王遠(yuǎn)隆（中國(guó)核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院核反應(yīng)堆系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)國(guó)家級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610041）

在新建設(shè)的核電廠中，很多都把數(shù)字化儀控系統(tǒng)作為首選。經(jīng)濟(jì)與效率是兩個(gè)主要考慮方面。效率最終也是為經(jīng)濟(jì)服務(wù)的。數(shù)字化儀控系統(tǒng)憑借其自身在技術(shù)上的先天優(yōu)勢(shì)對(duì)這兩方面的貢獻(xiàn)早已經(jīng)在核電廠以外的行業(yè)中得到了足夠的證實(shí)。核電廠選用數(shù)字化儀控系統(tǒng)本身是被動(dòng)和不得已的選擇。

儀表和控制系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱儀控系統(tǒng)，英文縮寫(xiě)I&C）是核電廠機(jī)組安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要保障。這個(gè)保障的前提在很大程度上取決于儀控系統(tǒng)的性能和設(shè)計(jì)水平。特別是對(duì)核電廠，由于其特殊的安全性要求，在儀控系統(tǒng)選擇方面更是有特殊規(guī)定。

如圖1所示，核電廠一般分為核島和常規(guī)島兩部分。核島為圖上圓圈包圍部分，常規(guī)島與火電站類似。核島部分由于核裂變所固有的放射性問(wèn)題從而引發(fā)對(duì)核安全性問(wèn)題的特殊關(guān)注。因此，在實(shí)施儀控系統(tǒng)選型時(shí)就必須對(duì)兩部分分別對(duì)待。這既是安全考慮，也是經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上可實(shí)現(xiàn)性的考慮。不論是常規(guī)儀控系統(tǒng)還是數(shù)字化儀控系統(tǒng)都不會(huì)背離這個(gè)原則。

圖1 典型核電廠示意圖Fig.1 Schematic of typical nuclear power plant

這種依據(jù)核安全性原則對(duì)儀表分類的要求是核裂變導(dǎo)致的特殊做法。但對(duì)儀表本身而言，其基本功能實(shí)現(xiàn)與放射性安全考慮并無(wú)直接關(guān)系。只有直接接觸到放射性或在放射性影響范圍內(nèi)使用的儀表才會(huì)有特殊要求。就核電廠儀控系統(tǒng)而言，大多屬于二次儀表，特殊要求者是少數(shù)。

下面選擇幾個(gè)典型核電廠數(shù)字化儀控系統(tǒng)做一個(gè)對(duì)比，從中提出在核電廠數(shù)字化儀控系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)需要認(rèn)真對(duì)待的問(wèn)題。

1 數(shù)字化儀控系統(tǒng)概述

1.1 數(shù)字化儀控系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)

圖2是德國(guó)西門(mén)子公司推出的一個(gè)數(shù)字化儀控系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)[1]。該系統(tǒng)進(jìn)一步劃分為圖3所示的4層結(jié)構(gòu)。從底層往高數(shù)，分別為：過(guò)程級(jí)（Process Level）、現(xiàn)場(chǎng)級(jí)（Field Level）、單元級(jí)（Cell Level）和管理級(jí)（Management Level）[1-2]。

按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO網(wǎng)絡(luò)協(xié)議規(guī)定的7層典型結(jié)構(gòu)OSI，對(duì)圖3所示分層結(jié)構(gòu)作一個(gè)對(duì)比，大致上過(guò)程級(jí)屬于OSI的物理層，現(xiàn)場(chǎng)級(jí)屬于OSI的數(shù)據(jù)鏈路層，單元級(jí)屬于OSI的網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層，管理級(jí)則對(duì)應(yīng)OSI的會(huì)話層、表達(dá)層及運(yùn)用層。分層的目的是為了將功能分散，減小信息在傳輸、控制過(guò)程中丟失的風(fēng)險(xiǎn)以及其后對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的影響。從設(shè)計(jì)上考慮，這也有利于模塊化技術(shù)的應(yīng)用和儀控技術(shù)設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化。工業(yè)控制用儀控系統(tǒng)可以在OSI的標(biāo)準(zhǔn)7層設(shè)置基礎(chǔ)上作適當(dāng)調(diào)整。Siemens這里通過(guò)功能整合后分為了4層。這樣的分層在目前的核電廠數(shù)字化儀控系統(tǒng)應(yīng)用中有一定的代表性。

