Разработанные средства обеспечивают возможность реализации на их основе конфигураций программируемых контроллеров конкретного целевого назначения с минимальными затратами времени на проектирование.
Программируемый контроллерпостроен по магистрально-модульному принципу с переменным составом процессорных и функциональных модулей, зависящим от конкретного применения (структуры защитной подсистемы).
Основу контроллера представляет собой крейт стандарта «Евромеханика» с установочным размером 19 дюймов и высотой 6U.
Объединительная панель крейта организует две системные магистрали:
· межпроцессорную магистраль;
· локальную магистраль ввода-вывода.
Конструктивно межпроцессорная и локальная магистрали представляют собой стандартную шину АТ96, содержащую 16-ти разрядную шину данных, 24-х разрядную шину адресов, шину управления чтением-записью памяти и ввода-вывода, линии прерываний, служебные сигналы. По составу сигналов шина АТ96 идентична шинам ISA и PC/104.
Объединительная панель многослойная, с нормированным волновым сопротивлением и активными терминаторами на сигнальных линиях. Процессорные и функциональные модули представляют собой печатные платы с лицевыми панелями. Размер печатной платы 160 х 230 мм. Платы такого размера позволяют разместить в одном модуле достаточное количество функциональных узлов и каналов ввода-вывода и обладают высокой механической прочностью.
В крейте контроллера могут быть установлены следующие модули:
• модуль центрального процессора;
• модуль процессора ввода-вывода;
• до 9-ти модулей ввода-вывода аналоговых и дискретных сигналов;
• до 5-ти интерфейсных модулей;
• 2 модуля взаимно-дублирующих источников вторичного электропитания.
Модуль центрального процессораявляется ведущим устройством в системе. Он осуществляет управление микропроцессорной магистралью и обменом данных с подчиненными устройствами – процессором ввода-вывода и интерфейсными модулями.
Центральный процессор решает следующие задачи:
• анализ данных, полученных от процессора ввода-вывода и от смежных систем (через интерфейсные модули);
• контроль параметров и сравнение их с заданными значениями уставок (по комплексу параметров);
• анализ состояния технологического оборудования (по дискретным параметрам);
• формирование необходимой информации для смежных систем;
• формирование дискретных сигналов инициирующих защитные действия;
• самодиагностика и диагностика подчиненных устройств (процессора ввода- вывода и интерфейсных модулей).
Модуль простроен на базе одноплатного микрокомпьютера с процессором Intel X86 в формате РС/104.
Модуль процессора ввода-вывода(на базе процессора DSP) является ведущим устройством на локальной магистрали ввода-вывода. Он обеспечивает управление и обмен данными с ведомыми модулями ввода-вывода аналоговых и дискретных сигналов, подключенными к локальной магистрали ввода-вывода. Обмен данными с модулем центрального процессора осуществляется через межпроцессорную магистраль с использованием механизма прямого доступа к памяти процессора ввода-вывода со стороны межпроцессорной магистрали.
Модуль процессора ввода-вывода осуществляет циклический опрос каналов ввода аналоговых и дискретных сигналов, предварительную обработку полученной информации (фильтрацию, и подавление дребезга), формирование в памяти обновляемого массива информации об измеренных параметрах, периодическое тестирование модулей ввода-вывода и самодиагностику.
Модуль ввода аналоговых сигналовпредназначен для ввода и преобразования в цифровой код нормированных аналоговых сигналов напряжения постоянного тока. Модуль является ведомым устройством на локальной магистрали ввода-вывода. Модуль содержит 32 однопроводных канала измерения напряжения в диапазоне 0…+5В. Разрядность АЦП –12 бит. Время преобразования – 3 мкс. Погрешность преобразования – не более 0,1% полной шкалы.
Модуль вывода аналоговых сигналовпредназначен для формирования выходных аналоговых сигналов напряжения и тока. Модуль является ведомым устройством на локальной магистрали ввода-вывода. Модуль содержит 16 выходных каналов напряжения в диапазоне 0…+5В. Разрядность ЦАП – 12 бит. Время установления выходного сигнала – 6 мкс. Погрешность преобразования – не более 0,1% полной шкалы.
Модуль ввода дискретных сигналовпредназначен для ввода сигналов напряжения постоянного тока. Модуль является ведомым устройством на локальной магистрали ввода- вывода. Модуль имеет 32 независимых канала для ввода дискретных сигналов от устройств с потенциальным выходом или типа «сухой контакт». Все входные каналы выполнены с индивидуальной гальванической развязкой на базе оптронов. Уровню логической “1” на входе соответствует напряжение 12-32В, уровню логического “0” - напряжение 0-8В.
