本發(fā)明涉及核電站技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于核電站給水系統(tǒng)的現(xiàn)場總線系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

現(xiàn)場總線是指安裝在制造或過程區(qū)域的現(xiàn)場裝置與控制室內(nèi)的自動裝置之間的數(shù)字式、串行和多點通信的數(shù)據(jù)總線。國際上已有的四十多種現(xiàn)場總線類型中，尚沒有一種現(xiàn)場總線能夠覆蓋所有的應(yīng)用層，每種現(xiàn)場總線都有各自的技術(shù)特點和使用范圍。

目前，現(xiàn)場總線廣泛應(yīng)用于石油、電力和化工等領(lǐng)域，但在商用的核電站中還沒有一個系統(tǒng)使用現(xiàn)場總線來對現(xiàn)場設(shè)備級進(jìn)行控制。現(xiàn)有運(yùn)行的核電站中的給水系統(tǒng)基本是靠硬接線的方式來實現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備的控制，由于給水系統(tǒng)設(shè)備較分散，導(dǎo)致了給水系統(tǒng)的電纜、橋架和電纜管過多；同時，由于給水系統(tǒng)的現(xiàn)場設(shè)備均不是智能設(shè)備，給后期維護(hù)帶來許多麻煩。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對核電站給水系統(tǒng)的控制系統(tǒng)接線復(fù)雜，成本高，傳統(tǒng)現(xiàn)場設(shè)備精度低、后期維護(hù)困難的問題，提供了一種基于核電站給水系統(tǒng)的現(xiàn)場總線系統(tǒng)和方法。

本發(fā)明就上述技術(shù)問題而提出的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明提供了一種基于核電站給水系統(tǒng)的現(xiàn)場總線系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：

現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)，連接現(xiàn)場設(shè)備，用于通過不同傳輸路徑傳送來自于控制系統(tǒng)至所述現(xiàn)場設(shè)備的控制信號以及接收來自于現(xiàn)場設(shè)備的檢測信號；

光電轉(zhuǎn)換器組件，分別連接所述現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)和控制系統(tǒng)，用于根據(jù)不同傳輸路徑所獲得的控制信號或檢測信號，對控制信號或者檢測信號進(jìn)行光電信號的二次轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換后的控制信號發(fā)送至所述現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)，或?qū)⑥D(zhuǎn)換后的檢測信號發(fā)送至所述控制系統(tǒng)。

根據(jù)上述系統(tǒng)，所述現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)為Profibus總線網(wǎng)絡(luò)，所述Profibus總線網(wǎng)絡(luò)包括DP總線網(wǎng)絡(luò)以及PA總線網(wǎng)絡(luò)，所述DP總線網(wǎng)絡(luò)以及PA總線網(wǎng)絡(luò)形成所述不同傳輸路徑；

所述光電轉(zhuǎn)換器組件包括分別連接在不同傳輸路徑上的用于傳輸所述檢測信號和控制信號的第一光電轉(zhuǎn)換器組件和用于當(dāng)控制系統(tǒng)中的控制器超負(fù)荷或者故障時，傳輸所述檢測信號和控制信號的第二光電轉(zhuǎn)換器組件；

所述現(xiàn)場設(shè)備用于在機(jī)組啟動、熱備用、以及停機(jī)工況下采集所述給水系統(tǒng)的給水參數(shù)，并向蒸汽發(fā)生器二次側(cè)供水，維持蒸汽發(fā)生器二次側(cè)的水位。

根據(jù)上述系統(tǒng)，所述第一光電轉(zhuǎn)換器組件包括：

第一光電轉(zhuǎn)換器，連接所述控制系統(tǒng)，用于將所述控制信號的第一電信號轉(zhuǎn)換為控制信號的第一光信號傳輸至第二光電轉(zhuǎn)換器，還用于將檢測信號的第一光信號轉(zhuǎn)換為檢測信號的第二電信號傳輸至所述控制系統(tǒng)；

第二光電轉(zhuǎn)換器，一端分別連接所述DP總線網(wǎng)絡(luò)和PA總線網(wǎng)絡(luò)，另一端通過第一光纖連接所述第一光電轉(zhuǎn)換器，用于將所述控制信號的第一光信號轉(zhuǎn)換為控制信號的第二電信號傳輸至所述DP總線網(wǎng)絡(luò)，還用于接收所述PA總線網(wǎng)絡(luò)的檢測信號，并將所述檢測信號的第一電信號轉(zhuǎn)換為檢測信號的第一光信號傳輸至所述第一光電轉(zhuǎn)換器；

