劉　琳丁伯才

（武漢海王科技有限公司，湖北 武漢 430000）

分散控制系統(tǒng)在核電廠的應用

劉琳丁伯才

（武漢海王科技有限公司，湖北 武漢 430000）

摘要：分散控制系統(tǒng)，即DCS系統(tǒng)，極具優(yōu)越性。本文對我國核電站分散控制系統(tǒng)的應用進行分析，并對它的應用特點和注意事項進行具體論述，為其提供一個可靠的應用空間，以達到良好的應用效果。

分散控制系統(tǒng)；核電廠；可靠性；應用

分散控制系統(tǒng)，又名分布式控制系統(tǒng)，它屬于多極計算機系統(tǒng)，其載體是通信網(wǎng)絡，包括過程控制級和過程監(jiān)控級兩部分。對計算機、通信、控制和顯示燈進行綜合，實現(xiàn)了控制的分散性、操作的集中性、管理的分級性、配置的靈活性，以及組態(tài)的便利性。當前，它以自身的優(yōu)越性能在工業(yè)領域應用極為廣泛。

1.我國核電站分散控制系統(tǒng)的應用

網(wǎng)絡通信技術、計算機硬件技術以及各種組態(tài)軟件技術等，為DCS技術提供了廣闊的應用發(fā)展空間。目前，它已經(jīng)逐漸被普及和應用到各個領域，而分散系統(tǒng)也逐漸實現(xiàn)了全數(shù)字化。表1為分散控制系統(tǒng)在我國在建核電廠的應用情況。

儀控系統(tǒng)設計過程中秉承故障安全、單一、多樣、獨立、節(jié)能、ALARA等原則。通過對部分硬接線的控制按鈕和儀表進行設置，以提升其安全性。安全保護系統(tǒng)則通過四取二邏輯，分別借助2個系列和4個保護通道，實現(xiàn)自動化檢測和功能分割。計算機系統(tǒng)中，手動反應堆、保護停堆和安全專設保護系統(tǒng)獨立存在。優(yōu)質(zhì)的硬件和設備的精簡，很大程度上提高了系統(tǒng)安全性。

2.分散控制系統(tǒng)在核電領域的應用特點

（1）應用DCS系統(tǒng)，控制室操作盤上更換為CRT和鼠標鍵盤。人機界面使操作人員能夠提高全局把控度，對全廠狀態(tài)和運行參數(shù)及時了解，降低了操作人員的勞動強度，使其時刻處于輕松、便利的工作氛圍。同時，他們能夠及時對各類事故工況和異常問題等進行識別和評估，保障系統(tǒng)運行的安全性和可靠性。

（2）核電廠在長期的運行過程中積累了各種各樣的工作經(jīng)驗。加之，核電廠分析研究和設計開發(fā)技術、事故分析技術的升級和進步，使得技術層面和理論層面呈現(xiàn)雙向成熟度。隨著新型核電法規(guī)和核電標準的實施，計算機化的儀表、設備、技術等也逐漸被應用到核電廠中，提高了它的經(jīng)濟性、安全性、可靠性及自動化水平。

（3）計算機具備性能方面的優(yōu)越性，為DCS提供了實踐應用空間。同時，計算機具備自檢功能和容錯技術雙向優(yōu)勢，在很大程度上提升了系統(tǒng)的實用性和可靠性。縱觀分散控制系統(tǒng)在核電廠的應用現(xiàn)狀，其極具優(yōu)越性，并未由自身原因?qū)е碌闹卮笫鹿省?/p>

3.分散控制系統(tǒng)在核電廠應用注意事項

3.1 設計階段

分散控制系統(tǒng)中，主要采用人機界面設計。操作人員以計算機為載體，借助鼠標和滾動球，實現(xiàn)核電廠的運行操作。設計階段要保障儀器控制、工藝、設備、運行和人機工程學專家等各領域?qū)I(yè)人員就緒，實現(xiàn)不同類別控制保護功能的分布，以有效緩解操作員的日常工作壓力。

設計環(huán)節(jié)，要關注是否與核標準和相關安全法規(guī)匹配、接口資料是否完整、功能分配和系統(tǒng)設置是否合理、控制算法是否準確，以及系統(tǒng)設備的實時性和人機界面的可操作性等。

