核电站控制系统黑匣子模块故障分析_精选

1、 精编范文 核电站控制系统黑匣子模块故障分析温馨提示：本文是笔者精心整理编制而成，有很强的的实用性和参考性，下载完成后可以直接编辑，并根据自己的需求进行修改套用。核电站控制系统黑匣子模块故障分析 本文关键词：黑匣子, 核电站, 控制系统, 模块, 故障分析核电站控制系统黑匣子模块故障分析 本文简介：摘要：国内核电机组很多重要控制系统由国外厂商供货, 这些系统中含有大量原厂商未提供详细技术资料的关键控制模块, 此类设备属于“黑匣子模块”, 一旦发生故障无法进行原因分析, 会对相关控制系统正常运行造成严重影响。介绍了一种核电站控制系统“黑匣子模块”故障分析方法, 可以帮助技术人员进行故障根本原因分

2、析。关键词核电站控制系统黑匣子模块故障分析 本文内容：摘要：国内核电机组很多重要控制系统由国外厂商供货, 这些系统中含有大量原厂商未提供详细技术资料的关键控制模块, 此类设备属于“黑匣子模块”, 一旦发生故障无法进行原因分析, 会对相关控制系统正常运行造成严重影响。介绍了一种核电站控制系统“黑匣子模块”故障分析方法, 可以帮助技术人员进行故障根本原因分析。关键词：控制系统；黑匣子模块；故障分析控制系统是核电机组的神经中枢, 其重要性不言而喻, 其稳定可靠是保证电站安全经济运行的基础和前提。为了提高设备可靠性, 需要对控制系统中存在的大量“黑匣子模块”进行故障分析研究, 一旦发生故障, 能够准确

3、地找出故障原因, 制定有效的应对措施, 确保类似问题不再重发。1控制系统黑匣子模块国内核电机组很多重要的控制系统由国外厂商供货, 这些系统中存在着大量原厂商未提供详细技术资料的控制模块, 这些模块大多属于关键控制设备, 一旦发生故障, 将直接导致相关控制系统无法正常稳定运行, 此类设备被称为“黑匣子模块”。核电站控制系统黑匣子模块主要分为两种类型：保密型黑匣子模块：供货商为了保护其核心技术（实现原理、控制逻辑、核心算法等）, 供货时不向电站提供设备的电路原理图、逻辑图等详细技术资料。部件型黑匣子模块：系统中有些部件和设备, 供货商需要向第三方进行采购, 第三方由于各种原因, 并未提供所有部件的

4、详细资料, 造成供货商无法向电站提供相关部件的详细技术资料。上述两种类型的控制系统“黑匣子模块”对于电站而言并无明显差别, 因为不掌握其实现原理、控制逻辑、核心算法等详细技术资料, 此类设备一旦发生故障, 电站技术人员很难进行故障原因分析。2黑匣子模块故障分析总体方案要对控制系统黑匣子模块进行故障分析, 需要依据实物绘制原理图, 对其运行原理、实现方式、控制逻辑等技术细节进行深入研究, 搭建黑匣子模块的数学模型；开发测试平台进行全面地测试验证, 复现其故障现象；依据搭建的数学模型进行逐级分析, 最终定位故障位置, 找到故障原因。如图2所示, 为了完成黑匣子模块故障分析, 需要依次完成如下工作：

5、原理图绘制依据黑匣子模块实物, 绘制其电路原理图。图纸分析及电路仿真对绘制的黑匣子模块原理图进行电路分析和软件仿真, 搭建数学模型。测试平台搭建梳理黑匣子模块输入/输出信号, 搭建全功能测试平台。故障复现及定位在搭建的测试平台上对黑匣子模块进行故障复现, 依据前期搭建的数学模型, 对黑匣子模块进行逐级分析和故障定位, 找到故障根本原因。3黑匣子模块故障分析具体实施步骤3.1原理图绘制原理图绘制是黑匣子模块故障分析的第一步, 也是数学模型搭建的关键环节。如图3所示, 原理图绘制主要分为如下两个步骤：1）依据实物绘制黑匣子模块PCB印制板图对黑匣子模块使用的元器件进行调研, 获取元器件名称、型号、

