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目前国内许多新建的核电厂一般都采用数字化仪控系统，而数字化仪控系统的重要特征就是采用分布式控制系统（DCS），DCS系统的可靠性直接关系到核电厂的安全性与经济性，因此，DCS系统的功能与验证就成为一项重要的工作。目前的DCS的验证工作一般由DCS厂家完成，业主只能跟踪过程，并不能直观的了解DCS的工作状态和性能。而传统的核电厂仿真机（通常称为模拟机）分为原形机、工程模拟机、培训模拟机，但不管是那种仿真机功能完备，但体积巨大不方便作为DCS普京集团娱乐网址存怎么样机使用，因此客户需要我们提供一种便携式的DCS验证机用于现场普京集团娱乐网址存怎么样和功能、性能验证。

二、系统背景与设计原则

核电站通常都设计在靠近水域地带，常是偏远的临海地，DCS工作地点条件差，缺乏完备的普京集团娱乐网址存怎么样设备，只能使用便携式的设备完成功能普京集团娱乐网址存怎么样；使用传统的仪器仪表，比如万用表、示波器等需要多人协同才能完成某一功能的普京集团娱乐网址存怎么样，一般工况的模拟普京集团娱乐网址存怎么样基本靠人工操作完成，效率低、易出错；特定工况，比如变化速率在200ms的信号，靠手动去按钮触发开关，基本实现不了。

系统整体实现项目如下：

1） 与核电站仿真模型的接口

解析输出信号的值，并输出，包括模拟输出、数字输出、RTD输出、TC输出；

打包输入信号的值上次给仿真机，包括模拟输入、数字输入。

2） 提供用户操作界面

读取配置文件；更新数据库；显示通道筛选；实际物理量和电信号的换算。

3） 多通道时间间隔测量

针对开关量，测量设置信号与随变信号之间的时间间隔（可从毫秒级到分钟级）

三、 总体设计

根据系统的功能要求本系统包括以下几个部分：

1）数据采集和输出：

输出包括模拟输出（电流）、继电器输出、24V IO输出、RTD输出、TC输出；

输入包括模拟输入（电流）、24V IO输入。

2）信号调理：

将24V IO输出调理成继电器输出；

将24V IO输入调理成继电器输入；

将模拟电压输出调理成TC输出。

3）下位机程序：

提供显示界面，显示系统当前的温度、文件大小、通讯过程等。

4）上位机程序：

提供用户的各种操作。

设备中的各个机箱和功能模块都固定在加固机箱内部，加固机箱采用标准19英寸的设计，便于携带和使用。加固机箱前部用于设计测试使用的香蕉插头；后部提供电源通信的接插件，系统供电、LAN通信都由后部接入。上位机是另外一台电脑，其中安装了上位机的操作程序，核电厂的仿真模型也运行在其中。其结构如图 1所示：

图1系统结构示意图

主控机箱NI cRIO-9082整个设备的核心，主控机箱中预先安装了Windows7 Embedded系统，应用程序使用LabVIEW开发，普京集团娱乐网址存怎么样完成的下位机程序固化在主控机箱NI cRIO-9082中。各个功能模块和主控机箱中的FPGA进行数据交互，FPGA通过DMA双向通道实现设置数据交换，包括用户的设置数据和测量模块的采集数据。

由于本设备中使用的功能模块比较多，采用MXI技术扩展了另外一个机箱，两个机箱之间实现透明化管理，在程序上不区分功能模块在哪个机箱。系统框架见图 2。

图2系统框架

其中：

DC_I: 9475输入电压，zui大输入60V

48V_O: 直流48V电输出，用户客户选择不同的电平输出；

24V_O: 直流24V电输出，用户客户选择不同的电平输出。

针对数字输入，区分两种类型，一种是交流输入，另外一种是直流输入。

交流输入：检测220VAC电源掉、电上电情况，安装在后面板上，使用NI 9435 模块直接输入；

直流输入：检测干接点（24VDC）、24VDC、48VDC电源掉、电上电情况，使用调理电路在检测干接点时通断状态，将电压拉低与否来实现。

3.1   下位机程序

下位机程序主要实现四个功能：

• 状态检测：实时检测机箱温度、TCP连接状态、上传/下载的报数、文件存储状态等；
• 上位机下传数据解析：根据约定协议将上位机下传的数据解析后通过输出板块输出；
• 下位机上传数据打包：根据约定协议将采集模块采集到的数据打包上传；

