核電站數字化儀控系統（DCS）基礎介紹質量監督分部授權培訓教材標題,中黑20pt1.DCS基礎知識

2.核電站數字化儀控系統

3.核電站DCS監造基礎201DCS基礎知識章節主題,中黑20pt31.數字化儀控系統簡介數字化儀控系統（DigitalInstrument&ControlSystem）是以計算機、網絡通訊為基礎的分布式控制系統的系統（又稱：DistributedControlSystem，簡稱DCS）。DCS的主要基礎是4C技術，即計算機－Computer、控制－Control、通信－Communication和CRT顯示技術。在此基礎上，進一步引入和開發面向狀態的診斷技術、智能化報警技術、數據庫技術、符合人因工程要求的人機界面、先進的主控室等現代技術，并采用系統化的控制室功能分析和分配、操縱員作業分析等設計技術，以及面向運行安全狀態的操作員支持系統包括智能診斷與智能報警為基礎的計算機化操作規程等。

DCS系統通過某種通信網絡將分布在工業現場附近的現場控制站和控制中心的操作員站及工程師站等連接起來，以完成對現場生產設備的分散控制和集中操作管理。1.1數字化儀控系統的概念及主要功能4DCS自1975年問世以來已經歷了近三十年的時間，其可靠性、實用性不斷提高，功能日益增強，如控制器的處理能力、網絡通訊能力、控制算法、畫面顯示及綜合管理能力等。DCS系統過去只應用在少數大型企業的控制系統中，但隨著4C技術及軟件技術的迅猛發展，到目前已經在電力、石油、化工、制藥、冶金、建材等眾多行業得到了廣泛的應用，特別是電力、石化這樣的行業。我國發電廠儀控專業發展的歷程基本分為三個階段：發電廠熱工控制（簡稱“熱控”）1953年-1965年發電廠熱工自動化（簡稱“熱自”）1965年-1985年發電廠綜合自動化（數字化、信息化階段）1985年-51.2DCS的發展歷史01Arial96pt6在工業過程控制中，有三大控制系統：DCS－DistributedControlSystemPLC－ProgrammableLogicControllerFCS－FieldbusControlSystem1.2DCS的發展歷史第一代：1975～1980（初創期）典型DCS系統：Honeywell：TDC-2000Yokogawa：YawparkFoxboro：SpectrumBailey：Network90Kent：P4000Siemens：TelepermMToshiba：TOSDIC系統構成與特點：數據采集單元過程控制單元CRT操作站上位管理計算機高速數據通道注重功能的實現使用專用軟、硬件，價格昂貴沒有統一標準，開放性差1.2DCS的發展歷史7第二代：1980～1985（成長期）典型DCS系統：Honeywell：TDC-3000Fisher：PROVOXTaylor：MOD300Westinghouse：WDPF系統構成及特點局域網絡多功能現場控制站增強型操作站系統管理站主計算機網絡連接器引入LAN作為系統骨干擺脫儀表，靠近計算機增加順序控制、邏輯控制可以實現優化控制和管理功能顯示技術得到提高，出現光標操作第三代：1987－（擴展期）典型DCS系統Foxboro：I/ASeriseHoneywell：TDC-3000UCNYokogawa：Centum-XL，μXLBailey：INFI90Westinghouse：WDPFIIToshiba：HIACSLeeds&Northrup：MAX1000Moore

