李德銀 李開雪

福清核電有限公司 福建福清 350300

目前國內(nèi)核電飛速發(fā)展，核電裝機量也大幅提升。在核電廠控制系統(tǒng)中，PLC控制系統(tǒng)設(shè)備也已廣發(fā)應(yīng)用。但當前核電廠對PLC設(shè)備管理還存在著模糊地帶，對PLC設(shè)備還未進行有效全面的管理，導致因PLC硬件版本、軟件數(shù)據(jù)偏差導致電廠出現(xiàn)未預期的瞬態(tài)或事件。

PLC即可編程邏輯控制器，它主要用來替代繼電器實現(xiàn)邏輯控制。采用可編程存儲器，在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時和算數(shù)運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各類機械或生產(chǎn)過程。PLC設(shè)備主要分為硬件和軟件兩大部分。PLC軟件指PLC控制器內(nèi)部使用的系統(tǒng)程序、應(yīng)用程序、工藝系統(tǒng)邏輯程序及畫面等。PLC硬件指的是PLC內(nèi)部電源模塊、CPU模塊、開關(guān)量輸入模塊、開關(guān)量輸出模塊、模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊、PID模塊、網(wǎng)口（通訊）模塊、擴展（接口）模塊、冗余模塊、背板和DIN導軌等硬件。

1 設(shè)備數(shù)據(jù)管理模式

核電廠傳統(tǒng)工藝設(shè)備管理，主要通過EAM設(shè)備基礎(chǔ)信息管理及SAP備品備件管理平臺。其中EAM主要收集設(shè)備的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，其中包含機組、系統(tǒng)、設(shè)備名稱、設(shè)備編碼、設(shè)備類型、設(shè)備位置、設(shè)備型號、設(shè)備廠家、設(shè)備分級等基礎(chǔ)信息。SAP物料主數(shù)據(jù)系統(tǒng)主要關(guān)注設(shè)備型號、設(shè)備廠家、設(shè)備材料、設(shè)備庫存、設(shè)備定額、設(shè)備質(zhì)量等級、安全等級以及其他采購和物資相關(guān)信息。通過對設(shè)備基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及物料數(shù)據(jù)進行管理，從而完成設(shè)備管理方式。

PLC設(shè)備相對更復雜，要素和參數(shù)更多。相比于傳統(tǒng)的工藝系統(tǒng)設(shè)備，除設(shè)備廠家、型號、等級等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息以及物料信息外，它還涉及到虛擬的軟件，其中軟件版本、軟件（系統(tǒng)及組態(tài)）、數(shù)據(jù)權(quán)限、信息安全等各種關(guān)鍵要素。任一關(guān)鍵要素的管理失控，都將導致PLC設(shè)備可靠性降低或失效[1]。但在電廠設(shè)備數(shù)據(jù)管理環(huán)節(jié)，因為PLC設(shè)備軟件看不見，摸不著，無實體載體體現(xiàn)，往往容易被設(shè)備管理人員忽略。

2 PLC設(shè)備管理要素

為更好的管理核電廠PLC設(shè)備，列出如下PLC設(shè)備管理的關(guān)鍵要素[2]。在已有的EAM和SAP系統(tǒng)平臺下，建立單獨的PLC虛擬設(shè)備編碼，對PLC設(shè)備進行設(shè)備分級，按照實體工藝系統(tǒng)設(shè)備來管理。同時對PLC設(shè)備管理中容易忽略的問題，提出專門的管理思路及實行辦法，保證PLC設(shè)備管理的有效性和可行性。

2.1 版本管理

一般的工藝系統(tǒng)PLC設(shè)備軟件、硬件均含有版本信息。其中有軟件版本包含工藝系統(tǒng)組態(tài)軟件、PLC系統(tǒng)程序應(yīng)用軟件以及上位機系統(tǒng)軟件，硬件版本包含CPU、通訊卡件、輸入輸出卡件等硬件版本。不同的硬件或軟件版本可能存在不兼容問題，所以版本的管理尤為重要。

PLC硬件版本：設(shè)備廠家啟用版本管理或有版本標識的CPU卡件、通訊卡件、輸入輸出卡件和框架等可更換子部件要求在SAP物料主數(shù)據(jù)平臺中標注版本信息，以保證采購的備件與現(xiàn)場設(shè)備兼容。

PLC邏輯組態(tài)版本：邏輯組態(tài)版本通過技術(shù)圖紙來實現(xiàn)版本管理，將工藝系統(tǒng)組態(tài)軟件生成對應(yīng)的T型圖或者組態(tài)圖。每次工藝系統(tǒng)組態(tài)軟件修改后，均升版對應(yīng)的系統(tǒng)圖紙，保證PLC邏輯組態(tài)與最新生效版技術(shù)圖紙保持一致[3]。

PLC系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件版本：PLC設(shè)備的系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件版本，通過錄入到EAM設(shè)備基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺中，設(shè)置專門的軟件版本字段。系統(tǒng)軟件升級或者組態(tài)軟件升級后，通過更新EAM設(shè)備基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息，保證版本的一致性。