所述第二光電轉(zhuǎn)換器組件包括：

第三光電轉(zhuǎn)換器，分別連接所述DP總線網(wǎng)絡(luò)和PA總線網(wǎng)絡(luò)，用于接收所述PA總線網(wǎng)絡(luò)的檢測信號，將所述檢測信號的第三電信號轉(zhuǎn)換為檢測信號的第二光信號傳輸至第四光電轉(zhuǎn)換器，還用于將所述控制信號的第二光信號轉(zhuǎn)換成控制信號的第四電信號傳輸至DP總線網(wǎng)絡(luò)；

第四光電轉(zhuǎn)換器，連接所述控制系統(tǒng)，并通過第二光纖連接所述第三光電轉(zhuǎn)換器，用于將所述檢測信號的第二光信號轉(zhuǎn)換為第四電信號傳輸至所述控制系統(tǒng)，還用于將所述控制信號的第三電信號轉(zhuǎn)換為控制信號的第二光信號傳輸至所述第三光電轉(zhuǎn)換器。

根據(jù)上述系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括：

控制器，連接所述第一光電轉(zhuǎn)換器，用于接收并處理所述檢測信號，還用于根據(jù)控制指令生成所述控制信號；

冗余控制器，連接所述第四光電轉(zhuǎn)換器，用于當(dāng)所述控制器超負(fù)荷或者故障時，接收并處理所述檢測信號，還用于根據(jù)控制指令生成所述控制信號；

終端模塊，通過以太網(wǎng)連接所述控制器和冗余控制器，用于根據(jù)所述檢測信號的處理結(jié)果生成控制指令；

所述控制器還用于當(dāng)自身超負(fù)荷或者故障時，啟動冗余控制器。

根據(jù)上述系統(tǒng)，所述現(xiàn)場設(shè)備包括第一現(xiàn)場設(shè)備和第二現(xiàn)場設(shè)備，所述第一現(xiàn)場設(shè)備包括用于分別連接所述DP總線網(wǎng)絡(luò)的至少一個隔離閥和至少一個給水泵，所述第二現(xiàn)場設(shè)備包括用于分別連接PA總線網(wǎng)絡(luò)的至少一個壓力儀表和至少一個流量儀表，其中，

所述DP總線網(wǎng)絡(luò)用于將轉(zhuǎn)換后的控制信號傳送至對應(yīng)的所述隔離泵或給水泵執(zhí)行不同動作，向蒸汽發(fā)生器二次側(cè)供水；

所述PA總線網(wǎng)絡(luò)用于將檢測信號通過所述第一光電轉(zhuǎn)換器組件或第二光電轉(zhuǎn)換器組件進(jìn)行二次光電轉(zhuǎn)換后轉(zhuǎn)送至所述控制系統(tǒng)。

根據(jù)上述系統(tǒng)，所述DP總線網(wǎng)絡(luò)包括二路傳輸端：主傳輸端和冗余傳輸端，其中每一路傳輸端的末端對應(yīng)設(shè)置有終端電阻，每一所述終端電阻用于減少信號反射。

根據(jù)上述系統(tǒng)，所述PA總線網(wǎng)絡(luò)和第二現(xiàn)場設(shè)備之間還設(shè)置有PA分線盒，所述PA分線盒用于將PA信號拆分為多個PA信號，并具有短路保護(hù)和過載保護(hù)。

根據(jù)上述系統(tǒng)，每一所述隔離閥和給水泵都含有兩路接收端，分別連接所述主傳輸端和冗余傳輸端，用于在所述主傳輸端正常運(yùn)行時，接收并執(zhí)行所述主傳輸端傳輸?shù)乃鲛D(zhuǎn)換后的控制信號；在所述主傳輸端運(yùn)行故障時，接收并執(zhí)行所述冗余傳輸端傳輸?shù)乃鲛D(zhuǎn)換后的控制信號；每一所述壓力儀表和流量儀表分別連接于經(jīng)所述PA分線盒拆分后單個PA信號，用于采集所述給水系統(tǒng)的給水參數(shù)，生成檢測信號。

根據(jù)上述系統(tǒng)，所述現(xiàn)場總線系統(tǒng)分為第一層級、第二層級和第三層級三層結(jié)構(gòu)，其中，

第一層級為現(xiàn)場控制級，包括所述第一現(xiàn)場設(shè)備和第二現(xiàn)場設(shè)備，用于所述檢測信號的采集和所述控制信號的執(zhí)行；

第二層級為過程控制級，包括所述控制器和冗余控制器，用于對檢測信號進(jìn)行處理；

第三層級為操作控制級，包括所述終端模塊和相關(guān)的數(shù)據(jù)處理設(shè)備，用于根據(jù)檢測信號的處理結(jié)果生成控制信號。

本發(fā)明還提供了一種基于核電站給水系統(tǒng)的現(xiàn)場總線的方法，包括以下步驟：

S1、在機(jī)組啟動、熱備用、以及停機(jī)工況下，通過現(xiàn)場設(shè)備采集所述給水系統(tǒng)的給水參數(shù)，生成檢測信號，傳輸給現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)；