分層結(jié)構(gòu)里處于底層的過(guò)程級(jí)和其上的現(xiàn)場(chǎng)級(jí)是最重要的。所有實(shí)際過(guò)程的儀控系統(tǒng)都在這兩層。儀控系統(tǒng)的更新?lián)Q代能從這兩層上清楚地看出來(lái)。

1.2 常規(guī)儀表與數(shù)字化儀表[3-4]

儀控系統(tǒng)的發(fā)展大致可分為兩個(gè)階段，即常規(guī)儀表階段和數(shù)字化儀表階段。當(dāng)然，現(xiàn)在也提信息化時(shí)代。但信息化是數(shù)字化的拓展和延伸，可以當(dāng)作數(shù)字化看待。

圖2 Siemens 數(shù)字化儀控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)Fig.2 Architecture of Siemens digitized I&C system

圖3 Siemens 數(shù)字化儀控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分層Fig.3 Hierarchy of Siemens digitized I&C system

常規(guī)儀表階段國(guó)內(nèi)有DDZ各型單元組合式儀表?，F(xiàn)在一般提到常規(guī)儀表都喜歡列舉其眾多的缺點(diǎn)，以突出選用數(shù)字化儀表的合理性。但對(duì)常規(guī)儀表來(lái)講，一對(duì)一功能分散（危險(xiǎn)分散）的技術(shù)理念是相當(dāng)有價(jià)值的。常規(guī)儀表的另一個(gè)技術(shù)理念就是并行性，也即系統(tǒng)中各儀表在時(shí)間上的嚴(yán)格并行動(dòng)作以保證系統(tǒng)高效率運(yùn)行。而這兩點(diǎn)，又恰恰是現(xiàn)在數(shù)字化儀表都在花費(fèi)很大努力要解決的問(wèn)題。CPU的速度要不斷提高，數(shù)字化儀表的單體功能要不斷增強(qiáng)，道理就在于向真正的一對(duì)一功能分散和并行性接近。上面已經(jīng)提到網(wǎng)絡(luò)分層的目的就是為了將功能分散，減小信息在傳輸、控制過(guò)程中丟失的風(fēng)險(xiǎn)。

仍以Siemens為例，如圖4所示[1]，數(shù)字化儀控系統(tǒng)在底層就將整個(gè)系統(tǒng)按功能劃分開(kāi)，盡可能實(shí)現(xiàn)一對(duì)一功能分散原則。

圖4 Siemens 數(shù)字化儀控系統(tǒng)底層結(jié)構(gòu)Fig.4 Primary layer of Siemens digitized I&C system

在這里，也可以比較出常規(guī)儀表的弱點(diǎn)所在。從圖4上看到，各類數(shù)字化儀表在信息傳輸方面可以集中于一條稱為Profibus的現(xiàn)場(chǎng)總線上，而不是像常規(guī)儀表各自為政，1臺(tái)儀表的信息對(duì)應(yīng)獨(dú)立的一組導(dǎo)線傳送。數(shù)字化儀表在信息傳輸上顯然能節(jié)約大量導(dǎo)線和布線所要占用的空間，明顯優(yōu)于常規(guī)儀表。但這里需要注意，集中就有違背一對(duì)一原則的隱患。這就要求傳輸信息的總線在性能上必須高可靠。保證高可靠的措施除了傳輸線本身高質(zhì)量外，一般可以采用稱為冗余的技術(shù)手段。圖4所示的雙總線并置結(jié)構(gòu)就是冗余技術(shù)的體現(xiàn)。另外，可以從功能下放角度提高可靠性。隨著數(shù)字化儀表的性能大幅提升，以前不少常規(guī)儀表各自完成的功能都可以整合在1臺(tái)數(shù)字化儀表里完成。表面上這似乎又有違背一對(duì)一原則的隱患，實(shí)際上由于數(shù)字化儀表在技術(shù)成熟度方面對(duì)可靠性的強(qiáng)有力支持，功能整合已成為通用技術(shù)手段。如儀表內(nèi)部雙CPU并置、軟件冗余互檢等先進(jìn)技術(shù)都能很有效地保證系統(tǒng)功能的準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)。功能整合也同時(shí)帶來(lái)了儀表現(xiàn)場(chǎng)布置的進(jìn)步，即空間的節(jié)約和人性化設(shè)計(jì)及人因工程的實(shí)現(xiàn)。

