-generation. The new technology use digital instrument and control (I&C) system, which can improve the safety and reliability of nuclear power plant. Our country is in the period of developing nuclear power, nearly 40 million kilowatt-level nuclear power stations will be build in the next 20 years and most of aging I&C system will be replaced in the resent years. So, it has great meanings to realize the nuclear powers self-development.Control module is one of the most important parts of the protection system. It directly controls the reactor shutdown system.To make digital nuclear instrument have enough reliability, except for devices it selfs high reliability (including hardware and software), it also depends on the design of the system, includes system architecture and technology proposal.As one of the most complex module in protection system, when design a control module, a lot of matters should be take into consideration. Not only running status, but also I/O interface and communication protocols.Based on the design criteria of the nuclear I&C system, this paper bring out these following parts:Firstly, analyze the needs of the control module and bring forward a design method of modularization.Secondly, this paper expatiate the design method based on advanced computer technology. Entire schematic circuit diagram is presented in hardware design, and every main module is introduced detailedly.Finally, take all the I/O module into account, this paper bring forward a method of process scheduling which is based on time sharing. In the end, theboot code is given also.Keywords: Nuclear I&C, Safety System, Control Module, System Design第一章 緒論1.1 引言到 2020 年，中國大陸的人均 GDP 要達(dá)到 3000 美元。為了適應(yīng)社會、經(jīng)濟(jì)發(fā)展 的需要，能源必須要有較大發(fā)展。政府有關(guān)部門提出，2020 年，在降低煤電比例的 同時，要把核電的比例提高到 4%以上，使 2020 年核電機(jī)組的裝機(jī)容量達(dá)到 4000 萬 kW，加上在建的核電機(jī)組，未來 15 年，平均每年要新建 23 臺百萬千瓦級核電機(jī) 組，總的投資規(guī)模超過 500 億美元。