上海自動化儀表股份有限公司
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閱讀：398發(fā)布時間：2022-1-16
一、概述
為推進(jìn)核能的和平利用，上世紀(jì)七十年代，做出了發(fā)展核電的決定，經(jīng)過三十多年的努力，中國核電從無到有，得到了很大的發(fā)展。近年來，為滿足經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展不斷增長的能源需求，保障能源供應(yīng)與安全，保護(hù)環(huán)境，作出了“積極推進(jìn)核電建設(shè)”的決策，正式批準(zhǔn)了國家發(fā)展改革委上報的《核電中長期發(fā)展規(guī)劃(2005—2020)年）》，它標(biāo)志著中國核電發(fā)展進(jìn)入了新的階段也為核電設(shè)備制造、服務(wù)業(yè)提供了很好的發(fā)展機(jī)遇。上海自動化儀表股份有限公司根據(jù)國核自儀系統(tǒng)工程公司在三門和海洋核電站中提出的項(xiàng)目需求，設(shè)計實(shí)現(xiàn)了核電站輻射監(jiān)測系統(tǒng)，針對系統(tǒng)的功能要求設(shè)計了核電輻射監(jiān)測系統(tǒng)軟件。
上海遠(yuǎn)東儀表廠核電輻射監(jiān)測系統(tǒng)中統(tǒng)一監(jiān)控平臺充分利用SUPMAX800系統(tǒng)現(xiàn)有的技術(shù)優(yōu)勢，對不同廠商、不同種類的現(xiàn)場設(shè)備（如PLC、壓力控制器等）實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)集成和實(shí)時監(jiān)控，將生產(chǎn)企業(yè)各個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)整合到一個統(tǒng)一的平臺，企業(yè)在此平臺基礎(chǔ)上能夠直接監(jiān)控生產(chǎn)現(xiàn)場各種裝置的實(shí)時運(yùn)行狀態(tài)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行性能、效率分析，進(jìn)而對生產(chǎn)過程進(jìn)行優(yōu)化與改進(jìn)。
二、系統(tǒng)功能需求
核電站與其它種類電站的主要差別是核反應(yīng)堆運(yùn)行中伴有核輻射產(chǎn)生，所以輻射監(jiān)測系統(tǒng)是核電站的組成部分．系統(tǒng)所獲取的輻射變化信息對保護(hù)上作人員免受輻照、保護(hù)環(huán)境及保證核電站安全運(yùn)行有重要作用，對分析核電廠的故障和事故具有重要價值。
上海遠(yuǎn)東儀表廠核電監(jiān)測系統(tǒng)軟件運(yùn)行于Windows操作系統(tǒng)平臺，通過SMCP、OPC、Modbus等通信協(xié)議與現(xiàn)場各類設(shè)備通信，采集實(shí)時數(shù)據(jù)；通過專用協(xié)議與現(xiàn)場上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)通信，并且通過實(shí)時數(shù)據(jù)服務(wù)器，用通用的數(shù)據(jù)協(xié)議與各類外接設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，提供數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計及報表制作等功能。
核電輻射監(jiān)測系統(tǒng)軟件主要完成以下幾個工作：
1.數(shù)據(jù)讀寫功能．核電輻射監(jiān)測軟件通過RS485串口通訊協(xié)議，接受來自各就地設(shè)備(LRP)發(fā)送的設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)和報警信號，實(shí)時的進(jìn)行顯示，記錄設(shè)備出現(xiàn)的異常狀態(tài)并根據(jù)需要獲取設(shè)備的檢測數(shù)據(jù)；監(jiān)測軟件也可以對設(shè)備及時發(fā)出寫指令。