上传的数据除了定时采集的工况外，还有一种是事件发生的时间测量：

针对数字输入量，当数字输入量当前拍与上一拍的数据不一样时，判定为事件发生；

针对模拟输入量，当模拟输入量的值在设定值之内（AI1≤X≤AI2,其中X：读取值；AI1，AI2为预设值），则判定为事件发送。下位机的数据流见图 3。

图3数据流框架

• 数据存储：数据根据不同的采样速度分为模拟采集、数字采集（高速）、数字采集（低速）。运行过程中将这个三种类型的数据存放在不同文件夹中，主程序中提供单独的子线程完成数据的存储，各个子线程和主线程之间通过队列进行数据交互，主线程实时判断存放文件夹的大小，如果超过总容量的90%，会提示用于删除或历史数据。

          数据格式类似波形文件，每个通道包括t0、dt、Y[]等信息，每个文件约10M大小。数据流见图 4。

图4下位机文件存储

3.2   上位机程序

上位机分两部分，一部分是普京集团娱乐网址存怎么样应用程序，另外一部分是核电厂的仿真模型，两部分独立运行，相互之间没有和数据交互，也不会同时运行。系统设计了一套通讯策略，保证了模拟机即可和普京集团娱乐网址存怎么样应用程序配合，也可和核电厂的仿真模型进行配合。

程序流程如图 5所示：

图5上位机流程图

核电厂的仿真模型由客户提供，我们主要实现普京集团娱乐网址存怎么样应用程序。

普京集团娱乐网址存怎么样应用程序主要完成下面三部分功能

• 配置文件读取：使用Report Generation Toolkit for Microsoft Office工具包可将用户的Excel格式的配置文件读入到系统中。
• 数据库操作：使用Database Connectivity Toolkit工具包可更新数据库，查询数据库，配合SQL语句，可实现复杂的数据库查询，提供用户数据的筛选显示。
• 界面更新：实现查询下位机通过TCP/IP上传的数据，更新主界面；用户更新输出的值后，实现实际物理量和电信号的转换。

四、  软件实现与现场成果

4.1   下位机程序

RT端的主控是NI CRIO-9082，安装的是Windows 7 Embedded操作系统，使用NI CRIO-9082自带的VGA输出，在系统的后端提供一个状态检测的界面，提供TCP/IP连接信息，本次通讯简单统计，以及本地存储状态等信息。下位机界面入图 6所示。

图6 RT端界面

4.2   上位机程序

上位机端应用程序主要分为三部分组成，分别是：

• 设置、导入部分：用于导入数据，配置数据进行预处理；
• 显示筛选部分：用于设定特定条件，筛选关注的数据，可筛选列和特定条件的行数据；
• 事件显示部分：针对DI，显示设定值和随动值之间的时间差；
• 上位机程序界面入图 7所示。

图7 上位机端主界面

4.3   现场成果

NI CRIO-9082和NI 9155固定在机箱内部，面对用户接线端，箱体后部是状态检测屏和其他人机交互接口，包括电源输入、USB、网口等。内部结构图见图 8。

图8 内部结构图

为了现场使用方便，接口面使用的4mm的香蕉插头，选用普通的香蕉插头即可完成现场电信号的连接。用户接口面实物图见图 9。

图9用户接口面

状态检测面提供了一块5寸的液晶显示屏，内部通过VGA接口和NI cRIO-9082主机进行对接，实时显示当前的工作状态。整个箱体坚固耐用，提供拉手和滚轮，可由单人拖拉运输，实物图见图 10。

图10状态检测面

五、结论

利用CRIO平台，我们迅速为客户开发出一个体积小，易于现场维护，又易于扩展的硬件平台，利用LabVIEW FPGA技术，方便开发出数字信号的事件间隙测量功能，目前设备替代部分传统仪器，投入使用。