S2、接收所述檢測信號，通過光電轉(zhuǎn)換器組件進(jìn)行光電信號的二次轉(zhuǎn)換后，將轉(zhuǎn)換后的檢測信號發(fā)送至控制系統(tǒng)；

S3、接收并處理所述檢測信號，根據(jù)處理結(jié)果發(fā)送控制信號；

S4、接收所述控制信號，通過所述光電轉(zhuǎn)換器組件進(jìn)行光電信號的二次轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換后的控制信號發(fā)送至所述現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)；

S5、接收并發(fā)送所述控制信號至所述現(xiàn)場設(shè)備，控制所述現(xiàn)場設(shè)備向蒸汽發(fā)生器二次側(cè)供水，維持蒸汽發(fā)生器二次側(cè)的水位。

根據(jù)上述方法，所述步驟S2包括：

S21、通過所述PA總線網(wǎng)絡(luò)接收所述檢測信號；

S22、判斷控制器運(yùn)行是否正常；

S23、當(dāng)所述控制器正常運(yùn)行時，通過第二光電轉(zhuǎn)換器接收所述檢測信號，并將所述檢測信號的第一電信號轉(zhuǎn)換為檢測信號的第一光信號；

S24、將所述檢測信號的第一光信號通過第一光纖傳輸給所述第一光電轉(zhuǎn)換器，并通過所述第一光電轉(zhuǎn)換器將所述檢測信號的第一光信號轉(zhuǎn)換為檢測信號的第二電信號，發(fā)送至所述控制器。

根據(jù)上述方法，所述步驟S3包括：

S31、接收并處理所述檢測信號的第二電信號；

S32、通過以太網(wǎng)將處理后的所述檢測信號的第二點信號傳輸至終端模塊；

S33、通過所述終端模塊接收處理后的所述檢測信號的第二電信號，并生成控制指令；

S34、通過以太網(wǎng)將所述控制指令傳輸至所述控制器。

根據(jù)上述方法，所述步驟S4包括：

S41、通過所述控制器接收所述控制指令并生成控制信號；

S42、通過第一光電轉(zhuǎn)換器將所述控制信號的第一電信號轉(zhuǎn)換為控制信號的第一光信號；

S43、將所述控制信號的第一光信號通過第一光纖傳輸給所述第二光電轉(zhuǎn)換器，并通過所述第二光電轉(zhuǎn)換器將所述控制信號的第一光信號轉(zhuǎn)換為控制信號的第二電信號，發(fā)送至所述DP總線網(wǎng)絡(luò)。

根據(jù)上述方法，所述步驟S5包括：

S51、接收所述轉(zhuǎn)換后的控制信號；

S52、判斷主傳輸端運(yùn)行是否正常；

S53、若主傳輸端正常運(yùn)行，將轉(zhuǎn)換后的所述控制信號通過主傳輸端傳輸至第一現(xiàn)場設(shè)備；

S54、若主傳輸端運(yùn)行故障，將轉(zhuǎn)換后的所述控制信號通過冗余傳輸端傳輸至第一現(xiàn)場設(shè)備；

S55、第一現(xiàn)場設(shè)備中的隔離閥或給水泵接收到所述控制信號時開啟，通過控制各個隔離閥或給水泵的開啟或關(guān)閉，完成向蒸汽發(fā)生器二次側(cè)的供水。

根據(jù)上述方法，所述步驟S2還包括：

S25、當(dāng)所述控制器運(yùn)行超負(fù)荷或故障時，啟動冗余控制器，通過第三光電轉(zhuǎn)換器接收所述檢測信號，并將所述檢測信號的第三電信號轉(zhuǎn)換為檢測信號的第二光信號；

S26、將所述檢測信號的第二光信號通過第二光纖傳輸給所述第四光電轉(zhuǎn)換器，并通過所述第四光電轉(zhuǎn)換器將所述檢測信號的第二光信號轉(zhuǎn)換為檢測信號的第四電信號，發(fā)送至所述冗余控制器。

根據(jù)上述方法，所述步驟S3還包括：

S35、接收并處理所述檢測信號的第四電信號；

S36、通過以太網(wǎng)將處理后的所述檢測信號的第四電信號傳輸至終端模塊；

S37、通過所述終端模塊接收處理后的所述檢測信號的第四電信號，并生成控制指令；

S38、通過以太網(wǎng)將所述控制指令傳輸至所述冗余控制器。

根據(jù)上述方法，所述步驟S4還包括：

S44、通過所述冗余控制器接收并處理所述檢測信號的第四電信號；

S45、通過第四光電轉(zhuǎn)換器將所述控制信號的第三電信號轉(zhuǎn)換為控制信號的第二光信號；

S46、將所述控制信號的第二光信號通過第二光纖傳輸給所述第三光電轉(zhuǎn)換器，并通過所述第三光電轉(zhuǎn)換器將所述控制信號的第二光信號轉(zhuǎn)換為控制信號的第四電信號，發(fā)送至所述DP總線網(wǎng)絡(luò)。