3.2 制造階段

核電廠的建設周期比較長。以1000MW級的核電機組建設為例，它的工期為50個月。項目負責人要將計算機設備采購放置在工程后期，以保障對新型設備的應用。計算機系統(tǒng)相對比較復雜，很難及時發(fā)現(xiàn)它的內(nèi)部缺陷和運行過程中的故障。項目負責人要重視質(zhì)量控制和文件記錄，并安排專業(yè)人員對應用軟件的測試工作進行實施。

專業(yè)的驗收團隊包括計算機管理員和系統(tǒng)工程師等。首先要對DCS系統(tǒng)的工作機理進行明確認識和了解，進而執(zhí)行驗收工作，并制定科學的驗收測試程序和完整的驗收文件。驗收試驗過程中，要將多臺設備連接在同一平臺中，以提高系統(tǒng)性能測試準確度。

3.3 安裝階段

安裝前，要保證周邊環(huán)境的清潔度。當機柜和計算機等設備廠房裝修完成之后，并且管道設備安裝基本就緒之后，執(zhí)行分散控制系統(tǒng)的設備安裝工作。項目負責人要預先制定完善的安裝計劃，先對控制室的設備機柜進行安裝，然后對干線電纜和光纜進行集中敷設，遵循實體安裝分布移交方式執(zhí)行具體操作。該過程中，要注重將干線電纜的絕緣和光纜保護工作落實到位，有效避免意外接地或串入高壓電擊穿I/10模件和光纜損壞之后中斷網(wǎng)絡通信。

表1　分散控制系統(tǒng)在我國在建核電廠的應用情況

分散控制系統(tǒng)的信號傳輸和網(wǎng)絡組件載體是光纜。相較于傳統(tǒng)電纜，其不具備抗拉和彎曲方面的優(yōu)勢，很容易受到外部環(huán)境損傷。光纜敷設過程中，要對獨立的電纜托盤空間進行隔離，敷設，避免對其他儀控電纜產(chǎn)生干擾。設計電纜橋架的時候，要為光纜設置獨立的電纜托盤。

3.4 調(diào)試階段

該工作包括單體調(diào)試和綜合調(diào)試。單體調(diào)試要對測量通道和控制通道的準確性進行重點檢查。綜合調(diào)試既要對儀控系統(tǒng)設計圖紙的控制功能實施情況進行檢查，也要提高對不同設計運行工況下核電廠性能試驗的關注度，以合同性能試驗指標為基礎進行細致分析和檢查。

調(diào)試階段，設備的變更更加頻繁。DCS系統(tǒng)不需要對就地測的硬接線進行更改。只是在工程師站上分別對組態(tài)和組態(tài)信息進行更改和下載。它能夠縮短執(zhí)行時間。調(diào)試階段要提前建立完善的執(zhí)行操作程序和授權(quán)體系，并加大對軟件變更人員的考核力度，確保軟件臨時變更執(zhí)行過程中的技術性和規(guī)范性。對所有臨時變更文件進行存檔管理。

3.5 維護階段

分散控制系統(tǒng)維護工作包括日常檢查和定期維護。設計人員要結(jié)合系統(tǒng)和設備特性對預防性維修程序和糾正性維修程序進行編制。并結(jié)合系統(tǒng)訴求，對計算機設備、CPU模件、I/O卡件、網(wǎng)站設備的維修。同時，也要加大對機組運行狀態(tài)的關注度，預先進行信號隔離，對計算機和網(wǎng)絡交換機的壽命期限進行明確認識，將預防性維修工作落實到位。

結(jié)語

在核電廠應用分散控制系統(tǒng)，對現(xiàn)代化大生產(chǎn)中過程控制傳統(tǒng)的儀表控制系統(tǒng)難以勝任問題進行有效解決。同時，對計算機集中控制而言，故障呈現(xiàn)分散狀態(tài)，它具有性能方面的優(yōu)越性，很大程度上超越了傳統(tǒng)的儀表控制系統(tǒng)和計算機集中控制系統(tǒng)。

[1]陽小華，劉杰，等. STAMP模型及其在核電廠DCS安全分析中的應用展望[J].核安全，2013（3）：42-47+88.

[2]賈曉瓊，臧小軍，等. DCS在核電廠再循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的應用[J].自動化與儀器儀表，2012（6）：113-116.

[3]李俊卿，譚文.核電廠DCS配電系統(tǒng)的設計與應用[J].中國核電，2015（2）：121-124.

[4]劉中明，馮驥，周則星. DCS在海南昌江核電廠的應用[J].設備管理與維修，2015（12）：151-154.

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