DCS全仿技术在核电厂全范围模拟机中的应用①
连瑞娜 （福建福清核电有限公司培训处 福建福清 350300）
【摘 要】核电站模拟机数字化仪控系统有多种仿真实现方式，相比于福清1号模拟机的虚拟仿真和实物仿真的实现方式，2号模拟机采用的全防仿真方式，在满足模拟机标准的前提下，节约了成本，缩短了项目开发时间。该文着重分析了福清2号模拟机的逻辑控制层level1和人机界面监控层level2的DCSFSS全仿技术的实现，简单介绍了国产化（48×24）mm马赛克盘台、全仿技术的技术难点，结合现场应用情况，从精度、逼真度、稳定性、经济性、维护方面分析福清1、2号模拟机的优缺点，两台模拟机相互参考，取长补短，提出了优化改进建议，可供后续其他模拟机项目的开发参考。 【期刊名称】科技创新导报 【年(卷),期】2016(000)003 【总页数】3
【关键词】全范围模拟机 模拟机数字化仪控系统 仿真
核电厂全范围模拟机（FSS）融合了反应堆工程、热工水力、电气工程、自动化和计算机等领域的技术有“虚拟核电厂之称”，实现了对核电厂工艺系统、仪控系统以及人机界面系统、盘台的仿真，使操纵人员能在模拟主控室观察到模拟电厂的信息，依据电厂规程操作能得到与实际机组相同的响应。作为核电工程建设主路径上的关键设备，它主要用于操纵员的培训和取照，提高核电运行人员的素质和能力，确保核电站安全可靠的运行，还可以作为V&V平台，用于对电站设计改进与机组变更的验证。福清核电站模拟机数字化仪控系统（简称DCSFSS）的实现是模拟机的关键技术之一［1］。
全范围模拟机DCSFSS分为3层：（1）Level0：工艺系统层，模拟现场各类测量仪表，如温度、压力、流量等传感器，以及现场执行器，如泵、阀门、电动机等；（2）Level1：逻辑控制层level，周期执行控制运算，控制和监视电厂的不同系统；（3）Level2：人机界面监控层，是操纵员实现人机交互，对电厂进行操作和监视的设备。
1 DCSFSS几种实现方式
目前，DCSFSS的仿真通常采用实物仿真、虚拟仿真、翻译仿真、模拟仿真几种方式［2］。其中实物仿真时采用实际DCS的硬件和软件来实现DCS的仿真，该方案能实现与DCS一致的控制逻辑或人机界面；虚拟仿真方案是实际DCS组态运行在虚拟的DCS平台，该平台具有DCS组态平台和模拟机特有的功能；模拟仿真就是在基于仿真平台上的通用逻辑和控制模型工具、动态图形开发工具以及针对DCS一些特殊功能库和动态图形库开发的专用模型工具，在专用模型工具的支持下，实现对实际DCS的仿真，是在设计参数的基础上进行控制逻辑和人机界面的建模；翻译仿真是基于仿真平台开发与DCS功能库、动态图形一致的专用模型工具，并开发组态翻译软件，将实际DCS组态翻译到仿真平台上。实物仿真和虚拟仿真采用的都是实际的DCS组态，1号模拟机DCSFSS采用的实物和虚拟两种仿真技术来实现，称之为半仿，而模拟仿真和翻译仿真没有直接采用DCS组态数据，通常也称为全仿，福清第二台模拟机DCSFSS的实现是基于模拟仿真和翻译仿真结合的全仿技术方案［3］。
2 DCS全仿技术的应用
2.1 国产化DCS仿真技术方案
软件系统由CNPO开发，DCS的仿真实现如下。
Level1：安全级采用模拟仿真技术实现，由CNPO用建模工具SimGen图形建模；非安全级用翻译仿真技术实现，由翻译软件IATranfer来翻译1号模拟机的IA组态数据，装载入模型服务器。
Level2：采用模拟仿真技术实现，具体是由专业组态软件DcsConf完成过程控制画面及组态，由CNPO采用Qt软件自主开发二层平台。
盘台：无纸记录仪、部分开关、按钮、指示灯、报警灯、钥匙等标准组件由国外采购，其余部分由国内仪表生产商供货。 2.2 Level1逻辑控制层的实现
安全级DCS控制逻辑采用的是模拟仿真的技术，依据是控制逻辑图，利用CNPO建模工具Simgen针对DCS特殊功能库和动态图形库开发专用的模型工具，进行控制逻辑和人机界面的建模，根据DCS系统设计参数的IO点清单，在模型图添加与其他仿真系统的接口，生成相应的DCS仿真模型接口变量，装载入工艺系统模型来实现与其他模拟机系统的数据交换。
非安全级组态数据量大，采用的是翻译仿真的技术来实现，即采用IA组态专用翻译软件IATranfer将导出iccptr文件中不同类型Block进行分解，将组态数据转换Fortran代码，为Level1的Block的每个输入输出和运算步骤（step）生成一个变量名，在模型数据库dbm中为其定义，根据关键字生成代码段；用Fortran语言重新为有调用的有内部算法的block控制模块编写程序代码整合到代码中，实现对IA组态的模拟。将生成代码装入模型服务器与模型一起参与运算，并可在模型调试工具isd下观察其每一步的计算结果。
综上所述，福清2号模拟机DCSFSS Level1的特别之处就是使用软件IATranfer翻译来自1号机的非安全级组态数据，在虚拟仿真和模拟仿真技术上
DCS全仿技术在核电厂全范围模拟机中的应用