本發(fā)明實施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是：

通過在給水系統(tǒng)中的現(xiàn)場設(shè)備層全面使用現(xiàn)場總線技術(shù)，在一個網(wǎng)段上掛接多個現(xiàn)場儀表和現(xiàn)場設(shè)備，減少了連接的電纜和橋架的使用量，降低了安裝和設(shè)計的工作量；同時使用冗余的現(xiàn)場總線設(shè)備，保證了冗余的安全性，并優(yōu)化網(wǎng)段劃分；通過使用智能現(xiàn)場設(shè)備，提高了檢測信號的精度、抗干擾能力，有利于系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和可靠性，并為后期維護(hù)提供便利。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例一提供的一種基于核電站給水系統(tǒng)的現(xiàn)場總線系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明實施例一提供的一種基于核電站給水系統(tǒng)的現(xiàn)場總線系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明實施例一提供的一種基于核電站給水系統(tǒng)的現(xiàn)場總線系統(tǒng)較佳實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本發(fā)明實施例二提供的一種基于核電站給水系統(tǒng)的現(xiàn)場總線系統(tǒng)流程圖。

圖5是本發(fā)明實施例二提供的一種基于核電站給水系統(tǒng)的現(xiàn)場總線系統(tǒng)流程圖。

具體實施方式

為了解決核電站給水系統(tǒng)的控制系統(tǒng)接線復(fù)雜，成本高，傳統(tǒng)現(xiàn)場設(shè)備精度低、后期維護(hù)困難的問題，本發(fā)明旨在提供一種基于核電站給水系統(tǒng)的現(xiàn)場總線的方法，其核心思想是：提出一種基于核電站給水系統(tǒng)的現(xiàn)場總線系統(tǒng)，通過在給水系統(tǒng)中的現(xiàn)場設(shè)備層全面使用現(xiàn)場總線技術(shù)，減少了連線的成本；通過使用智能現(xiàn)場設(shè)備，提高了檢測信號的精度、抗干擾能力，為后期維護(hù)提供便利。

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實施方式作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

實施例一

本發(fā)明實施例提供了一種基于核電站給水系統(tǒng)的現(xiàn)場總線系統(tǒng)，參見圖1，該系統(tǒng)包括：

現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)20，連接現(xiàn)場設(shè)備10，用于通過不同傳輸路徑傳送來自于控制系統(tǒng)40至現(xiàn)場設(shè)備10的控制信號以及接收來自于現(xiàn)場設(shè)備10的檢測信號；

光電轉(zhuǎn)換器組件30，分別連接現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)20和控制系統(tǒng)40，用于根據(jù)不同傳輸路徑所獲得的控制信號或檢測信號，對控制信號或者檢測信號進(jìn)行光電信號的二次轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換后的控制信號發(fā)送至現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)20，或?qū)⑥D(zhuǎn)換后的檢測信號發(fā)送至控制系統(tǒng)40。

具體地，參見圖2，現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)20為Profibus總線網(wǎng)絡(luò)，Profibus總線網(wǎng)絡(luò)包括DP總線網(wǎng)絡(luò)201以及PA總線網(wǎng)絡(luò)202，DP總線網(wǎng)絡(luò)201以及PA總線網(wǎng)絡(luò)202形成不同傳輸路徑；

光電轉(zhuǎn)換器組件30包括分別連接在不同傳輸路徑上的用于傳輸檢測信號和控制信號的第一光電轉(zhuǎn)換器組件和用于當(dāng)控制系統(tǒng)中的控制器401超負(fù)荷或者故障時，傳輸檢測信號和控制信號的第二光電轉(zhuǎn)換器組件；

現(xiàn)場設(shè)備10用于在機(jī)組啟動、熱備用、以及停機(jī)工況下采集所述給水系統(tǒng)的給水參數(shù)，并向蒸汽發(fā)生器二次側(cè)供水，維持蒸汽發(fā)生器二次側(cè)的水位。

具體地，參見圖3，第一光電轉(zhuǎn)換器組件301包括：

第一光電轉(zhuǎn)換器3011，連接控制系統(tǒng)40，用于將控制信號的電信號轉(zhuǎn)換為控制信號的第一光信號傳輸至第二光電轉(zhuǎn)換器3012，還用于將檢測信號的第一光信號轉(zhuǎn)換為檢測信號的第二電信號傳輸至控制系統(tǒng)40；