2.2 信息安全管理

PLC設(shè)備因涉及到網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)及程序組態(tài)修改下裝，所以PLC設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)信息安全顯得尤為重要。在核電廠內(nèi)PLC管理時，管理程序要求PLC設(shè)備必須采取信息安全和防病毒手段，除授權(quán)的專用連接設(shè)備外，禁止在PLC設(shè)備上接入任何U盤/網(wǎng)絡(luò)等數(shù)據(jù)交換設(shè)備。設(shè)備廠家提供的連接設(shè)備和組態(tài)文件在用到現(xiàn)場設(shè)備前，應(yīng)完成病毒檢查，隨后方可應(yīng)用于現(xiàn)場維修工作。廠家等外部技術(shù)人員在PLC設(shè)備上開展工作時，要求核電廠技術(shù)工程師進行維修監(jiān)督，確保相關(guān)工作風險受控，修改記錄詳實可追溯。在PLC設(shè)備上進行維修工作時。如出現(xiàn)PLC系統(tǒng)崩潰等未預期系統(tǒng)故障時，維修工作負責人應(yīng)暫停當前工作，確保現(xiàn)場處于安全狀態(tài)。停電狀態(tài)下，部分PLC設(shè)備通過內(nèi)置電池保存數(shù)據(jù)。為確保信息不丟失，停電前需要確認電池健康狀態(tài)。原則上PLC設(shè)備有內(nèi)置電池的，需制定電池電量預防性檢查項目，頻度為1C（1個燃料循環(huán)）。PLC設(shè)備斷電或重啟后，部分在線修改的參數(shù)存在丟失的風險。專業(yè)人員在線修改參數(shù)時，需要分析該在線參數(shù)修改完成后，PLC設(shè)備斷電或重啟是否會丟失。如存在丟失可能，須采取有效措施（永久下裝組態(tài)、斷電上電前組態(tài)檢查等）保證信息安全[4]。

2.3 變更管理

PLC硬件、軟件整體升級替代需要提前籌劃，升級前充分調(diào)研和論證。PLC設(shè)備整體變更替代時，應(yīng)評估變更風險，適當提高變更重要程度。為了應(yīng)對PLC停產(chǎn)風險，預留充足的論證時間，PLC設(shè)備整體變更替代建議提前2年啟動。整體變更時需考慮軟件質(zhì)量位、組態(tài)程序、冗余測試、通訊響應(yīng)時間測試等方面影響。對PLC系統(tǒng)軟件進行升級時，需考慮系統(tǒng)軟件與應(yīng)用軟件的兼容性。

PLC變更時，優(yōu)先采用從現(xiàn)場PLC設(shè)備導出組態(tài)程序，在導出組態(tài)基礎(chǔ)上修改。原則上不允許采用工程師之前儲存的版本，避免直接采用廠家提供的版本修改下裝。如果現(xiàn)場組態(tài)丟失不可用，先評估工作風險并準備預案，謹慎采用最新備份組態(tài)比對修改下裝。

2.4 PLC組態(tài)備份管理

PLC系統(tǒng)軟件和組態(tài)軟件由維修責任工程師負責備份，每次對PLC軟件進行變更、組態(tài)修改以及重新下裝后，均需對PLC軟件進行組態(tài)備份。組態(tài)備份時需采用專用的備份介質(zhì)，備份完成后交由PLC技術(shù)責任人存檔，并刻盤保存于信息文檔中心。

組態(tài)備份編碼為“FQ?-SYS-BC-＊＊＊”，?代表機組號，若一個生產(chǎn)系統(tǒng)有若干獨立的組態(tài)，＊＊＊從000依次遞增（000，001，002…），文件名后綴增加備份日期（格式為20180101）。

PLC工程師站、操作員站應(yīng)考慮其老化過時風險，定期對系統(tǒng)進行備份，原則上系統(tǒng)備份的周期不大于一個換料周期。

2.5 權(quán)限管理

將PLC設(shè)備工作權(quán)限分為3級。第一級為PLC查詢權(quán)限；第二級為執(zhí)行軟件強制權(quán)限；第三級為組態(tài)數(shù)據(jù)修改和下裝，數(shù)據(jù)備份及恢復，用戶定義及修改，平臺軟件維護與病毒庫更新等權(quán)限。針對具體PLC設(shè)備，以廠家權(quán)限設(shè)計分級為準。在PLC設(shè)備進行維修或變更工作時，需進行相應(yīng)的授權(quán)方可在PLC設(shè)備上進行工作。當PLC設(shè)備維修責任人或技術(shù)責任人調(diào)整時，應(yīng)同步移交PLC設(shè)備管理權(quán)限資料，并要求更換PLC設(shè)備權(quán)限密碼。

3 結(jié)語

PLC設(shè)備在核電廠工藝系統(tǒng)控制中已占據(jù)重要作用，核電廠反應(yīng)堆控制、保護、汽輪機控制、裝卸料機控制等重要系統(tǒng)均采用PLC控制系統(tǒng)。本文通過PLC設(shè)備特點研究，關(guān)注PLC設(shè)備管理中的薄弱環(huán)節(jié)，提出新的管理思路和管理辦法，保證PLC設(shè)備管理的實效性及可靠性。為核電廠PLC設(shè)備的穩(wěn)定可靠運行提供了堅實的基礎(chǔ)。