儀表和控制系統(tǒng)是核電站的重要組成部分，機(jī)組的安全可靠、經(jīng)濟(jì)運行已經(jīng)在很 大程度上取決于儀表控制系統(tǒng)的性能水平，因此儀表與控制系統(tǒng)是發(fā)展核電的一個關(guān) 鍵。從我國已經(jīng)建成的核電廠來看，早期建設(shè)的核電廠都是以模擬量組合單元儀表為 主的控制系統(tǒng)（如秦山核電廠主控制系統(tǒng)采用 Foxboro 公司的 SPEC200 組裝儀表， 大亞灣核電站主控制系統(tǒng)采用 Baily 9020 系統(tǒng)），整個系統(tǒng)所需要的儀表控制器件數(shù) 量多，運行操作管理和維護(hù)工作任務(wù)重，大部分采用手動操作，控制系統(tǒng)性能已明顯 落后，安全性和經(jīng)濟(jì)性也隨著設(shè)備老化和備件減少以及故障率的升高而明顯降低。同 時，大部分在役核電機(jī)組都在進(jìn)行壽期延長工作，更換大量陳舊的儀表與控制設(shè)備是 其中的一個非常重要的部分。因此，早期核電廠的儀表控制系統(tǒng)急需換型改造。計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展使得現(xiàn)階段核電廠數(shù)字化 I&C（儀表和控制）系統(tǒng)部分已 經(jīng)從單機(jī)測控系統(tǒng)進(jìn)入集散控制系統(tǒng)（DCS）階段，并且隨著通訊技術(shù)的高速發(fā)展， 產(chǎn)生了全數(shù)字化儀表控制系統(tǒng)概念，它將成熟的常規(guī)電廠集散控制系統(tǒng)融入現(xiàn)場總線 控制系統(tǒng)（FCS）及可編程序控制器（PLC），全面應(yīng)用在常規(guī)島、BOP（核蒸汽系統(tǒng) 以外的設(shè)備）、核島部分的全過程控制，構(gòu)成核電廠全新數(shù)字化儀表控制系統(tǒng)。數(shù)字化儀控系統(tǒng)除了完成其自身的測量、數(shù)據(jù)采集、控制等功能外，還具備自檢 功能，能完成自我診斷、自我管理、在線修改、信息采集等，為預(yù)防性維修提供了有 效的手段。數(shù)字化儀控系統(tǒng)還具備高容錯性、高冗余度的特點。通過數(shù)字化儀控系統(tǒng) 的改造，可進(jìn)一步完善和提高儀控系統(tǒng)的功能和安全性。所以，我國核電數(shù)字化儀控 系統(tǒng)的改造勢在必行。1.2 核電儀控系統(tǒng)的發(fā)展從我國已建成的和在建的核電工程來看，核電站的儀控系統(tǒng)經(jīng)歷了三個階段1： (1) 常規(guī)模擬控制組合單元儀表為主的儀控系統(tǒng)，主要采用小規(guī)模集成電路為基礎(chǔ)的模擬量功能元件及繼電器等硬邏輯電路來控制，儀表器件數(shù)量多,運行操作管理和維護(hù)工作任務(wù)重,主控室較大，典型的有我國 300MW 秦山核電站主控制系統(tǒng)應(yīng)用的 FOXBORO 公司的 SPEC200 組裝儀表。(2) 模擬量和數(shù)字量混合運用的主控制系統(tǒng)，主要以模擬控制加上數(shù)字式分散控制系統(tǒng)，所需儀表數(shù)量大為減少，大量采用軟硬件自診斷技術(shù)、冗余技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等，提高了系統(tǒng)運行的可靠性。數(shù)字化技術(shù)是經(jīng)過大量的試驗驗證后，逐步運用于常規(guī)島等輔助系統(tǒng)。廣東嶺澳核電站（2980MW）儀表控制系統(tǒng)就屬于這一類。(3) 數(shù)字化儀控系統(tǒng)，數(shù)字化儀控系統(tǒng)將應(yīng)用成熟的常規(guī)電站分布式控制系統(tǒng)（DCS）加以改進(jìn)并移植過來，高級的人機(jī)接口技術(shù)、光纖網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等合理地構(gòu)成了核電站的全新數(shù)字化儀控系統(tǒng)。在常規(guī)島、核島等都全面應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)。典型的有：法國法馬通公司 N4 系 統(tǒng)、美國西屋公司的 AP1000 的 Common Q+Ovation 系統(tǒng)以及德國西門子 TELEPERM XP+XS 系統(tǒng)等。