第二光電轉(zhuǎn)換器3012，一端分別連接DP總線網(wǎng)絡(luò)201和PA總線網(wǎng)絡(luò)202，另一端通過第一光纖3013連接第一光電轉(zhuǎn)換器3011，用于將控制信號的第一光信號轉(zhuǎn)換為控制信號的第二電信號傳輸至DP總線網(wǎng)絡(luò)201，還用于接收PA總線網(wǎng)絡(luò)202的檢測信號，并將檢測信號的第一電信號轉(zhuǎn)換為檢測信號的第一光信號傳輸至第一光電轉(zhuǎn)換器3011；

第二光電轉(zhuǎn)換器組件302包括：

第三光電轉(zhuǎn)換器3021，分別連接DP總線網(wǎng)絡(luò)201和PA總線網(wǎng)絡(luò)202，用于接收PA總線網(wǎng)絡(luò)202的檢測信號，將檢測信號的第三電信號轉(zhuǎn)換為檢測信號的第二光信號傳輸至第四光電轉(zhuǎn)換器3022，還用于將控制信號的第二光信號轉(zhuǎn)換成控制信號的第四電信號傳輸至DP總線網(wǎng)絡(luò)201；

第四光電轉(zhuǎn)換器3022，連接控制系統(tǒng)40，并通過第二光纖3023連接第三光電轉(zhuǎn)換器3021，用于將檢測信號的第二光信號轉(zhuǎn)換為第四電信號傳輸至控制系統(tǒng)40，還用于將控制信號的第三電信號轉(zhuǎn)換為控制信號的第二光信號傳輸至第三光電轉(zhuǎn)換器3021。

在本實施例中，控制系統(tǒng)40下有Profibus的通信主站，由于主站下會掛載很多從站設(shè)備(即第一現(xiàn)場設(shè)備101和第二現(xiàn)場設(shè)備102)，且主站離從站距離較遠(yuǎn)，為保證信號的實時性以及準(zhǔn)確性，故將主站發(fā)出的控制信號通過光電轉(zhuǎn)換器組件30將電信號轉(zhuǎn)換成光信號，通過光纖進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸后再轉(zhuǎn)換成電信號；或?qū)恼景l(fā)出的檢測信號通過光電轉(zhuǎn)換器組件30將電信號轉(zhuǎn)換成光信號，通過光纖進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸后再轉(zhuǎn)換成電信號。

具體地，參見圖2，控制系統(tǒng)40包括：

控制器401，連接第一光電轉(zhuǎn)換器3011，用于接收并處理檢測信號，還用于根據(jù)控制指令生成控制信號；

冗余控制器402，連接第四光電轉(zhuǎn)換器3022，用于當(dāng)控制器401超負(fù)荷或者故障時，接收并處理檢測信號，還用于根據(jù)控制指令生成控制信號；

在本實施例中，控制系統(tǒng)40下Profibus的通信主站是冗余的，冗余的主站同時工作，主站之間可實現(xiàn)令牌傳遞，并且其卡件也是冗余的，以此來實現(xiàn)對從站設(shè)備的控制和管理的功能。

終端模塊403，通過以太網(wǎng)連接控制器401和冗余控制器402，用于根據(jù)檢測信號的處理結(jié)果生成控制指令；

控制器401還用于當(dāng)自身超負(fù)荷或者故障時，啟動冗余控制器402。

具體地，參見圖2和圖3，現(xiàn)場設(shè)備10包括第一現(xiàn)場設(shè)備101和第二現(xiàn)場設(shè)備103，第一現(xiàn)場設(shè)備101包括用于分別連接DP總線網(wǎng)絡(luò)201的至少一個隔離閥1013和至少一個給水泵1014，第二現(xiàn)場設(shè)備102包括用于分別連接PA總線網(wǎng)絡(luò)202的至少一個壓力儀表1021和至少一個流量儀表1022，其中，

DP總線網(wǎng)絡(luò)201用于將轉(zhuǎn)換后控制信號傳送至對應(yīng)的隔離閥1013或給水泵1014執(zhí)行不同動作，向蒸汽發(fā)生器二次側(cè)供水；

在本實施例中，DP總線網(wǎng)絡(luò)201主要可以接掛智能的執(zhí)行機(jī)構(gòu)、電動機(jī)等智能設(shè)備，其中部分智能設(shè)備還支持冗余的DP總線網(wǎng)絡(luò)，可在很大程度上提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性和安全性；為保證通訊的實時性和準(zhǔn)確性，DP總線網(wǎng)絡(luò)201中每個網(wǎng)段上掛接的第一現(xiàn)場設(shè)備101數(shù)量不宜超過16臺。