2．?dāng)?shù)據(jù)發(fā)布和存儲功能。數(shù)據(jù)采集平臺采集到就地設(shè)備的數(shù)據(jù)后，數(shù)據(jù)庫配置上具Dmconfig可通過SMCP、MODBUS/TCP、OPC三種數(shù)據(jù)通訊協(xié)議對不同類型的數(shù)值信息向上位機(jī)發(fā)布。并在數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行有效、穩(wěn)定、長期的存儲．
3．?dāng)?shù)據(jù)采集平臺具有雙機(jī)并采和雙機(jī)熱備功能，雙機(jī)并采指接口機(jī)采集任務(wù)可以將采集到的數(shù)據(jù)同時向兩臺服務(wù)器發(fā)送；雙機(jī)熱備是指接口機(jī)可以與另外一臺接口機(jī)形成雙機(jī)熱備，當(dāng)某一臺發(fā)生故障時自動切換主接口機(jī)，并同時改換實(shí)時服務(wù)器的主／從身份。
4．?dāng)?shù)據(jù)處理功能。 RMS可根據(jù)存儲的數(shù)據(jù)計算歷史數(shù)據(jù)值、最小值、平均值和累加值，并在計算進(jìn)程中可以實(shí)時的顯示計算值，顯示數(shù)據(jù)連續(xù)的變化趨勢，計算周期可配置，比如1分鐘，2分鐘，10分鐘。計算出來的這些平均值需配置位號支持SMCP發(fā)布，CRP還可處理自身的報警設(shè)置，報表設(shè)置，權(quán)限設(shè)置，通訊接口相關(guān)設(shè)置，報警閥值等相關(guān)數(shù)據(jù)。
5．趨勢控件功能費(fèi)，統(tǒng)一監(jiān)控平臺采集到數(shù)據(jù)后，并將其存儲到歷史數(shù)據(jù)庫中，在歷史趨勢控件中，能對選擇的位號進(jìn)行趨勢查詢．在趨勢控件中，添加數(shù)據(jù)庫中任意點(diǎn)后，可實(shí)時查看當(dāng)前及歷史數(shù)據(jù)趨勢曲線，相關(guān)數(shù)值并能以對數(shù)方式顯示。
三、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計
3.1數(shù)據(jù)處理流程
環(huán)境輻射監(jiān)測系統(tǒng)的軟件在用戶需求的分析下和面向?qū)ο笏枷牒拖到y(tǒng)架構(gòu)原則的指導(dǎo)下是如何進(jìn)行設(shè)計和實(shí)現(xiàn)的整個系統(tǒng)軟件是在對用戶需求的分析的基礎(chǔ)上設(shè)計和實(shí)現(xiàn)的．通過對用戶需求的認(rèn)真分析，把整個軟件系統(tǒng)設(shè)計成不同的模塊并實(shí)現(xiàn)各個模塊的功能和相互之間的接口。而各個模塊的設(shè)計是根據(jù)面向?qū)ο笤瓌t在特定的開發(fā)上具下實(shí)現(xiàn)的。這其中用到了面向?qū)ο缶幊讨械姆庋b性、繼承性、多態(tài)性思想以及設(shè)計模式思想。物理數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)土要用于各模塊之間函數(shù)的信息傳遞。接口傳遞的信息將足以數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)封裝了的數(shù)據(jù)，以參數(shù)傳遞或返回值的形式在各模塊間傳輸。出錯信息將送入日志顯示窗口中顯示。
監(jiān)測中心數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)軟件完成如下部分功能：數(shù)據(jù)通信（和現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸）、數(shù)據(jù)庫設(shè)計和操作、數(shù)據(jù)處理整個系統(tǒng)的框圖如圖3.1所示：
其整體數(shù)據(jù)處理流程如下圖所示：
