一種實時仿真數(shù)據(jù)驅(qū)動的核反應(yīng)堆儀控系統(tǒng)閉環(huán)測試平臺的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及核工程中的儀表與控制領(lǐng)域，具體涉及一種實時仿真數(shù)據(jù)驅(qū)動的核反應(yīng)堆儀控系統(tǒng)閉環(huán)測試平臺。
【背景技術(shù)】
[0002]在當前的核工業(yè)領(lǐng)域，儀表與控制系統(tǒng)正扮演著重要的角色，它對于核反應(yīng)堆的安全運行有著極為重要的影響，關(guān)系到核反應(yīng)堆運行人員的生命安全，也關(guān)系到財產(chǎn)、反應(yīng)堆周邊環(huán)境的安全。
[0003]為了確保反應(yīng)堆儀控系統(tǒng)的正常運行，需要在反應(yīng)堆儀控系統(tǒng)正式投入使用前對其進行測試，測試的內(nèi)容包括:系統(tǒng)的架構(gòu)測試、通信測試、控制算法測試以及聯(lián)鎖保護測試。當前所使用的反應(yīng)堆儀控系統(tǒng)測試方法主要為直接利用信號發(fā)生器產(chǎn)生信號，如:開關(guān)信號、正弦信號、隨機信號等，并傳輸給反應(yīng)堆儀控系統(tǒng)進行測試。該方法的缺點在于驅(qū)動信號并不是來自于核反應(yīng)堆，缺乏真實性。因此，該方法只能夠?qū)崿F(xiàn)硬件層面的測試，如通信、架構(gòu)方面的測試；對于軟件層面測試，如控制算法測試、聯(lián)鎖保護測試，則無法實現(xiàn)。此夕卜，該測試方法主要以控制機柜或工藝系統(tǒng)為單位，不以一個核反應(yīng)堆儀控系統(tǒng)整體為測試對象，而在核反應(yīng)堆中，各個工藝系統(tǒng)之間是存在高度耦合的關(guān)系的。以上問題表明，現(xiàn)有的測試方法具有一定的局限性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提出一種以核反應(yīng)堆儀控系統(tǒng)整體為被測試對象，同時實現(xiàn)反應(yīng)堆儀控系統(tǒng)硬件層面與軟件層面測試的平臺。一方面，利用反應(yīng)堆實時仿真平臺生成實時仿真數(shù)據(jù)，并通過信號傳輸陣列轉(zhuǎn)換為電信號發(fā)送至被測儀控系統(tǒng)；另一方面，信號傳輸陣列將被測儀控系統(tǒng)輸出的控制信號轉(zhuǎn)換成為實時的控制數(shù)據(jù)反饋給反應(yīng)堆實時仿真平臺，實現(xiàn)對反應(yīng)堆仿真模型的控制。該測試平臺可以實現(xiàn)反應(yīng)堆儀控系統(tǒng)的硬件層面測試，包括系統(tǒng)架構(gòu)測試、通信測試，以及軟件層面的測試，包括控制算法測試、聯(lián)鎖保護測試，大大提高反應(yīng)堆儀控系統(tǒng)測試的可信度，提高測試效率，節(jié)約測試成本，保證反應(yīng)堆運行的安全。
[0005]本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0006]—種實時仿真數(shù)據(jù)驅(qū)動的核反應(yīng)堆儀控系統(tǒng)閉環(huán)測試平臺，該測試平臺包括:核反應(yīng)堆實時仿真平臺，用于產(chǎn)生實時仿真數(shù)據(jù)并對實時控制數(shù)據(jù)進行響應(yīng)；信號傳輸陣列，與核反應(yīng)堆實時仿真平臺通過實時數(shù)據(jù)接口連接，并與被測試核反應(yīng)堆儀控系統(tǒng)通過信號線連接，其可以將來自于實時仿真平臺的實時仿真數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成真實電信號并發(fā)送給核反應(yīng)堆儀控系統(tǒng)，同時將來自于儀控系統(tǒng)的實時控制信號轉(zhuǎn)換成實時的控制數(shù)據(jù)發(fā)送給仿真平臺。
[0007]其中，該測試平臺可用于核裂變反應(yīng)堆、磁約束聚變反應(yīng)堆以及聚變裂變混合堆的儀控系統(tǒng)測試，測試內(nèi)容包括:反應(yīng)堆儀控系統(tǒng)的架構(gòu)測試、通信測試、反應(yīng)堆控制算法測試以及聯(lián)鎖保護測試。
[0008]其中，所述的核反應(yīng)堆實時仿真平臺包括:等離子體動力學仿真模塊、中子動力學仿真模塊、熱工水力學仿真模塊以及時序調(diào)度模塊；在時序調(diào)度模塊的作用下，該仿真平臺可以實時的運行反應(yīng)堆的等離子體動力學模型、中子動力學模型以及熱工水力學模型，實現(xiàn)對裂變反應(yīng)堆、磁約束聚變反應(yīng)堆以及聚變裂變混合堆的實時仿真。
