前言：尋找寫作靈感？中文期刊網(wǎng)用心挑選的系統(tǒng)耦合試驗裝置監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計，希望能為您的閱讀和創(chuàng)作帶來靈感，歡迎大家閱讀并分享。

摘要：

本文介紹了監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計，包括各個工藝系統(tǒng)的設(shè)計、報警連鎖、控制室等的設(shè)計。系統(tǒng)耦合試驗裝置監(jiān)控系統(tǒng)對整個系統(tǒng)進行監(jiān)控，并得到發(fā)電元件和散熱部件的試驗數(shù)據(jù)，以及各分系統(tǒng)的運行狀態(tài)。監(jiān)控系統(tǒng)負責對系統(tǒng)耦合試驗裝置各個工藝系統(tǒng)進行數(shù)字化監(jiān)控，是系統(tǒng)耦合試驗裝置的指揮中心。

關(guān)鍵詞：

系統(tǒng)耦合試驗裝置；監(jiān)控；通訊

0引言

系統(tǒng)耦合試驗裝置監(jiān)控系統(tǒng)是用于操作試驗裝置工藝設(shè)備、監(jiān)測系統(tǒng)運行工況、保護重要設(shè)備等的系統(tǒng)。考慮到試驗裝置包含多個工藝系統(tǒng)，而且有些系統(tǒng)如氦氣系統(tǒng)、銫系統(tǒng)、NaK合金充裝及在線凈化系統(tǒng)等都有較復雜的工藝準備操作。因此，主監(jiān)控系統(tǒng)應具備遠程監(jiān)控和現(xiàn)場操作兩種功能。另外，提供必要的報警信號和保護動作［1］。監(jiān)控系統(tǒng)具有以下功能：

1）根據(jù)操縱人員指令或系統(tǒng)自動完成各工藝系統(tǒng)和設(shè)備的運行操作。

2）自動采集試驗數(shù)據(jù)和各工藝系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)顯示在顯示器上和存儲在硬盤里。

3）設(shè)定報警參數(shù)，當報警參數(shù)超過限制值時給出報警信號，報警信號將通過顯示器、報警燈和警報器發(fā)出，記錄報警參數(shù)和報警狀態(tài)。

4）監(jiān)測重要系統(tǒng)和設(shè)備的保護參數(shù)，當保護參數(shù)超過限制值時，給出保護動作信號和報警信號。

5）具有友好的人機操作界面，提供清楚、美觀、有動畫效果的系統(tǒng)流程圖和實時數(shù)據(jù)顯示，提供數(shù)據(jù)實時曲線顯示和歷史回顧。

6）各工藝系統(tǒng)和設(shè)備的操作可通過計算機界面實施，也可使用控制按鈕完成操作。

7）生成各種日志、報表，利用打印機和光盤刻錄機將運行信息進行記錄和永久保存［2］。

1監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成

系統(tǒng)耦合試驗裝置監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)備包括：2套I/O現(xiàn)場控制站、2臺操縱員站（其中1臺兼工程師站）、1個主控制臺以及通訊網(wǎng)絡(luò)和必要的輔助設(shè)備等[3]。監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備配置圖。

2主工藝回路監(jiān)控技術(shù)方案

2.1結(jié)構(gòu)和功能

主工藝回路由真空室1、真空室2、NaK回路、電磁泵、膨脹罐以及閥門組成。主工藝回路上的電磁泵為NaK合金在回路中的流動提供動力，膨脹罐用于回路壓力的控制。主工藝回路的運行監(jiān)測和保護由主監(jiān)控系統(tǒng)完成。在試驗的不同階段，試驗人員可操作流程，通過主監(jiān)控系統(tǒng)向相關(guān)的各工藝分控制系統(tǒng)發(fā)送指令，調(diào)度各工藝系統(tǒng)配合主工藝系統(tǒng)完成操作。主監(jiān)控系統(tǒng)還要采集主工藝回路上的8個測點，其中溫度測點5個，壓力測點1個，液位測點2個。

2.2工藝描述

主工藝回路的工況包括：抽真空、NaK充裝、試驗運行、正常排NaK和事故排NaK。

1）抽真空工況。根據(jù)操作規(guī)程，對回路進行抽真空，達到試驗所需的真空度要求，并按要求保持回路真空。

2）NaK合金充裝工況。首先要對NaK合金進行在線凈化，達到試驗的純凈度要求后，開始整個回路充NaK合金。當位于回路水平面最上方的膨脹罐達到設(shè)定液位值時，工藝回路充滿，充入覆蓋氣體，調(diào)節(jié)回路壓力，并使電磁泵和電加熱器置低功率運行狀態(tài)，維持NaK流動和回路溫度。

3）試驗工況。在試驗工況下，主監(jiān)控系統(tǒng)通過電磁泵和電磁流量計來調(diào)節(jié)和監(jiān)測NaK冷卻劑的流量，通過加熱器調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換器入口冷卻劑的溫度。

4）正常排NaK。在試驗結(jié)束后，使NaK逐步降溫至合適溫度時，NaK合金靠重力流到儲存罐中，當儲存罐溫度、液位回到充NaK前的水平時，排NaK結(jié)束。