Модуль вывода дискретных сигналовпредназначен для формирования дискретных двухпозиционных сигналов. Модуль является ведомым устройством на локальной магистрали ввода-вывода. Модуль имеет 32 независимых выходных канала. Все входные каналы выполнены с индивидуальной гальванической развязкой на базе оптоэлектронных реле с возможностью коммутации напряжения до 60В постоянного или переменного тока до 1А.
Все модули ввода-вывода имеют встроенные средства тестирования и диагностики.
Интерфейсный модуль(на базе процессора DSP) представляет собой высокоскоростной 4-х портовый, интеллектуальный контроллер интерфейсов RS-485.
Модуль обеспечивает одновременную, по всем 4-м каналам, прием-передачу данных в асинхронном режиме со скоростью 230,4 или 460,8 Кбит/с. Возможна работа со скоростью до 1 Мбит/с.
Модуль работает в режиме в режиме полудуплексного обмена.
В качестве физической среды передачи информации по интерфейсам RS-485 в условиях жесткой электромагнитной обстановки на АЭС используются волоконно-оптических линий связи, так как в этом случае обеспечивается наиболее высокая помехозащищенность каналов связи.
Программное обеспечение контроллера построено на базе программных модулей, выполняющих определенные законченные функциональные задачи. Каждый модуль тестируется на выполнение данной функции и строится таким образом, чтобы исключить возможные многочисленные ветвления в основной программе. Такое построение модуля предполагает наличие буфера–описателя, в который записываются входные и выходные параметры модуля, константы, необходимые для работы модуля, адресные константы, и наличие резервной памяти для хранения промежуточных решений. При таком построении алгоритм модуля и буфер-описатель позволяют полностью описать работу программного модуля, не прибегая к тексту программы. При этом все модули имеют одинаковую форму обращения, при которой перед вызовом модуля в один и тот же регистр заносится адрес буфера–описателя.
Асинхронная работа многопроцессорной системы с минимальным запаздыванием при обмене информацией между тремя (четырьмя) каналами системы обеспечивается за счет формирования циклических буферов.
Все компоненты базового ПО разработаны с учетом требований МЭК 60880 и РД ЭО 0554-2005 по 2-му классу безопасности в соответствии с ОПБ-88/97 для использования в составе оборудования данного класса безопасности.
Базовое программное обеспечение проходит процедуру верификации и валидации (включая независимый внешний аудит исходных текстов ПО).
ВЫВОДЫ
1. Предлагаемый для проектов перспективных АЭС цифровой комплекс оборудования СУЗ имеет следующие организационные и технические преимущества по сравнению с эксплуатируемыми на действующих АЭС:
• наличие единого поставщика, единого комплекта эксплуатационной документации;
• сдача заказчику в виде законченно системы «под ключ» по результатам комплексных испытаний на полигоне поставщика;
• объединение инициирующей части аварийной защиты АЗ и запуска систем безопасности;
• реализация принципа разнообразия/диверситетности в подсистеме, реализующей защитные функции;
• наличие единой информационно-диагностической сети, являющейся мощным средством информационной поддержки персонала и обеспечивающей связь по стандартным интерфейсам со смежными системами и верхним уровнем АСУТП энергоблока.
2. Внедрение единого комплекса оборудования СУЗ позволит:
• сократить стоимость оборудования за счет его унификации, трудозатрат и затрат на приобретение составляющих его частей и расходы на эксплуатацию и дальнейшее сопровождение оборудования;
• сократить длительность пуско-наладочных работ на АЭС;
• повысить конкурентоспособность, надежность и безопасность эксплуатации системы;
• сократить количество кабельных связей.
 |  | ||||
 |
ЦЕЛЬ РАЗРАБОТКИ:
создание цифрового комплекса оборудования СУЗ, не имеющего аналогов в России, реализующего функции управления и защиты реактора, диагностику оборудования на базе микропроцессорных устройств, передачу по цифровым интерфейсам информации в СВБУ и для отображения в реальном времени на БПУ.
ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ РАЗРАБОТКИ:
· использование наиболее эффективных технических решений, примененных в проектах 3-го блока Калининской АЭС, АЭС «Тяньвань» и АЭС «Куданкулам»;
· создание типовых программно-аппаратных единиц оборудования, позволяющих на их базе создавать системы различной конфигурации, адаптируемых к изменяемым алгоритмам управления, и увеличить глубину диагностики;
· сокращения номенклатуры аппаратных и программно-аппаратных средств и их разумной унификации;
· создание в рамках СУЗ информационно-диагностической системы, осуществляющих в полном объеме сбор, обработку, архивирование и представление информации по обслуживаемой системе, связь по стандартным интерфейсам со смежными системами и СВБУ.