核电站dcs主从控制器切换后信号跳变的分析与解决

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1、核电站DCS主从控制器切换后信号跳变的分析与解决　　摘要：为解决某核电机组的DCS控制器在增量下装和主从切换后发生信号跳变的问题，深入研究了控制器的热备冗余、增量下装、主从切换机制以及DCS内部逻辑组态。经过研究发现，在DCS控制器增量下装机制下的不规范逻辑组态，使控制器在主从切换后不能保持部分信号的状态，经过对此类故障隐患的全面排查和解决，彻底消除了DCS控制器的信号跳变风险。　　关键词：核电站；DCS；控制器；主从切换；信号跳变　　中图分类号：TN911?34；TP202+.2文献标识码：A文章编号：1004?373X（2015）19?014

2、0?03　　Abstract：InordertosolvetheproblemthatsignaljumpofDCScontrollerintheprocessofincrementaldownloadingandafterswitchingofhost?slavecontrollers，anin?depthresearchwasmadeforthehotstandbyredundancy，incrementaldownloading，host?slaveswitchingmechanismandlogicconfigurationwithinD

3、CS.ThestudyshowthattheirregularlogicconfigurationunderDCScontrollerincrementaldownloadingmechanismmadethecontrollerunabletokeepthestateofpartsignalsafterhost?slaveswitching.Afterathoroughinvestigationandresolution，thesignaljumpriskoftheDCScontrollerwaseliminated.7　　Keywords：n

4、uclearpowerplant；DCS；controller；host?slaveswitching；signaljump　　0引言　　核电站DCS分为安全级1E?DCS和非核级NC?DCS。非核级DCS虽然不涉及核安全，但却担负着全厂调节、操作与监视的重要功能，涉及200多个工艺系统[1]。DCS控制器如果发生异常信号跳变问题，无疑会在很大程度上影响到机组的稳定运行和机组的可靠性、可用率、经济性，如果事件发生在机组商运后，进行改造还会造成非计划停机，产生额外经济损失[2]。　　1事件调查[3]　　2013年5月，某在建核电项目非核级DCS某现

5、场控制站（FCS）的控制器（CPU）在增量下装后进行了主从切换，切换后造成辅助给水系统（ASG）的部分信号跳变，最终造成辅助给水系统1台泵和5个阀门运行状态跳变。　　事故出现后，工程方首先调查了控制器软件组态。经过逻辑追溯调查发现，这6个设备跳变是由同一个逻辑中间运算结果从1到0的跳变引发的。辅助给水（ASG）系统的一个带有自锁逻辑的图纸，如图1所示，这部分逻辑最终输出的信号就是发生跳变的中间运算结果。　　DCS供应商根据上游设计图纸在某现场控制站中设计了相应的自锁逻辑组态，如图2所示。这种逻辑组态在触发自锁的信号（图2中PY9ASG801TL和

6、PY9ASG160VDSM5进行“与”运算后与门AND⑥的状态信号）是脉冲信号的情况下，当脉冲信号消失后，自锁状态由或门OR⑦和与门AND②7共同保持，并将自锁结果输出给BOOL型局部变量ASGL38D02。这个变量值的跳变将引起6个设备控制指令的变化。　　从上述分析可知，应该是控制器的增量下装和主从切换操作在某种机制下使逻辑自锁状态发生了从1到0的跳变。因而有必要对控制器相关机制进行研究和分析。　　2控制器工作机制分析[4?5]　　2.1冗余热备和主从切换　　基于HOLLiAS?N平台的核电站非核级DCS现场控制站（FCS）采用一对NM203作

7、为控制器（CPU）模块。两个控制器采用主备运算同步方式实现无扰切换，即两个控制器同时做控制运算，并且控制运算周期保持同步，以保证双机的事件变量及积累运算值均相等，但只有一个输出运算结果，如图3所示。　　控制器设有独立的硬件看门狗电路，用于监视控制器的运行状态。一旦有任何任务出现异常，将引起主从切换，原主机降为从机，同时原备份机升为主机。新的备份机抛弃之前的程序和运算数据，从新的主机同步程序与数据。　　2.2掉电保护机制　　控制器单元在实时运行时，有一些重要数据需要保存，并且要求在系统掉电时这些数据仍能保持，所以模块内部设有掉电保护电路将这些数据保

8、存在低功耗的SRAM中，并提供后备电池供电。在控制站算法中，在变量定义时用关键词“Retain”定义的保留型变量将被作为Retain型变