PA總線網(wǎng)絡(luò)202用于將檢測信號通過第一光電轉(zhuǎn)換器組件301或第二光電轉(zhuǎn)換器組件302進(jìn)行二次光電轉(zhuǎn)換后轉(zhuǎn)送至控制系統(tǒng)40；

在本實施例中，PA總線網(wǎng)絡(luò)202內(nèi)部通過DP/PA協(xié)議轉(zhuǎn)換將Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換為Profibus-PA網(wǎng)絡(luò)從而進(jìn)行Profibus-PA設(shè)備的連接。

具體地，參見圖3，DP總線網(wǎng)絡(luò)201包括二路傳輸端：主傳輸端1011和冗余傳輸端1012，其中每一路傳輸端的末端對應(yīng)設(shè)置有終端電阻，每一所述終端電阻用于減少信號反射；

在本實施例中，信號傳輸電路由于各種傳輸線都有其特性阻抗約220Ω，當(dāng)信號在傳輸線中傳輸至終端時，如果它的終端阻抗和特性阻抗不同，會造成反射，從而使信號波形失真；該失真的現(xiàn)象在傳輸線短時并不明顯，但會隨著傳輸線的加長更加嚴(yán)重，致使信號無法正確傳輸，因此必須加裝終端電阻來減少信號反射，保障通訊質(zhì)量；同時，終端電阻還可以確保在沒有數(shù)據(jù)傳輸時，總線上的電壓是收發(fā)器認(rèn)可的零信號電壓。

具體地，參見圖3，PA總線網(wǎng)絡(luò)202和第二現(xiàn)場設(shè)備102之間還設(shè)置有PA分線盒203，PA分線盒203用于將PA信號拆分為多個PA信號，并具有短路保護(hù)和過載保護(hù)。

在本實施例中，PA總線網(wǎng)絡(luò)202中主要接掛智能儀表類的設(shè)備，通過PA分線盒203將單根PA信號拆分為多根PA信號，其自帶的短路保護(hù)和過載保護(hù)，使系統(tǒng)在保證安全可靠的前提下最大限度地降低電纜成本；為保證通訊的實時性和準(zhǔn)確性，PA總線網(wǎng)絡(luò)202中每個網(wǎng)段上掛接的第二現(xiàn)場設(shè)備102數(shù)量不宜超過6臺，且同一網(wǎng)段上掛接的閥門數(shù)量不宜超過2個；

DP總線網(wǎng)絡(luò)201和PA總線網(wǎng)絡(luò)202上掛接的總數(shù)量不宜超過18個。

具體地，參見圖3，隔離閥1013和給水泵1014都含有兩路接收端，分別連接主傳輸端1011和冗余傳輸端1012，用于在主傳輸端1011正常運(yùn)行時，接收并執(zhí)行主傳輸端1011傳輸?shù)霓D(zhuǎn)換后的控制信號；在主傳輸端1011運(yùn)行故障時，接收并執(zhí)行冗余傳輸端1012傳輸?shù)霓D(zhuǎn)換后的控制信號；

壓力儀表1021和流量儀表1022分別連接于經(jīng)PA分線盒203拆分后單個PA信號，用于采集給水系統(tǒng)的給水參數(shù)，生成檢測信號。在本實施例中，對給水系統(tǒng)進(jìn)行控制時，將系統(tǒng)中的給水泵1014和閥門(1013和1015)等設(shè)備接入到DP總線網(wǎng)絡(luò)201，現(xiàn)場的智能儀表接入到PA總線網(wǎng)絡(luò)202，給水泵1014和閥門(1013和1015)等設(shè)備選擇支持冗余Profibus-DP的設(shè)備，冗余Profibus-DP設(shè)備帶有兩個Profibus-DP通信接口的從站，而且兩個接口之間具有特殊的冗余通信通道實現(xiàn)二者信息交互；工作時，其中一個作為主從站通信接口，另一個作為備用從站通信接口；冗余從站還具有兩個獨立的Profibus-DP協(xié)議通信棧，對應(yīng)于兩個Profibus-DP總線接口。冗余通道專門用來在冗余從站內(nèi)部交換兩個協(xié)議棧之間的組態(tài)信息、總線參數(shù)信息以及輸入輸出過程數(shù)據(jù)，同時完成冗余從站的主、備用通信接口的切換；

將系統(tǒng)中的冗余設(shè)備，如部分儀表、主給水泵或啟動給水泵等設(shè)備分別接入不同的網(wǎng)段上，防止一個網(wǎng)段的故障會影響到整個系統(tǒng)的功能。