6、封装等信息, 编制元器件清单；使用专用设备, 对黑匣子模块PCB印制板进行扫描及数据处理, 获得PCB印制板扫描图（包含：PCB外形尺寸、元器件封装及定位、走线宽度及定位等信息）；根据编制的元器件清单, 使用Altium软件, 从数据库中调出相应元器件的PCB封装, 放置在扫描图对应位置, 并完成元器件之间的相互连线（获得实际网络连接关系）。使用测试设备将获得的实际网络连接关系与黑匣子模块实物进行反复比对, 确保二者元器件编码、管脚定义、连接关系完全一致。2）将绘制的PCB印制板图转化为电路原理图依据实物绘制的PCB印制板图仅能反映黑匣子模块各元器件之间的实际连接关系, 无法用于原理分析, 需

7、要将其转化为对应的电路原理图, 这个步骤是黑匣子模块原理图绘制的关键环节。使用Altium软件, 依据编制的元器件清单, 从数据库中调出相应元器件的原理图封装, 依据前期绘制的PCB印制板图进行元器件布置和连线；元器件连接确认无误后, 开始依据功能模块、信号走向、电路特性等进行图纸调整, 经过调整后的原理图可以清晰地反映出黑匣子模块各个功能模块之间的信号走向及传递关系, 为后期的功能和原理分析奠定基础。3.2图纸分析及电路仿真为了掌握黑匣子模块的运行原理、实现方式、控制逻辑等技术细节, 需要对绘制的原理图进行电路分析和软件仿真, 建立黑匣子模块的数学模型。如图4所示, 该步骤主要由如下两个环节

8、构成：1）依据原理图进行电路分析对绘制的黑匣子模块原理图进行电路分析, 确定各功能模块输入/输出信号范围、逻辑关系、传递函数等信息。2）软件仿真使用MULTISIM等仿真软件对相关电路进行仿真验证, 并将仿真结果与电路分析结果进行对比, 如果仿真结果与分析结果出现偏差, 仔细分析差异产生的原因, 直至电路分析结果与仿真结果一致。在完成电路分析和软件仿真的基础上搭建黑匣子模块的数学模型, 为故障分析提供理论依据。3.3开发全功能测试平台为了对黑匣子模块进行故障分析, 需要开发可以满足其测试需求的全功能测试平台。该平台可为黑匣子模块提供各种工况下的控制信号, 并对其输出信号及关键中间量信号进行数据

9、采集和处理。如图5所示, 测试平台主要由控制设备、配电设备、适配设备、程控负载和显示设备构成。控制设备是测试平台的核心设备, 其硬件部分采用NI设备构成1（主要包括：PXIe-8840型高性能控制器模块、PXI-6509型多通道数字I/O模块、PXIe-4322型高精度模拟输出模块、PXIe-4300型高精度电压采集模块、PXI-5421型16位任意波形发生器模块、PXIe-1085型高性能控制机箱等）, 其软件部分使用LabWIEW作为软件开发平台2（技术人员可以通过人机界面方便快捷地完成参数设置、数据处理、报表生成等工作）；控制设备借助显示设备和适配设备, 可以为被测的黑匣子模块提供多种类

10、型的控制信号（包括数字量信号及多种类型的模拟量信号）并可对数字量输出信号及各种类型的模拟量输出信号进行采集及数据处理。3.4故障复现及定位使用测试平台为黑匣子模块提供模拟现场实际工况的控制信号, 复现故障现象, 并对其故障状态下的输出信号及关键中间量信号进行采集, 依据前期搭建的数学模型, 对黑匣子模块进行逐级分析和排查, 直至定位故障位置。对故障位置处的电路和元器件进行重点分析, 确定故障产生的根本原因, 并制定有效的应对措施, 确保类似问题不再重发, 提高控制系统的可靠性。4结束语本文介绍了一种核电站控制系统“黑匣子模块”故障分析的实用方法, 并对其实施方案及具体操作步骤进行了详细说明；运用该方法, 可有效解决困扰电站的“黑匣子模块”故障分析难题, 准确定位故障原因, 制定有效的应对措施, 确保类似问题不再重发。保证核电站控制系统的安全稳定运行。参考文献：闫宏伟,潘宏侠.基于NI-DAQ数据采集系统的设计与实现J.可编程