數(shù)字化儀表的技術(shù)基礎(chǔ)是建立在二進(jìn)制數(shù)碼上面的。整個(gè)數(shù)字化儀表的信息傳輸都是這樣的二進(jìn)制數(shù)碼串行實(shí)現(xiàn)。顯然，在速度方面串行通信不如并行通信。數(shù)字化儀表采用兩種基本技術(shù)來(lái)解決問(wèn)題。一是在硬件上多CPU運(yùn)行，這實(shí)際就是常規(guī)儀表在時(shí)間上嚴(yán)格并行動(dòng)作的繼承應(yīng)用。同時(shí)CPU速度的大幅提升也可以保證在一個(gè)時(shí)間周期內(nèi)完成的串行計(jì)算逼近并行動(dòng)作的水平。計(jì)算機(jī)技術(shù)把這稱為分時(shí)運(yùn)行。也即對(duì)一個(gè)時(shí)間周期分片，按計(jì)算所對(duì)應(yīng)功能的重要性程度排出優(yōu)先級(jí)，依據(jù)優(yōu)先級(jí)大小列出計(jì)算次序。由于計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度極快，這樣的時(shí)間分片串行運(yùn)算就像是并行動(dòng)作，雖然不完全等同，但已經(jīng)難于人為區(qū)分了。

一對(duì)一原則和并行性原則是底層儀表必須遵從的兩個(gè)重要原則。這樣才能保證功能分散和信息集中監(jiān)控的順利實(shí)現(xiàn)。

數(shù)字化技術(shù)的明顯優(yōu)勢(shì)還在于它的抗干擾能力。數(shù)字化信息傳輸技術(shù)是嚴(yán)格的二進(jìn)制即0和1兩個(gè)數(shù)碼組合。這種數(shù)碼的傳輸可以在從發(fā)送端到接收端按嚴(yán)格的數(shù)字傳輸規(guī)則完成，不易受外界干擾。模擬儀表的信號(hào)傳輸就很難做到這一點(diǎn)。連續(xù)的電信號(hào)從信息通道上講，干擾點(diǎn)隨處都是，防不勝防。所以數(shù)字化技術(shù)在信息遠(yuǎn)距離傳輸方面有著不可替代的作用，再加上光纖網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)和無(wú)線通訊技術(shù)的普及應(yīng)用，全球化網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)也不是困難的事了。

1.3 網(wǎng)絡(luò)化

從數(shù)字化儀控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)看，大致經(jīng)歷了從集散控制系統(tǒng)（DCS，Distributed Control System）到場(chǎng)總線控制系統(tǒng)（FCS，F(xiàn)ieldbus Control System）兩個(gè)階段。

集散控制系統(tǒng)將模擬儀表和計(jì)算機(jī)技術(shù)整合，一方面保留了模擬量一對(duì)一的特點(diǎn)；另一方面又利用計(jì)算機(jī)信息處理的能力將系統(tǒng)信息管理和顯示集中監(jiān)控。DCS的出現(xiàn)是計(jì)算機(jī)發(fā)展水平和對(duì)舊有工業(yè)模擬儀表改造雙重要求推動(dòng)下的產(chǎn)物。這個(gè)時(shí)期的計(jì)算機(jī)不論信息處理速度還是信息存儲(chǔ)容量都還處于不能大規(guī)模取代模擬儀表的階段。所以DCS必須考慮與存在的模擬儀表接口的問(wèn)題（AD/DA轉(zhuǎn)換是典型）。這一時(shí)期基本上算是計(jì)算機(jī)工業(yè)應(yīng)用的試驗(yàn)階段。許多DCS早期產(chǎn)品也就是一個(gè)過(guò)渡產(chǎn)品。有一種普遍性的提法叫DCS具有功能危險(xiǎn)性分散的特點(diǎn)，這不符合系統(tǒng)發(fā)展的實(shí)際情況。上面已經(jīng)講到，模擬儀表一對(duì)一的布置本身就具備危險(xiǎn)性分散的特點(diǎn)。DCS只是在繼承這種特點(diǎn)而已[8]。

FCS系統(tǒng)是數(shù)字化儀控系統(tǒng)的典型代表。它的出現(xiàn)是與計(jì)算機(jī)發(fā)展水平相一致的。FCS利用了這個(gè)時(shí)期計(jì)算機(jī)計(jì)算速度和存儲(chǔ)容量以及微型化方面的突破性進(jìn)步和可靠性的大幅提升，將分散的現(xiàn)場(chǎng)模擬儀表布置按系統(tǒng)功能劃分集中布置，由此大大地節(jié)約了空間和硬件成本；同時(shí)還有效繼承了原模擬儀表的一對(duì)一功能分散原則，做到了一舉兩得。