具體地，參見圖3，所述現(xiàn)場總線系統(tǒng)分為第一層級、第二層級和第三層級三層結(jié)構(gòu)，其中，

第一層級為現(xiàn)場控制級，包括所述第一現(xiàn)場設(shè)備和第二現(xiàn)場設(shè)備，用于所述檢測信號的采集和所述控制信號的執(zhí)行；

第二層級為過程控制級，包括所述控制器和冗余控制器，用于對檢測信號進(jìn)行處理；

第三層級為操作控制級，包括所述終端模塊和相關(guān)的數(shù)據(jù)處理設(shè)備，用于根據(jù)檢測信號的處理結(jié)果生成控制信號。本實施例通過在給水系統(tǒng)中的現(xiàn)場設(shè)備層全面使用現(xiàn)場總線技術(shù)，在一個網(wǎng)段上掛接多個現(xiàn)場儀表和現(xiàn)場設(shè)備，減少了連接的電纜和橋架的使用量，降低了安裝和設(shè)計的工作量；同時使用冗余的現(xiàn)場總線設(shè)備，保證了冗余的安全性，并優(yōu)化網(wǎng)段劃分；通過使用智能現(xiàn)場設(shè)備，提高了檢測信號的精度、抗干擾能力，有利于系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和可靠性，并為后期維護(hù)提供便利。

實施例二

本發(fā)明實施例還提供了一種基于核電站給水系統(tǒng)的現(xiàn)場總線的方法，適用于實施例一所示的基于核電站給水系統(tǒng)的現(xiàn)場總線系統(tǒng)，參見圖4，該方法包括：

S1、在機(jī)組啟動、熱備用、以及停機(jī)工況下，通過現(xiàn)場設(shè)備10采集所述給水系統(tǒng)的給水參數(shù)，生成檢測信號，傳輸給現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)20；

S2、接收檢測信號，通過光電轉(zhuǎn)換器組件30進(jìn)行光電信號的二次轉(zhuǎn)換后，將轉(zhuǎn)換后的檢測信號發(fā)送至控制系統(tǒng)40；

S3、接收并處理檢測信號，根據(jù)處理結(jié)果發(fā)送控制信號；

S4、接收控制信號，通過光電轉(zhuǎn)換器組件30進(jìn)行光電信號的二次轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換后的控制信號發(fā)送至現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)20；

S5、接收并發(fā)送控制信號至現(xiàn)場設(shè)備10，控制現(xiàn)場設(shè)備10向蒸汽發(fā)生器二次側(cè)供水，維持蒸汽發(fā)生器二次側(cè)的水位。

在本實施例中，核電站給水系統(tǒng)主要位于核電廠的汽輪機(jī)廠房中，分為主給水系統(tǒng)和啟動給水系統(tǒng)；其中，通過啟動給水流量調(diào)節(jié)閥的給水路徑稱為啟動給水；通過主給水流量調(diào)節(jié)閥的給水路徑稱為主給水。

在電廠正常運(yùn)行時，主給水泵(給水泵1014)正常運(yùn)行，由主給水路徑給蒸汽發(fā)生器供水；運(yùn)行過程中，通過第二現(xiàn)場設(shè)備102的壓力儀表1021和流量儀表1022等儀表測量主給水流量、蒸汽發(fā)生器寬量程/窄量程液位、給水溫度、蒸汽流量和蒸汽壓力等主給水參數(shù)，轉(zhuǎn)換成檢測信號，通過PA總線網(wǎng)絡(luò)202和光電轉(zhuǎn)換器組件30傳輸至控制系統(tǒng)40；然后由控制系統(tǒng)40通過光電轉(zhuǎn)換器組件30和DP總線網(wǎng)絡(luò)201將控制信號傳輸至第一現(xiàn)場設(shè)備101的主給水調(diào)節(jié)閥(隔離閥1013)，控制主給水調(diào)節(jié)閥(隔離閥1013)調(diào)節(jié)主給水流量，使蒸汽發(fā)生器液位維持在一定的范圍內(nèi)。

當(dāng)流量儀表1022檢測到主給水流量低于一預(yù)設(shè)值時，控制系統(tǒng)40發(fā)出控制信號，關(guān)閉主給水調(diào)節(jié)閥(隔離閥1013)，開啟啟動給水調(diào)節(jié)閥(隔離閥1015)，由啟動給水系統(tǒng)向蒸汽發(fā)生器供水。

具體地，參見圖5，步驟S2包括：

S21、通過PA總線網(wǎng)絡(luò)202接收檢測信號；

S22、判斷控制器401運(yùn)行是否正常；

S23、當(dāng)控制器401正常運(yùn)行時，通過第二光電轉(zhuǎn)換器3012接收檢測信號，并將檢測信號的第一電信號轉(zhuǎn)換為檢測信號的第一光信號；