5）事故排NaK。當臺架發(fā)生事故需要緊急排NaK時，關(guān)閉電磁泵和電加熱器，打開氣動閥和電磁閥，液態(tài)NaK合金靠重力流到儲存罐中。

3硬件設(shè)計

系統(tǒng)耦合試驗裝置監(jiān)控系統(tǒng)硬件包括以下幾部分：

1）I/O現(xiàn)場控制站。CPU模塊:CPU模塊通過多種通信接口，可與現(xiàn)場控制站的I/O模塊相連構(gòu)成一個完整的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，同時還能通過各種通訊端口實現(xiàn)與上位機及其他系統(tǒng)的互連。電源模塊:PLC機架上的電源冗余配置在機架的兩側(cè)，給各I/O模塊供電，采用冗余熱備，均流工作方式，某一個部件發(fā)生故障時，系統(tǒng)仍可以保持正常工作。I/O模塊:所有的I/O模件均采用施奈德的產(chǎn)品，負責模擬量、開關(guān)量的采集和模擬量開關(guān)控制信號的輸出。模塊內(nèi)采用了光電耦合隔離、光耦隔離或機械隔離等適當?shù)母綦x措施。使模塊內(nèi)外在電氣上分離，以防止異常信號進入模塊。直流電源模塊:機柜內(nèi)配置了直流電源模塊，用來給現(xiàn)場的開關(guān)量及模擬量節(jié)點提供巡檢電壓，為開關(guān)量與模擬量供電采用獨立的供電電源。機柜內(nèi)直流電源為雙入（交流220V），輸出（直流24V）的冗余的方式，以提高系統(tǒng)的可靠性。通訊模塊:機柜內(nèi)設(shè)有2個2通道的串行通信模塊（支持Modbus協(xié)議）。串行通信模塊將用于監(jiān)控系統(tǒng)與工藝各分控系統(tǒng)（水冷卻機組、NaK合金灌注和排放系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、電性能測量系統(tǒng)）之間的通訊。另外備1個支持多種協(xié)議（TCP/IP、UDP、CAN、Modbus）的網(wǎng)絡(luò)通信模塊。

2）操縱員站。2臺操縱員站位于主控制室，其中1臺兼作工程師站。它們通過以太網(wǎng)與現(xiàn)場控制站PLC進行數(shù)據(jù)交換，監(jiān)控試驗裝置的運行狀態(tài)，并對操作員的各種操作請求作出響應，如圖形切換、數(shù)據(jù)顯示、趨勢顯示、屏幕拷貝、表格日志查詢等。

3）主控制臺。1個主控制臺位于主控制室，為3300mm寬，1280mm高，1100mm深的鋼木結(jié)構(gòu)機柜。其上除了安裝2臺操縱員站外，還設(shè)置了2個冗余的緊急排鈉按鈕。在主控制臺上還設(shè)有工業(yè)電視。此外，操縱臺上還配備有1部電話和1臺打印機。

4）打印機?？纱蛴崟r報表、備份報表、屏幕拷貝、報警列表、報警回顧、操作記錄及事故追憶等。

5）工業(yè)電視系統(tǒng)。該系統(tǒng)由1個工業(yè)電視主機、1個顯示器、1個大屏幕顯示器、4個彩色攝像頭組成。其中，工業(yè)電視主機及其顯示器設(shè)在主控制臺上。大屏幕顯示器專門用于顯示工業(yè)電視的畫面。4個彩色攝像頭布置在現(xiàn)場，用于監(jiān)視主要設(shè)備和試驗現(xiàn)場。攝像頭均為固定式，不需要云臺，但要求在安裝調(diào)試時焦距可調(diào)。工業(yè)電視存儲容量應確保存儲20天以上的影像。

6）大屏幕顯示器。主控制室設(shè)有2臺60寸大屏幕顯示器。一臺連接到操作員站上，用于顯示系統(tǒng)操作畫面；一臺連接工業(yè)電視，用于顯示現(xiàn)場畫面，并可實現(xiàn)畫面的分屏顯示，或者一個畫面的全屏顯示。

4軟件設(shè)計

系統(tǒng)耦合試驗裝置監(jiān)控系統(tǒng)采用WindowsXPSP3操作系統(tǒng)。上位機組態(tài)軟件采用Citect組態(tài)軟件。下位機軟件采用UnityProS版本。在Citect組態(tài)軟件上可實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，構(gòu)建交互式的工藝流程操作界面，實現(xiàn)控制操作、曲線顯示、數(shù)據(jù)回放、輸出打印報表等功能。

5結(jié)論

系統(tǒng)耦合試驗裝置監(jiān)控系統(tǒng)采用全數(shù)字化系統(tǒng)，并根據(jù)核電站監(jiān)控系統(tǒng)的要求設(shè)計完成，通過大量的調(diào)試工作，成功運行1200h。對發(fā)電元件進行了大量實驗，最后順利關(guān)閉系統(tǒng)。監(jiān)控系統(tǒng)在啟動、運行、關(guān)閉等過程中實時監(jiān)測各工藝系統(tǒng)，并將監(jiān)測數(shù)據(jù)實時記錄、保存。同時，監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)崟r報警并進行相應報警動作，為后期核設(shè)施設(shè)計、試驗等提供了寶貴的經(jīng)驗。

作者：陳莉 單位：中國原子能科學研究院反應堆工程技術(shù)研究部

參考文獻：

[1]系統(tǒng)耦合試驗裝置任務書［Z］.2012.

[2]匡俊華，王林斗，王可，等.監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計［J］.電子測量技術(shù),2006,29(1):95-96.

[3]李寧.PLC監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計［D］.內(nèi)蒙古：內(nèi)蒙古大學,2008.