：PACS

系統特點與構成通訊網絡現場控制站操作站/工程師站網絡連接器增加上層網絡，納入生產管理開始采用標準網絡：開放組態開始標準化應用更加廣泛，成為大眾產品開始引入現場總線8第四代？→FCS/Web Honeywell：ExperionPKS Emerson：PlantWeb Foxboro：A2 Yokogawa：R3 ABB：IndustrialIT2I世紀＝Information＋Integrated1.2DCS的發展歷史1.3DCS的結構和組成9LEVEL3LEVEL2LEVEL1LEVEL0DCSLEVEL0：現場控制層,主要包括以執行器和變送器為主的現場設備；LEVEL1：過程控制層,主要包括反應堆保護系統、功率控制系統、T/G控制系統、堆內測量等控制和采集系統等；LEVEL2：操作控制層（操作和信息管理層）,主要包括放置于主控室、RSS、TSC等控制室的KIC、BUP等人機交互設備和相關的數據處理設備；LEVEL3：管理層，即第三方控制接口以及管理層,主要包括電站信息系統、應急處理系統等等。儀控系統的分層：10硬件操作站一般采用桌面式通用計算機組成：主機、顯示器、鍵盤、鼠標、打印機等用于過程監視、操作、管理工程師站一般比操作站“高檔”組成：主機、顯示器、鍵盤、鼠標、打印機等用于系統組態、配置、維護可兼作操作站111.3DCS的結構和組成現場控制站DCS的核心組成：控制器、I/O、輔助設備完成系統的主要功能控制器雙冗余有的可實現重點I/O冗余通訊系統連接各節點的橋梁包括：現場總線、控制網絡、系統網絡、管理網絡一般在控制網絡和系統網絡進行冗余設計電源系統外部供電+UPS雙電源切換現場控制站電源進行冗余設計現場控制站和操作站/工程師站可分開供電軟件現場控制站現場I/O驅動軟件I/O信號預處理軟件實時數據庫軟件控制算法軟件實時操作系統操作站圖形處理軟件操作命令處理軟件歷史數據及實時趨勢顯示軟件報警、事件信息的顯示處理軟件歷史數據的存儲、轉存軟件報表軟件運行日志的記錄、顯示、打印和存儲軟件12-工程師站硬件配置軟件實時數據庫生成軟件算法編輯、編譯、仿真軟件畫面編輯、報表設計軟件報警、事件、趨勢等屬性設置軟件1.3DCS的結構和組成02核電廠數字化儀控系統章節主題,中黑20pt131415專用儀控系統核島通風空調就地控制系統PX泵站就地控制系統常規島及BOP通風空調就地控制系統反應堆堆外核測量系統(RPN)反應堆堆芯溫度、中子測量系統(RIC)核輻射監測系統(KRT)松動部件與振動監測系統（KIR）控制棒棒位棒控系統(RGL)TG控制與保護系統三廢系統（KSN）Loca輻照監測系統（LSS）KDO/KME數據采集系統地震監測系統（KIF）開關：溫度開關壓力開關液位開關流量開關就地儀表：溫度表壓力表液位表流量表傳感器：溫度傳感器壓力傳感器液位傳感器流量傳感器全廠數字化控制系統（DCS）過程信息與控制系統電廠自動化系統反應堆保護系統堆芯冷卻監測系統后備盤、緊急停堆盤、遠程停堆162.1國內核電廠數字化儀控系統發展1996年田灣核電站（俄羅斯VVER-428）引進數字化儀控系統(AREVA/SIEMENS--TelepermXP+TelepermXS)。嶺澳二期核電站也采用了TelepermXP+TelepermXS)，并成功運行。紅沿河、寧德、陽江、防城港等CPR1000系列核電項目也全部采用數字化儀控系統（安全級DCS采用三菱MELTAC平臺，非安全級DCS采用和利時公司的HOLLiAS平臺）。在建三代EPR和AP1000核電站也將全部采用數字化儀控系統。當前在役和在建核電廠，所（擬）使用的DCS系統主要有：

