1、核電站的過程儀表系統(tǒng)依照核安全職能的分工不同，可以分過程儀表控制系統(tǒng)以及過程儀表保護系統(tǒng)。Bailey系列模塊是構成廣東核電的過程儀表系統(tǒng)重要組成部分。僅大亞灣核電站一臺機組就使用了超過1000快Bailey系列模塊。每一塊Bailey模塊的功能由其外部接線的連接方式決定。

大亞灣核電站為提高Bailey9020系列模塊的檢修速度和維修質量，設計一種便攜式計算機輔助的測試裝置替代以往的手工校驗裝置。該裝置主要設計在實驗室使用，實現(xiàn)對Bailey9020系列模塊的相關性能指標的測試，指導測試人員對于設備故障的定位，同時本測試平臺也設計可以在現(xiàn)場使用。該裝置適用于絕大多數Bailey9020系列模塊的糾正性維修。本平臺通過組態(tài)的方式，可以靈活的修改和添加Bailey9020系列模塊的測試方法和測試數據的分析。

2、開發(fā)試驗臺需要解決的關鍵問題

2.1跳線問題

在大亞灣和嶺澳核電站每一個Bailey模塊都有相應的功能位置，而每一個功能位置都有其獨特的接線方式。進行模塊校驗工作時必須按照接線圖完成這種特定接線的連接。開發(fā)Bailey模塊檢修平臺的首要問題是完成 Bailey模塊外部特定接線的自動連接方案設計，以搭建模塊檢修的外部環(huán)境。

2.2自動測試過程的控制問題

模塊自動測試過程中要求計算機能夠根據模塊的功能位置自動選擇測試方法、控制測試信號、分析測試數據并得到測試結果。

2.3動態(tài)環(huán)節(jié)時間常數求解的問題

Bailey模塊中有一些作為動態(tài)環(huán)節(jié)使用，在以往的手工校驗中我們往往使用作圖法完成動態(tài)時間常數的求解，其中某些作圖法的求解方案使用計算機求解時顯得十分不便，不如利用切線法求解超前滯后環(huán)節(jié)的時間常數。針對這種情況，需要研究一種方法求解這些特殊的參數。

2.4精度問題

AI模塊完成模擬量信號的采集和A/D轉換功能，AI板卡設計過程中需要考慮到精度的問題，由于Bai-ley模塊種類較多，涉及的信號范圍比較寬(如電壓信號從-10V￣+10V)。而某些模塊的輸出范圍又比較窄，只有0.1～0.5V.從轉換精度方面考慮，無法兼顧量程和增益。因此在設計AI板卡時需要解決好精度和量程的矛盾。

3、關鍵問題的解決思路

3.1DO板卡的開發(fā)解決跳線問題

考慮到所有的BAILEY板件都具有相同數目的引腳。并且有一些特定的引腳接入的信號都一樣。因此，可以將Bailey板件的引腳作為我們研究的對象，去尋找一個引腳之間的關系的組合，這里所謂的關系是指引腳的連接關系，通過歸納的方法，找到一個結點的集合。模塊的功能位號對應于這個集合中的一個或幾個元素。

而每一個特定的節(jié)點的實現(xiàn)，在硬件上通過繼電器來完成。將每一個繼電器對應于一個控制位。通過對特定地址的數據的設置，可以實現(xiàn)對每一個繼電器結點的控制目的，從而完成單一模塊特性化跳線的設置。

3.2參數配置文件解決自動測試過程的控制問題

Bailey模塊的自動選擇測試方法、控制信號、分析方法以及判定準則可以用參數的形式表達和控制。

Bailey模塊的參數復雜多樣，解決參數問題，不光是對數據的整理和歸納，更重要的是如何正確地調用這些參數。

考慮到Bailey模塊的功能位置與其參數的對應關系，參數可以通過配置文件的形式進行存儲。以模塊的型號以及功能位置作為索引，調用相應的配置文件，實現(xiàn)參數的正確調用。配置文件包含通用參數和特性化參數，調用過程中采用通用信息調用特性信息的方法。

3.3動態(tài)環(huán)節(jié)時間常數求解的問題

動態(tài)環(huán)節(jié)的參數的求解方法依照模塊實現(xiàn)的動態(tài)功能不同而異。對于簡單的慣性環(huán)節(jié)和微分環(huán)節(jié)，可以采用階躍函數作為輸入量，在參數的求解上采用和作圖法相同的方法。

其他形式的動態(tài)環(huán)節(jié)，在求解參數的過程中則需要依靠簡單一階環(huán)節(jié)，經過推導實現(xiàn)。以超前/滯后環(huán)節(jié)為例：

F(P)=(1+T1P)/(1+T2P)=1+(T1S-T2S)/(1+T2S)=1+(T1-T2)S/(1+T2S)=1+[(T1-T2)/T2]*[T2S/(1+T2S)]=1+K*[T2S/(1+T2S)]