[0009]其中，所述的信號傳輸陣列包括:組態(tài)服務(wù)器，用于創(chuàng)建表示反應(yīng)堆現(xiàn)場傳感器信號以及反應(yīng)堆儀控系統(tǒng)控制信號的變量，并建立相應(yīng)的變量屬性，包括單位、變量類型、隸屬子系統(tǒng)、實時變量值、變量值上下限、對應(yīng)傳輸通道地址；數(shù)據(jù)處理模塊，用于下載組態(tài)服務(wù)器中的變量數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)傳輸通道進行尋址，并與1模塊進行數(shù)據(jù)雙向傳輸；10模塊，用于將實時仿真數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成為電信號輸出至反應(yīng)堆儀控系統(tǒng)，以及將來自反應(yīng)堆儀控系統(tǒng)的控制信號轉(zhuǎn)換成為實時的控制數(shù)據(jù)輸入至數(shù)據(jù)處理模塊中。
[0010]其中，所述的信號傳輸陣列中，所述的傳輸通道地址包括三個部分:數(shù)據(jù)處理模塊地址、1模塊地址、1模塊中子通道地址。
[0011 ] 其中，所述的信號傳輸陣列中，所述的信號傳輸陣列數(shù)據(jù)傳輸及轉(zhuǎn)換步驟如下:
[0012]步驟(I)、在儀控系統(tǒng)測試開始之前，將變量數(shù)據(jù)及屬性由組態(tài)服務(wù)器下載至數(shù)據(jù)處理模塊中；
[0013]步驟(2)、提取傳輸通道的地址信息并解析成三個部分:數(shù)據(jù)處理模塊地址、1模塊地址、1模塊子通道地址，并驗證數(shù)據(jù)處理模塊地址是否正確，若不正確則重新進行下載；
[0014]步驟(3)、開始測試后，數(shù)據(jù)處理模塊首先根據(jù)反應(yīng)堆實時仿真平臺提供的實時仿真數(shù)據(jù)對表示反應(yīng)堆現(xiàn)場傳感器信號的變量值進行刷新；
[0015]步驟(4)、根據(jù)1模塊地址尋址相應(yīng)的1模塊；
[0016]步驟(5)、再根據(jù)1模塊子通道地址尋址相應(yīng)的1模塊中的子通道；
[0017]步驟(6)、對于輸出模塊，將實時仿真數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成為電信號并通過信號線輸出至反應(yīng)堆儀控系統(tǒng)中；對于輸入模塊，將來自反應(yīng)堆儀控系統(tǒng)的控制信號轉(zhuǎn)換成為實時控制數(shù)據(jù)并傳輸至數(shù)據(jù)處理模塊中；
[0018]步驟(7)、數(shù)據(jù)處理模塊根據(jù)接收到的實時控制數(shù)據(jù)對表示儀控系統(tǒng)控制信號的變量值進行刷新，并傳輸至反應(yīng)堆實時仿真平臺中；
[0019]步驟⑶、返回步驟(3)，重新開始下一個循環(huán)。
[0020]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點在于:
[0021](I)、本發(fā)明采用可實現(xiàn)對裂變反應(yīng)堆、磁約束聚變反應(yīng)堆以及聚變-裂變混合堆的儀控系統(tǒng)的測試。
[0022](2)本發(fā)明以一個核反應(yīng)堆儀控系統(tǒng)整體為測試對象，一次性完成所有的測試內(nèi)容，包括:反應(yīng)堆儀控系統(tǒng)的架構(gòu)測試、通信測試、反應(yīng)堆控制算法測試以及聯(lián)鎖保護測試。
[0023](3)本發(fā)明可以大幅度提高測試的可信度，并提升測試效率。
【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明一種時仿真數(shù)據(jù)驅(qū)動的核反應(yīng)堆儀控系統(tǒng)閉環(huán)測試平臺的主要結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖2為裂變反應(yīng)堆仿真模型架構(gòu)。
[0026]圖3為聚變反應(yīng)堆仿真模型架構(gòu)。
[0027]圖4為核反應(yīng)堆仿真平臺時序控制步驟。
[0028]圖5為組態(tài)服務(wù)器內(nèi)變量創(chuàng)建過程。
[0029]圖6為信號傳輸陣列中數(shù)據(jù)傳輸與轉(zhuǎn)換流程。
【具體實施方式】
[0030]下面結(jié)合附圖以及具體實施例進一步說明本發(fā)明。
[0031]如圖1所示，本測試平臺主要包括了核反應(yīng)堆仿真平臺以及信號傳輸陣列。
[0032]核反應(yīng)堆仿真平臺主要是由核反應(yīng)堆仿真模塊，包括等離子體動力學仿真模塊、中子動力學仿真模塊、熱工水力學仿真模塊，以及一個時序調(diào)度模塊組成。該仿真平臺基于一個高性能運算工作站運行。核反應(yīng)堆仿真模塊可以根據(jù)核反應(yīng)堆的具體設(shè)計參數(shù)建立相應(yīng)的動力學模型。針對裂變反應(yīng)堆建模時，按照圖2所示的架構(gòu)使用中子動力學仿真模塊與熱工水力學仿真模塊進行建模；為了便于仿真模型的維護與修改，熱工水力模型按照反應(yīng)堆的工藝系統(tǒng)被劃分為不同的子模型。不同的子模型之前通過熱工水力邊界，如熱量、流量、壓力，進行耦合。中子動力學模型也作為一個子模型通過熱量與熱工水力模型進行耦合。針對磁約束聚變反應(yīng)堆或聚變-裂變混合堆時，按照圖3的架構(gòu)使用等離子體動力學仿真模塊、中子動力學仿真模塊、熱工水力學仿真模塊進行建模。其中等