在網(wǎng)絡(luò)化信息傳輸通道方面，也由DCS的數(shù)據(jù)公路發(fā)展到FCS的現(xiàn)場(chǎng)總線（Fieldbus）+工業(yè)以太網(wǎng)（Ethernet）。并從各產(chǎn)品廠家各行其是到基本實(shí)現(xiàn)區(qū)域性的、但全球認(rèn)可的標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品。通信技術(shù)模塊化也強(qiáng)有力地支持了網(wǎng)絡(luò)從局域網(wǎng)（LAN）擴(kuò)展到了全球鏈接。數(shù)字化儀控系統(tǒng)也隨著從現(xiàn)場(chǎng)對(duì)象的控制發(fā)展到整個(gè)工廠或大系統(tǒng)的管理監(jiān)控，甚至能將全球產(chǎn)品市場(chǎng)納入其中。

歸結(jié)起來(lái)，數(shù)字化儀控系統(tǒng)就是從局部模擬儀表自動(dòng)化到整體數(shù)字儀表自動(dòng)化進(jìn)而再到全局信息網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化的發(fā)展歷程。

2 實(shí)例

核電廠核島與常規(guī)島的區(qū)分以蒸汽發(fā)生器一、二回路為邊界（見(jiàn)圖1）。蒸汽發(fā)生器本身也被圖中的圓圈包圍，屬于核島部分。整個(gè)核電廠儀控系統(tǒng)選型原則是：對(duì)核島，要選用符合核安全原則規(guī)定的儀控系統(tǒng)；對(duì)常規(guī)島，選用常規(guī)儀表?；蛘哒f(shuō)核島選用安全儀表或與安全相關(guān)儀表，常規(guī)島選用非安全儀表或與非安全相關(guān)儀表。

由于選型上造成的儀表分類，從而在儀控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)安排上就必須針對(duì)核島和常規(guī)島分別考慮。

2.1 我國(guó)早期核電廠的基本情況

我國(guó)早期建成的核電廠都是以模擬量組合單元儀表為主的儀控系統(tǒng)。從秦山二期核電站的建造起，也部分開(kāi)始了對(duì)數(shù)字化儀控系統(tǒng)的工程應(yīng)用。

秦山二期核電站在核島儀控系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，反應(yīng)堆功率控制系統(tǒng)使用了帶微處理器的控制器儀表。常規(guī)島則在整體儀控系統(tǒng)中使用了數(shù)字化設(shè)備。但核島絕大部分儀控系統(tǒng)采用的是Foxboro公司的SPEC200組裝儀表。這種儀表已經(jīng)是不合適的產(chǎn)品。早期核電廠的儀表系統(tǒng)現(xiàn)在都面臨大規(guī)模換代改造的問(wèn)題。

引進(jìn)核電廠差不多也有相似的情況，且更為特殊。從大亞灣核電站到嶺澳核電站，在儀控技術(shù)方面都是一種滯后的選擇。從純技術(shù)角度看，也可以認(rèn)定為是國(guó)外的一種技術(shù)限制手段在起作用。

核電廠由于強(qiáng)調(diào)核安全性而在新技術(shù)應(yīng)用方面滯后于其他工業(yè)領(lǐng)域。數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用大致是從信息顯示方面開(kāi)始。由于參數(shù)顯示系統(tǒng)失效不會(huì)嚴(yán)重危害核電廠的安全，所以比較早使用了數(shù)字化技術(shù)實(shí)現(xiàn)在線顯示，包括安全參數(shù)顯示；然后逐步過(guò)渡到信息離線處理，常規(guī)島儀控系統(tǒng)數(shù)字化，進(jìn)而再到核島安全相關(guān)系統(tǒng)和安全系統(tǒng)。這樣的一個(gè)過(guò)程，與其他行業(yè)數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用相比，僅就國(guó)內(nèi)而言，差距也是非常明顯的。

田灣核電站是國(guó)內(nèi)核電廠全面應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)的標(biāo)志[5]，時(shí)間是在20世紀(jì)90年代中、后期；機(jī)械、化工行業(yè)早在20世紀(jì)80年代就已經(jīng)開(kāi)始應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)了[4]。

2.2 田灣核電站[5]