可見，通過推導，將超前滯后環(huán)節(jié)轉換成F(P)=1+K*F1(P)其中F1(P)為時間常數為T2的單時間常數環(huán)節(jié)K=(T1-T2)/T2 注：K>0時微分作用強;K<0時積分作用強由以上推導可以得到，當輸入值幅值為A的階躍時，T2為輸出值達到以下兩個量值時的時間間隔：初值(尖峰值)：V0=K*A+1可求得K=(V0-1)/AT2時刻值：Vt2=36.8%*A*K+1=》T2則T1=K*T2+T2其他動態(tài)環(huán)節(jié)也需要采用類似的方法求解時間常數。

3.4增益轉換思想解決精度問題

為了提高AI板卡的轉換精度，特別設計增益切換算法，用于進行檔位切換。 D1040H-D1057H(共24×8)依次為1～24通道的A/D轉換增益。24路模擬量信號分別有3個電子開關MAX308CSE進入AI板卡，mcu對輸入的電壓信號進行輪巡，采集到電壓值以后先不通過放大器放大直接送AD轉換芯片AD7892.轉換以后的結果送mcu用于判斷是否需要改變增益，并送下一級放大器經放大以后重新進行AD轉換，直到滿足轉換精度。D1080￣D10DF一次存放1～24通道的A/D轉換結果。每通道轉換結果為 4個字節(jié)。AI板卡采用的AD轉換芯片AD7892為12位轉換精度，此芯片的測量范圍是-10￣10V.12位轉換結果中第12位為符號位，即此位為0 表示正，為1表示負。當轉換結果(用Q表示)為正時，所測電壓V=(Q/2048)*F(F為由定義的增益所對應的被測量的量程);當轉換結果為負時，所測量的電壓值V=((Q-4095)/2048)*F.

4、系統(tǒng)介紹

4.1總體設計思想

根據校驗平臺開發(fā)的設計思想是通過對DO/DI/AO/AI板卡以及組態(tài)軟件的設計把信號的采集、發(fā)生、數據的分析處理、參數的校正、自動選擇跳線通過便攜式PC機小型一體化實現(xiàn)的總體設計思想。這種設計思想與Bailey模塊生產實際結合緊密，能夠充分滿足便攜、實用的設計原則，具有自己的特點。

4.2系統(tǒng)組成

系統(tǒng)結構是依照Bailey模塊試驗臺的設計需求和總體設計思想搭建的，如所示為按照總體設計思想搭建的的設計原理圖。該試驗臺建立在移動PC機的基礎上，PC機內部除了PC機原有的主板、CPU等基本配置以外，還包括一個24V直流電源以及設計開發(fā)的信號轉接板、模擬量輸入板卡、模擬量輸出板卡、開關量輸入板卡以及開關量輸出板卡各一塊。板卡之間通過扁平電纜連接到轉接板，并在轉接板進行信號傳遞。另有一個Bailey9020系列模塊專用接口與PC 機相連。

4.2.1移動工業(yè)計算機

計算機系統(tǒng)軟件為中文WindowsNT4.0或Win-dows2000，在此平臺上運行實時數據采集和控制軟件。

在此計算機內安插多塊I/O信號板(根據實際需要可擴展)，具體包括：1塊24路開關量輸入模板、2塊48路繼電器模板、1塊24路模擬量輸入模板、32路模擬量輸出模板和2塊電源模板。

4.2.2I/O信號板

I/O信號板共分為四種板件，包括：24路開關量輸入模板、48路繼電器模板、24路模擬量輸入模板和32路模擬量輸出模板。

1)24路開關量輸入模板，是采用觸點型和直流電壓信號，具有通道指示燈功能，主要用于讀取被測模塊的開關結點的狀態(tài)。

2)干結點型48路繼電器模板，主要用于根據被測模塊的測試要求，將相應的信號短接或斷開，以滿足被測模塊的各種工作狀態(tài)。同時，此板還用于設置模擬量輸入板和模擬量輸出板的采集通道。并且在通道板發(fā)生故障或改變配置時具有信號保持功能，具有冗余通道，具備根據需要重新組態(tài)功能。

3)24路模擬量輸入板，主要用于采集被測模塊的模擬量輸出信號(電壓或電流)，同時保留四路模擬量輸入通道，可以由維修測量人員人為選擇測量被測模塊前端信號或內部關鍵測點。

4)32路模擬量輸出板，主要用于提供被測模塊的模擬量輸入信號(電壓或電流)，同時保留四路模擬量輸出通道，可以由維修測量人員人為選擇注入被測模塊前端信號或內部關鍵測點。

5結語

Bailey系列模塊綜合試驗臺的開發(fā)成功具有以下現(xiàn)實意義：1.總體設計思想上：把信號的采集、發(fā)生、數據的分析處理、參數的校正、自動選擇跳線小型一體化實現(xiàn)，具有自己的特點。

2.功能上：不僅是一個模塊測試平臺，而且具有仿真、數據庫、系統(tǒng)辨識、記錄儀的功能。此校驗過程無須人為的干預。

3.實踐上：尋找到了一種通過設計轉接卡和開出卡，實現(xiàn)多種功能不同的板件利用計算機自動完成校驗過程的方法，在目前國內、外核電領域是第一次，而且實現(xiàn)了自制測試裝置來檢測國外產品的作法。為廣核集團推進核電相關設備國產化進行了實質性的嘗試。

4.生產上：提高了工作效率，保障了核電機組的安全運行。