1.2.1 核級數(shù)字化保護(hù)系統(tǒng)特點核級數(shù)字化儀控系統(tǒng)特點：(1) 系統(tǒng)各工作站是通過網(wǎng)絡(luò)接口連接起來的，各工作站獨立自主地完成自己的 任務(wù)，且各站的容量可擴(kuò)充，配套軟件隨時可加載組態(tài)，每個工作站都是一個能獨立 運行的高可靠性子系統(tǒng)；(2)實時可靠的工業(yè)控制局域網(wǎng)使整個系統(tǒng)信息共享，各站之間從總體功能及優(yōu) 化處理方面具有充分的協(xié)調(diào)性；(3) 通過人機(jī)接口和 I/O 接口，對過程對象的數(shù)據(jù)進(jìn)行實時采集、分析、記錄、 監(jiān)視、操作控制，還可以進(jìn)行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、組態(tài)回路的在線修改、局部故障的在線維修；(4) 結(jié)構(gòu)上采用容錯和冗余設(shè)計，使得在任一個單元失效的情況下，仍可保持系 統(tǒng)的完整性，即使全局性通信或管理失效，局部站仍能維持工作。從硬件上包括操作 站、控制站、通訊鏈路都采用雙重化配置，從軟件上采用分段與模塊化設(shè)計、積木式結(jié)構(gòu)、程序卷回或指令復(fù)執(zhí)的容錯設(shè)計，具有很高的可靠性；(5) 硬件和軟件采用開放式，標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，具有靈活的配置，可適應(yīng)不同用戶的 需要。工廠改變生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)流程時只需改變系統(tǒng)配置和修改軟件組態(tài)即可實現(xiàn)；(6) 軟件面向工業(yè)控制技術(shù)人員、工藝技術(shù)人員和生產(chǎn)操作人員，采用實用而簡 捷的人機(jī)會話系統(tǒng)，復(fù)合窗口技術(shù)，畫面豐富、直觀。趨勢圖、流程圖、批量控制圖、 計量報表、操作指導(dǎo)畫面、菜單功能等均具有實時性。所配置的平面密封式薄膜操作 鍵盤、觸摸式屏幕、鼠標(biāo)器、跟蹤球等操作器更便于操作，并越來越具有通用性。1.3 數(shù)字化儀控系統(tǒng)概述核電站數(shù)字化儀控系統(tǒng)的含義是指使用以微處理器芯片構(gòu)成的，以數(shù)字處理技 術(shù)為特點的智能化電子設(shè)備和計算機(jī)系統(tǒng)替代核電廠中傳統(tǒng)的常規(guī)測量控制系統(tǒng)，這 其中同時包括與核安全有關(guān)的控制與保護(hù)系統(tǒng)2。儀表和控制系統(tǒng)的主要目的是在穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)功率運行期間，執(zhí)行適當(dāng)?shù)目刂坪?提供自動保護(hù)，防止反應(yīng)堆不安全和不正常的運行，以及提供觸發(fā)信號以減輕事故工 況的后果。儀表和控制系統(tǒng)由下述系統(tǒng)組成3：(1) 反應(yīng)堆儀控系統(tǒng)反應(yīng)堆 I&C 系統(tǒng)完成所有安全 I&C 系統(tǒng)對核電廠重要安全參數(shù)的測量、處理， 并驅(qū)動安全設(shè)施，以保護(hù)反應(yīng)堆和核電廠的安全。(2) 工程系統(tǒng) 工程系統(tǒng)實現(xiàn)工程設(shè)計、調(diào)試及系統(tǒng)的維護(hù)。 (3) 操作與信息系統(tǒng)實現(xiàn)安全 I&C 系統(tǒng)與操縱員之間的接口。 