我國(guó)田灣核電站采用德國(guó)西門(mén)子公司的數(shù)字化儀控系統(tǒng)，如圖5所示。

在圖5中，數(shù)字化儀控系統(tǒng)分為兩類。Teleperm XP（簡(jiǎn)稱為T(mén)XP）集散型計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)用于常規(guī)島（Turbine island）和核島（Nuclear island）中與安全相關(guān)的系統(tǒng)。Teleperm XS（簡(jiǎn)稱為T(mén)XS）集散型計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)用于核島安全系統(tǒng)，如反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)。按核儀表選型原則，TXS在安全等級(jí)上高于TXP。

Teleperm XP+XS系統(tǒng)由DCS+Profibus總線+PLC和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備構(gòu)成。Profibus總線為德國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)DIN19245以及歐洲標(biāo)準(zhǔn)EU50170對(duì)應(yīng)的一種開(kāi)放、獨(dú)立的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)。它細(xì)分為Profibus-PA、Profibus-DP和Profibus-FMS等系列。

圖5 田灣核電站數(shù)字化儀控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)Fig.5 Digitized I&C system architecture of Tianwan nuclear power plant

現(xiàn)場(chǎng)總線的作用從圖4可以看到，主要服務(wù)于現(xiàn)場(chǎng)過(guò)程儀表的信息傳輸?，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的控制由現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)直接完成。對(duì)于高一級(jí)抑或最高級(jí)的監(jiān)控是在線性質(zhì)的，不像現(xiàn)場(chǎng)必須是實(shí)時(shí)的（連續(xù)的閉式循環(huán)控制）。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線，設(shè)置在現(xiàn)場(chǎng)的各類儀控系統(tǒng)的運(yùn)行信息定時(shí)傳輸?shù)礁咭患?jí)或最高級(jí)的監(jiān)控系統(tǒng)。故障診斷系統(tǒng)是典型的監(jiān)控系統(tǒng)。當(dāng)然，現(xiàn)場(chǎng)儀表一般也具備自診斷能力。這樣的雙重監(jiān)控是保證現(xiàn)場(chǎng)儀表可靠運(yùn)行的必備手段。比較起來(lái)，常規(guī)儀表在自診斷能力方面明顯是不足甚或沒(méi)有，而且在診斷信息獲取及傳輸方面也存在嚴(yán)重缺陷。

在圖5中，安全儀控系統(tǒng)TXS與非安全儀控系統(tǒng)TXP不能直接互通信息。TXS安全等級(jí)高于TXP，兩個(gè)系統(tǒng)的通信由網(wǎng)關(guān)（Gateway）控制實(shí)現(xiàn)。而且信息只能從TXS到TXP單方向傳輸。這樣做的目的，主觀意圖是保證TXS系統(tǒng)的安全。

圖5還顯示出，TXS系統(tǒng)從現(xiàn)場(chǎng)儀表到系統(tǒng)的連接仍然是采用常規(guī)儀控系統(tǒng)的一對(duì)一做法。主觀意圖也還是出于TXS系統(tǒng)安全性的考慮。

對(duì)TXP系統(tǒng)而言，圖5中顯示所有現(xiàn)場(chǎng)儀表都是掛靠在現(xiàn)場(chǎng)總線上的。

圖6是按安全儀控系統(tǒng)和運(yùn)行儀控系統(tǒng)劃分得到的核電廠數(shù)字化儀控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。同圖5比較，兩種結(jié)構(gòu)很相似。

2.3 西屋公司的核電廠數(shù)字化儀控系統(tǒng)

美國(guó)西屋公司核電廠數(shù)字化儀控系統(tǒng)如圖7所示。這種結(jié)構(gòu)是按照安全功能（Safety Functions）和非安全功能（Non-Safety Functions）劃分的。這樣的劃分與圖5和圖6比較，差別十分明顯。特別是非安全部分，圖7并不是像圖5或圖6采用現(xiàn)場(chǎng)總線聯(lián)系現(xiàn)場(chǎng)儀控系統(tǒng)，而是使用遠(yuǎn)端輸入輸出接口（Remote IO）一對(duì)一的連接現(xiàn)場(chǎng)儀控系統(tǒng)。從分級(jí)角度對(duì)比，圖7與西門(mén)子（見(jiàn)圖3）的分級(jí)都為4級(jí)。但從各級(jí)的名稱上還是可以看出彼此的差別。這種差別原自對(duì)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)7層整合到4層（4級(jí)）所用方式的理解。

從危險(xiǎn)性分散原則看，圖7似乎優(yōu)于圖6和圖5。從布置上看，圖7似乎又回到了常規(guī)儀控系統(tǒng)的做法，沒(méi)有充分體現(xiàn)出數(shù)字化儀表的優(yōu)勢(shì)來(lái)。