HolliASMACS+MELTACPlusN

IA&triconexTXP（SPPA-T2000）+TXSCOMMOMQ+OVATION17儀控技術核電站系統及廠家備注二代模擬技術：模擬量儀表采用小規模集成電路和運算放大器，邏輯量儀表采用常規繼電器等硬邏輯電路來控制秦山一期FOXBORO公司的SPEC200核島升級為TXS系統秦山二期KIT/KPS采用HSCAS2000大亞灣Baily9020LAI期TGC部分采用P320（ALSTOM）二代加常規儀表+DCS模式LAI期秦山二期翻版三代全數字化技術田灣核電站AREVATelepermXSSiemensTelepermXPLAII期EPRHYH、ND、PY、BL等CPR1000三菱MELTACNPlusHOLILIASMACXSAP1000OVATION+COMMONQ國內核電廠儀控系統簡介18國外核電廠儀控系統簡介廠家系統應用說明非安全級安全級AREVA+SIEMENS西門子TXPAREVATXSFA3、OL3三菱三菱+CTECMELTAC-NplusR3日本泊3西屋公司西屋+ABBWDPFEALGLE21技術改造OVATIONCOMMONQ三門OVATIONADVANTABB/CENUPLEX80ADVANT韓國APR1400、美國PLAOEDF/FRAN4N4電站192.2DCS在核電站的作用和地位DCS工作原理：形象的說，DCS是核電站全廠的“大腦和神經系統”，通過傳感器、流量計等“神經元末梢”收集信息，經過控制電纜、網絡等“神經系統”傳遞信息，在處理器“大腦”中完成復雜計算，在傳遞到人機接口和神經末梢的完整過程。當今，DCS和PLP、TG并列為核電站三大重要設備和采購包。

采集信息數據處理MCR信息、報警執行自動控制邏輯發出指令收集反饋，實現開、閉環控制20儀控系統是操作員的“眼和耳”，可以為操作員提供精確的、適當的信息和在電站正常、異常運行時為操作員介入運行提供了手段。因此他們對電站的安全和有效運行至關重要；在電站正常運行時，DCS系統自動控制，這使操作員有時間觀察電站的行為，監視電站正在發生什么，以便迅速采取正確的糾正行動；安全儀控系統也可以防止電站操作員或自動控制系統帶來的錯誤或故障而導致的后果。在電站異常狀態下，安全儀控系統為保證電站及環境的安全能提供快速自動功能。與常規電站相比，核電站的儀控系統更為復雜，原因是：由于較高的資金投入，要求核電站的可利用率就得非常高；核電站運行時它的反應堆裝置具有不可接近性，要求他的狀態及相關系統必須在一個集中的地點現實、控制；高可靠、冗余的安全系統必須確保自動安全停堆。運行人員的操作優化設計：從安全觀點出發，廠區人員的工作場所和工作環境必須按人因工程學原則進行設計；人機接口的實質，是核電廠運行實踐中自動化程度與人干預能力的平衡問題。自動與人工操作的平衡即人機關系，與最佳化有關，其總目標是減少風險和停堆損失。21相比于原有核電站模擬儀控系統，數字化儀控系統尤其優越性優點具有很好高的控制精確性和很強大的邏輯運算處理、計算能力，能顯著提高了儀控系統的綜合性能，完成以往模擬儀控系統所無法實現的復雜邏輯運算處理和計算功能；以通信網絡連接各系統設備，大大減少了連接電纜的數量，提高了數據傳輸的可靠性；能方便有效的實現具有多重冗余、故障安全和容錯等功能，提高了系統可用性和可靠性；能方便、有效的實現具有系統在線檢查和自診斷功能，有助于故障分析和判斷；系統擴展靈活性好、可組態性強，便于維護；具有強大的數據處理、數據和存儲能力，改善了人機接口。222324252.3核安全分級核電站DCS分為：1E（安全級）,SR（安全相關）,NC（非安全級）1E：短期內能迅速使反應堆達到并保持在穩定狀態，包括：停堆安全殼隔離緊急冷卻余熱排出反應堆廠房余熱排出防止放射性物質向環境中釋放SR：在中長期內使反應堆保持在安全狀態，包括：使反應堆維持在安全停堆狀態主要一回路系統隔離事故后監視功能（類型2,3）乏燃料冷卻NC：除1E與SR之外的例如：廠房通風、照明等262.4設備鑒定分級K1，布置在反應堆廠房內，在正常工況、事故中、事故后、地震中均能正常工作；K2，布置在反應堆廠房內，在正常工況、地震工況能正常工作；K3，布置在反應堆廠房外，在正常工況、地震工況以及特定事故工況能正常工作。272.5核電廠各系統安全設計的基本原則有單一故障準則多樣性原則獨立性原則故障安全原則定期試驗、維護、檢查的措施充分采用固有安全性的設計原則30分鐘不干預原則；282.6核電廠DCS工藝流程2930313203核電站DCS監造基礎33343.1DCS質量監督分級原則：依據：儀控設備及其部