田灣核電站是我國第一個全面采用數(shù)字化儀控系統(tǒng)的核電廠，其數(shù)字化儀控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖 1-1 所示：OM960操縱員終端 （主控室）網(wǎng)關(guān) 終端總線監(jiān)測服務(wù)端口 監(jiān)測服務(wù)端口處理單元 服務(wù)單元 工程系統(tǒng) 診斷系統(tǒng) 防火墻反應(yīng)堆 緊急停 堆系統(tǒng)專設(shè)安 全設(shè)施反應(yīng)堆 自動功 率調(diào)節(jié) 系統(tǒng)反應(yīng)堆 限值系 統(tǒng)SR級TXP.AP電廠總線外部計算 機(jī)系統(tǒng)T X S優(yōu)先級模塊功能模件控制棒控制系統(tǒng) 驅(qū)動設(shè)備正常運行TXP.AP功能模件驅(qū)動設(shè)備驅(qū)動設(shè)備圖 1-1 田灣核電站儀控系統(tǒng)框圖Fig.1-1 The I&C system structure of Tianwan主要包括由網(wǎng)絡(luò)、顯示系統(tǒng)及操縱員終端 OM690、TXP 等構(gòu)成的核電廠正常運 行控制和信息處理與顯示系統(tǒng)，由 1E 級（安全系統(tǒng)）的 TXS 系統(tǒng)構(gòu)成的反應(yīng)堆保護(hù) 系統(tǒng)和反應(yīng)堆限值和控制系統(tǒng)，以及通過防火墻按照 TCP、IP 標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與外部 連接的其他 DCS 計算機(jī)系統(tǒng)。根據(jù)國際原子能機(jī)構(gòu)（IAEA）頒布的安全導(dǎo)則 IAEA50-SG-D3/D8，核電站儀控 系統(tǒng)分為三個安全等級，即安全級，安全相關(guān)級和非安全級。安全級儀控系統(tǒng)即反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)，主要功能是在當(dāng)反應(yīng)堆超出安全限值范圍 時，產(chǎn)生控制動作觸發(fā)的反應(yīng)堆停堆，它主要包括反應(yīng)堆停堆斷路器，以及合適的設(shè) 備布置，通過切斷棒控系統(tǒng)的電源，之后所有的棒束在其自重作用下降至最低點，使 反應(yīng)堆快速停堆，此過程通過反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)的自動指令或操作員操作實現(xiàn)4。專設(shè)安全設(shè)施驅(qū)動系統(tǒng)是安全儀控系統(tǒng)的一個子系統(tǒng)。其前端驅(qū)動系統(tǒng)為反應(yīng)堆 保護(hù)系統(tǒng)。安全設(shè)施包括其驅(qū)動單元及適當(dāng)?shù)脑O(shè)備布置，根據(jù)驅(qū)動系統(tǒng)或操作員發(fā)出 的信號實現(xiàn)保護(hù)措施。保護(hù)系統(tǒng)是核電儀控系統(tǒng)中極其重要的一部分，一個安全可靠的保護(hù)系統(tǒng)是核 電廠安全運行的必備條件。為了提高核電廠的安全性，就必須設(shè)計出更為先進(jìn)、可靠 的反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)，來保障相關(guān)人員及環(huán)境的安全。由此可見，核電廠反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)對于核電廠安全穩(wěn)定運行具有至關(guān)重要的作用。1.4 核電數(shù)字化儀控系統(tǒng)可靠性設(shè)計準(zhǔn)則核電保護(hù)系統(tǒng)在核電廠中應(yīng)用的一切技術(shù)和設(shè)備都必須是安全、可靠、十分成熟 且經(jīng)過驗證的, 必須嚴(yán)格遵守現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)與核安全法規(guī)，如核動力廠設(shè)計安全規(guī)定 HAF102、HAF103，核電廠質(zhì)量安全規(guī)定 HAF104 等56，設(shè)計理念則沿襲了模擬儀 控系統(tǒng)的設(shè)計理念。并且我國和其他國家都有非常嚴(yán)格的安全評審制度。簡單來說，核電站安全設(shè)計的一般原則是：采用行之有效的工藝和通過的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。保護(hù)系統(tǒng)作為一個特殊的安全系統(tǒng)，在數(shù)字化的開發(fā)過程中，應(yīng)滿足安全與可靠性原則。 