圖6 核電廠數(shù)字化儀控系統(tǒng)整體布局Fig.6 General layout of the digitized I&C system architecture

圖7 美國(guó)西屋公司核電廠數(shù)字化儀控系統(tǒng)布置Fig.7 Layout of the digitized I&C system in Westinghouse nuclear power plant

從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)看，圖7明顯簡(jiǎn)化了一層通訊網(wǎng)，所有儀控系統(tǒng)全部掛在一條網(wǎng)路上，上面監(jiān)控級(jí)與下面過(guò)程級(jí)的通信全部由這條網(wǎng)路代表的通信級(jí)完成。與圖5、圖6比較，圖7取消了稱為終端總線（Terminal Bus）的一級(jí)網(wǎng)路。從危險(xiǎn)性分散原則看，這似乎不算合理。

從以上比較中看到，單一原則似乎不能對(duì)上述網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)武斷地下一個(gè)誰(shuí)比誰(shuí)強(qiáng)的結(jié)論。數(shù)字化儀控系統(tǒng)基本要求是至少在功能實(shí)現(xiàn)上要比原有模擬儀控系統(tǒng)強(qiáng)。在保證功能實(shí)現(xiàn)前提下，就需要更為全面地對(duì)整個(gè)核電廠作技術(shù)、經(jīng)濟(jì)性評(píng)估。另外從可靠性方面看，設(shè)備多了會(huì)直接影響到系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)。

2.4 嶺澳核電站的儀控系統(tǒng)[6]

對(duì)嶺澳核電站，這里直接引用大亞灣核電運(yùn)營(yíng)管理有限責(zé)任公司的資料予以簡(jiǎn)要說(shuō)明。

嶺澳核電站常規(guī)島使用的儀控系統(tǒng)是法國(guó)提供的ALSPA P320控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)是法國(guó)Cegelec公司在20世紀(jì)90年代中期開(kāi)發(fā)推出的。它整合了核電廠機(jī)組的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、閉環(huán)控制系統(tǒng)、順序控制系統(tǒng)等主要功能。

ALSPA P320系統(tǒng)為兩級(jí)控制結(jié)構(gòu)：Centralog控制級(jí)和Controlbloc控制級(jí)，由集中控制層、單元控制層和通訊網(wǎng)絡(luò)3部分組成。集中控制層就是Centralog控制級(jí)，是控制系統(tǒng)中的重要部分。

但是，由于該系統(tǒng)并未使用數(shù)字智能現(xiàn)場(chǎng)裝置這一FCS的硬件支撐基礎(chǔ)設(shè)備，系統(tǒng)本身仍使用大量的I/O模件和控制器，信息處理現(xiàn)場(chǎng)化幾乎沒(méi)有實(shí)現(xiàn)，所以系統(tǒng)已具備的功能中一部分無(wú)法使用。對(duì)于嶺澳核電站常規(guī)島部分的ALSPA P320控制系統(tǒng)來(lái)講，由于能接入的現(xiàn)場(chǎng)裝置少，現(xiàn)場(chǎng)總線的應(yīng)用沒(méi)能直接進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)，使得現(xiàn)場(chǎng)總線降低系統(tǒng)投資成本、減少運(yùn)行費(fèi)用以及提高運(yùn)行和管理水平等特點(diǎn)也不能充分發(fā)揮出來(lái)。盡管如此，但相比大亞灣核電廠來(lái)講，已經(jīng)大大進(jìn)了一步，為將來(lái)更好的發(fā)展打下良好的基礎(chǔ)。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)以上對(duì)幾個(gè)核電廠數(shù)字化儀控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)所作對(duì)比分析，給出了核電廠數(shù)字化儀控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)時(shí)需要注意的技術(shù)問(wèn)題。

大型核電廠需要處理的參數(shù)在一萬(wàn)個(gè)點(diǎn)以上。充分利用數(shù)字化儀控系統(tǒng)信息處理的特點(diǎn)會(huì)大大提高核電廠運(yùn)行安全性和運(yùn)行效率。

對(duì)設(shè)計(jì)者而言，需要從核電廠整體角度綜合評(píng)估數(shù)字化儀控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)安排，以盡可能求得系統(tǒng)的優(yōu)化組合，保證系統(tǒng)從功能到安全性、經(jīng)濟(jì)性都能有良好的適應(yīng)性。

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