監(jiān)測中心的數(shù)據(jù)獲取是基于窗口消息的，通過modbus串口協(xié)議數(shù)據(jù)通信程序從就地設(shè)備獲取數(shù)據(jù)包后，經(jīng)校驗(yàn)正確后即可用于實(shí)時數(shù)據(jù)顯示，同時需要存儲入庫和發(fā)指令信息給現(xiàn)場監(jiān)測設(shè)備．監(jiān)測中心的數(shù)據(jù)庫顯示查詢和動態(tài)線路圖顯示的人機(jī)操作也都是基于數(shù)據(jù)庫和實(shí)時數(shù)據(jù)包的事件觸發(fā)機(jī)制。
3.2功能分配
從功能上劃分，統(tǒng)一監(jiān)控平臺可以劃分為以下幾個子系統(tǒng)：
1數(shù)據(jù)采集平臺，接口機(jī)通過多種協(xié)議采集和接收現(xiàn)場各種設(shè)備的實(shí)時數(shù)據(jù)，并將實(shí)時數(shù)據(jù)打包轉(zhuǎn)發(fā)至實(shí)時數(shù)據(jù)庫。
2實(shí)時數(shù)據(jù)庫服務(wù)，是統(tǒng)一監(jiān)控平臺系統(tǒng)的核心運(yùn)行部件，具有高度并發(fā)處理的能力，保證多路數(shù)據(jù)采集、多客戶端事務(wù)請求下的數(shù)據(jù)一致性、響應(yīng)實(shí)時性。
3標(biāo)簽點(diǎn)數(shù)據(jù)庫，是標(biāo)簽點(diǎn)基本屬性的存儲數(shù)據(jù)庫，支持標(biāo)簽點(diǎn)信息的基本操作包括：添加點(diǎn)、刪除點(diǎn)、屬性查詢、屬性修改、批量導(dǎo)入、導(dǎo)出，支持在線組態(tài)。
4實(shí)時數(shù)據(jù)庫功能，實(shí)時數(shù)據(jù)庫的滿負(fù)荷工況定義為每秒接收到10萬標(biāo)簽點(diǎn)的實(shí)時數(shù)據(jù)的穩(wěn)定運(yùn)行工況，支持毫秒級數(shù)據(jù)采集，最小采集周期為100ms
5 OPC服務(wù)器功能，作為OPC服務(wù)器端接收OPC客戶端的數(shù)據(jù)請求，支持OPC Foundation的OPC DA2.0標(biāo)準(zhǔn)定義的所有功能，能同時處理128個OPC客端的數(shù)據(jù)請求，支持中、英文兩種本地語言模式．
6 SMCP服務(wù)器，作為SMCP服務(wù)器端向局域網(wǎng)內(nèi)發(fā)布標(biāo)簽點(diǎn)，單臺服務(wù)器最多發(fā)布標(biāo)簽點(diǎn)數(shù)為20000個，支持雙網(wǎng)卡冗余功能．
7報務(wù)，報務(wù)負(fù)責(zé)對報警點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時值掃描和報警邏輯判斷，并將產(chǎn)生的報警數(shù)據(jù)和服務(wù)器運(yùn)行事件數(shù)據(jù)發(fā)送全SUPMAX800報務(wù)器．
8控制指令執(zhí)行服務(wù)，監(jiān)控站發(fā)出的設(shè)備控制指令由控制指令執(zhí)行服務(wù)負(fù)責(zé)調(diào)度并通過接口機(jī)發(fā)送到現(xiàn)場設(shè)備，控制指令支持以下通訊協(xié)議：Modbus串口、Mod—busTCP、OPC DA2.0、SMCP.
9 日志數(shù)據(jù)庫，對統(tǒng)一監(jiān)控平臺運(yùn)行過程中的關(guān)鍵狀態(tài)、事件、異常情況應(yīng)采用一套結(jié)構(gòu)化的方式進(jìn)行保存和管理。
四、結(jié)論
本項(xiàng)目在三門和海陽兩個依托項(xiàng)目核電站中的應(yīng)用，核電輻射監(jiān)測系統(tǒng)國產(chǎn)化的空白，該系統(tǒng)將對自儀公司參與核電系統(tǒng)國產(chǎn)化帶來巨大的機(jī)遇，提高國產(chǎn)系統(tǒng)的市場競爭力。相信該系統(tǒng)在核電國產(chǎn)化和核電長期發(fā)展中將起到更大的作用。
作者：上海遠(yuǎn)東儀表廠 文章來源：上海自動化儀表有限公司
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