可靠性設(shè)計準(zhǔn)則可分為以下幾個部分： (1) 單一故障準(zhǔn)則滿足單一故障準(zhǔn)則的設(shè)備，在其任何部位發(fā)生單一隨機(jī)故障時，仍能保持所賦予的功能。保護(hù)系統(tǒng)可采用模塊化的模件技術(shù)及冗余技術(shù)，增強系統(tǒng)的可靠性及減少 共模故障出現(xiàn)的幾率，還應(yīng)符合可試驗性和可維修性原則。對于構(gòu)成核電廠設(shè)計的每 個安全組，都必須運用單一故障準(zhǔn)則。安全組是用以完成各項為抑制特定假設(shè)始發(fā)時 間的后果使之不超過設(shè)計基準(zhǔn)所規(guī)定限值所需要的動作的設(shè)備組合7。(2) 冗余性為完成一向特定安全功能而采用多于最少套數(shù)的設(shè)備，即冗余性，它是提高安全重要系統(tǒng)的可靠性并借以滿足單一故障準(zhǔn)則的重要設(shè)計原則8。為了滿足冗余性的 要求，可采用相同的或不同的部件。(3) 多樣性采用多樣性原則能減少某些共模故障的可能，從而提高某些系統(tǒng)的可靠性9。設(shè)計應(yīng)研究安全重要系統(tǒng)潛在的共模故障原因，以確定能有效應(yīng)用多樣性原則的場合。 同時給出安全重要系統(tǒng)的多樣性分組。共模故障是這樣一些故障，即當(dāng)它們發(fā)生時，某單一事件能阻止多重的和類似 的部件按照設(shè)計的那樣工作。多樣性包括功能多樣性和設(shè)備多樣性。對要測量的參數(shù)盡量采用不同的物理效應(yīng)或不同的變量來監(jiān)測。在某些條件下可用不同類型的設(shè)備來測量同一物理量，以便克服共模故障。 運用多樣性原則時必須： 考慮材料、部件和制造工藝的相似性； 運行原理或公用的輔助設(shè)施的類似性； 多樣化對運行、維護(hù)和實驗程序帶來的復(fù)雜性。(4) 獨立性為了排除環(huán)境、電氣的相關(guān)影響，在通道與通道之間，保護(hù)系統(tǒng)與其它系統(tǒng)之間及在驅(qū)動信號的接口處均應(yīng)設(shè)置隔離設(shè)備，保持物理上的隔離，要求在電氣和結(jié)構(gòu) 上都相互獨立，以免喪失冗余性。為提高系統(tǒng)的 可在設(shè)計中采用下列獨立性原則： 保持冗余系統(tǒng)部件之間的獨立性； 保持系統(tǒng)中各部件與假設(shè)始發(fā)事件效應(yīng)之間的獨立性，即，假設(shè)始發(fā)事件不 得引起為減輕該事件后果而設(shè)置的安全系統(tǒng)或安全功能的失效或喪失； 保持不同安全等級的系統(tǒng)或部件之間適當(dāng)?shù)莫毩⑿裕?保持安全重要物項與非安全重要物項之間的獨立性。 獨立性可在系統(tǒng)設(shè)計中通過功能隔離或者實體分隔實現(xiàn)。(5) 故障安全設(shè)計在設(shè)計核電廠的安全重要系統(tǒng)和部件時，應(yīng)盡可能貫徹故障安全原則，即系統(tǒng) 或部件發(fā)生故障時，電廠應(yīng)能在毋需任何觸發(fā)動作的情況下進(jìn)入安全狀態(tài)10。(6) 可試驗性和可維修性保護(hù)系統(tǒng)應(yīng)用冗余度是為了使它們在發(fā)生一些故障之后還能繼續(xù)成功地運行。然而，為了能發(fā)現(xiàn)和修理故障的元件，以防止故障積累和因之而發(fā)生總的保護(hù)系統(tǒng)故 障，則需要定期的試驗，試驗的要求是必須能夠發(fā)現(xiàn)第一個故障。保護(hù)系統(tǒng)的冗余性 為在線測試提供了可能性。通過測試發(fā)現(xiàn)故障以及時檢修11。1.5 數(shù)字化保護(hù)系統(tǒng)硬件平臺1.5.1 數(shù)字化保護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu) (1) 數(shù)據(jù)采集計算機(jī)由數(shù)據(jù)采集計算機(jī)實現(xiàn)測量數(shù)據(jù)的 A/D 轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)調(diào)理，過程變量參數(shù)和設(shè)備狀態(tài)參數(shù)的輸入。(2) 功能計算機(jī) 由功能計算機(jī)實現(xiàn)必要的計算與處理，并與每個參數(shù)的安全限值相比較。若某個通道的測量值超過其限值，即產(chǎn)生以局部停堆信號。 (3) 表決計算機(jī) 各個通道的局部停堆信號，經(jīng)表決計算機(jī)處理后產(chǎn)生停堆驅(qū)動信號。1.5.1 數(shù)字化保護(hù)硬件結(jié)構(gòu)一般計算部分由下列模件組成：處理模件、安全通信處理器、安全通信模件、通 信模件和總線接口模件。處理模件實現(xiàn)報警和信息處理、功能處理等任務(wù)； 安全通信處理器實現(xiàn)與以太網(wǎng)、服務(wù)器接口計算機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸； 外圍模件包括模擬量和數(shù)字量輸入、輸出模件； 通信部分的模件包括接口模件收發(fā)模件和星型耦合器以實現(xiàn)光信號和電信號的收發(fā)功能，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。保護(hù)系統(tǒng)硬件架構(gòu)如圖 1-2 所示。 從圖中可以看出對于保護(hù)系統(tǒng)的計算部分而言，控制模塊與眾多功能模塊相連，處于整個計算部分核心的位置。處理模件作為保護(hù)系統(tǒng)中重要的核級設(shè)備，它的設(shè)計 必須滿足核級設(shè)備的設(shè)計規(guī)范，并且整個保護(hù)系統(tǒng)的 I/O 總線，內(nèi)存訪問等與個人計 算機(jī)系統(tǒng)有所區(qū)別。所以，保護(hù)系統(tǒng)的處理模件不能套用現(xiàn)成的計算機(jī)主板系統(tǒng)。因 此，處理模件的設(shè)計直接影響整個保護(hù)系統(tǒng)功能的實現(xiàn)。保護(hù)系統(tǒng)硬件架構(gòu)機(jī)柜Computing Components Communication Components背板SBG1H1 LAN L2 LANSBG2Control ModulesH1接口模件L2連接模件收發(fā)器處理模件星型耦合器通信模件總線接口模件安全通信處理器Peripheral ModulesAnalogDigital模擬量輸出模件數(shù)字量輸出模件模擬量輸入模件數(shù)字量輸入模件圖 1-2 保護(hù)系統(tǒng)硬件架構(gòu)Fig.1-2 The hardware structure of protection system1.6 本課題的目標(biāo)和關(guān)鍵技術(shù)（1） 處理模件是安全儀控系統(tǒng)的重要組成部分 安全可靠的控制模件對于減少“誤停堆”、“拒動”12，降低核電廠各種事故造成的經(jīng)濟(jì)損失，尤其是重大的安全事故，起到非常重要的作用。所以說安全可靠的控制模件是實現(xiàn)安全儀控系統(tǒng)功能的前提條件。（2） 控制模件是整個保護(hù)系統(tǒng)中的核心部件控制模件下連 I/O 總線，與 I/O 卡件通信，采集所需數(shù)據(jù)信號；上接實時數(shù)據(jù)網(wǎng)， 與工程師站、網(wǎng)管計算機(jī)通訊?？刂颇＜瓿蓴?shù)據(jù)信號采集后，進(jìn)行預(yù)處理和數(shù)值正確性的確認(rèn)。然后，根據(jù)反 應(yīng)堆緊急停堆系統(tǒng)和專設(shè)安全系統(tǒng)分別設(shè)定的限值產(chǎn)生是否到達(dá)限值的邏輯信號，再 分別進(jìn)行必要的邏輯運算，最后產(chǎn)生反應(yīng)堆緊急停堆系統(tǒng)斷路器和專設(shè)安全系統(tǒng)驅(qū)動 裝置的啟動信號。由此可見，控制模件是保護(hù)系統(tǒng)中直接控制停堆系統(tǒng)的部件，它的可靠性直接影 響了整個保護(hù)系統(tǒng)的安全運作。其次，控制模件是保護(hù)系統(tǒng)中為數(shù)不多存在軟件的部件，其軟件的 V&V 認(rèn)證也 是保護(hù)系統(tǒng)可靠性的保障?？刂颇＜且粋€完整的計算機(jī)系統(tǒng)，它的實現(xiàn)方法直接影響各種輸入輸出模件和 通信模件的接口設(shè)計與軟件編程。不僅如此，控制模件的軟件編寫也和系統(tǒng)設(shè)計有著 直接的聯(lián)系。（3） 設(shè)計理念與常規(guī)的計算機(jī)系統(tǒng)不同 核級保護(hù)系統(tǒng)控制模件與普通的計算機(jī)主板有很大的區(qū)別，他們的控制任務(wù)和控制目