S24、將檢測信號的第一光信號通過第一光纖3013傳輸給第一光電轉(zhuǎn)換器3011，并通過第一光電轉(zhuǎn)換器3011將檢測信號的第一光信號轉(zhuǎn)換為檢測信號的第二電信號，發(fā)送至控制器401；

在本實施例中，控制系統(tǒng)40下有Profibus的通信主站，由于主站下會掛載很多從站設(shè)備，且主站離從站距離較遠(yuǎn)，為保證信號的實時性以及準(zhǔn)確性，故將主站發(fā)出的控制信號通過光電轉(zhuǎn)換器組件30將電信號轉(zhuǎn)換成光信號，通過光纖進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸后再轉(zhuǎn)換成電信號。

具體地，參見圖5，步驟S3包括：

S31、接收并處理檢測信號的第二電信號；

S32、通過以太網(wǎng)將處理后的檢測信號的第二電信號傳輸至終端模塊403；

在本實施例中，控制器401下Profibus的通信主站完成和總線網(wǎng)絡(luò)20中從站的數(shù)據(jù)交換，并將檢測信號通過控制器41映射到DCS中，起到協(xié)議轉(zhuǎn)換的作用，傳給DCS的檢測信號通過以太網(wǎng)上傳至終端模塊403；

S33、通過終端模塊403接收處理后的檢測信號的第二電信號，并生成控制指令；

S34、通過以太網(wǎng)將控制指令傳輸至控制器401。

具體地，參見圖5，步驟S4包括：

S41、通過控制器401接收控制指令并生成控制信號；

S42、通過第一光電轉(zhuǎn)換器3011將控制信號的第一電信號轉(zhuǎn)換為控制信號的第一光信號；

S43、將控制信號的第一光信號通過第一光纖3013傳輸給第二光電轉(zhuǎn)換器3012，并通過第二光電轉(zhuǎn)換器3012將控制信號的第一光信號轉(zhuǎn)換為控制信號的第二電信號，發(fā)送至DP總線網(wǎng)絡(luò)201。

在本實施例中，控制系統(tǒng)40下的通信主站距離從站較遠(yuǎn)，故將從站發(fā)出的檢測信號通過光電轉(zhuǎn)換器組件30將電信號轉(zhuǎn)換成光信號，通過光纖進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸后再轉(zhuǎn)換成電信號。

具體地，參見圖5，步驟S5包括：

S51、接收轉(zhuǎn)換后的控制信號；

S52、判斷主傳輸端運(yùn)行是否正常；

S53、若主傳輸端正常運(yùn)行，將轉(zhuǎn)換后的控制信號通過主傳輸端1011傳輸至第一現(xiàn)場設(shè)備101；

S54、若主傳輸端運(yùn)行故障，將轉(zhuǎn)換后的控制信號通過冗余傳輸端1012傳輸至第一現(xiàn)場設(shè)備101；

S55、第一現(xiàn)場設(shè)備101中的隔離閥1013或給水泵1014接收到控制信號時開啟，通過控制各個隔離閥1013或給水泵1014的開啟或關(guān)閉，完成向蒸汽發(fā)生器二次側(cè)的供水；具體地，參見圖5，步驟S2還包括：

S25、當(dāng)控制器401運(yùn)行超負(fù)荷或故障時，啟動冗余控制器402，通過第三光電轉(zhuǎn)換器3021接收檢測信號，并將檢測信號的第三電信號轉(zhuǎn)換為檢測信號的第二光信號；

S26、將檢測信號的第二光信號通過第二光纖3023傳輸給第四光電轉(zhuǎn)換器3022，并通過第四光電轉(zhuǎn)換器3022將檢測信號的第二光信號轉(zhuǎn)換為檢測信號的第四電信號，發(fā)送至冗余控制器402。

具體地，參見圖5，步驟S3還包括：

S35、接收并處理檢測信號的第四電信號；

S36、通過以太網(wǎng)將處理后的檢測信號的第四電信號傳輸至終端模塊403；

S37、通過終端模塊403接收處理后的檢測信號的第四電信號，并生成控制指令；

S38、通過以太網(wǎng)將控制指令傳輸至冗余控制器402。

具體地，參見圖5，步驟S4還包括：

S44、通過冗余控制器402接收并處理檢測信號的第四電信號；

S45、通過第四光電轉(zhuǎn)換器3022將控制信號的第三電信號轉(zhuǎn)換為控制信號的第二光信號；

S46、將控制信號的第二光信號通過第二光纖3023傳輸給第三光電轉(zhuǎn)換器3021，并通過第三光電轉(zhuǎn)換器3021將控制信號的第二光信號轉(zhuǎn)換為控制信號的第四電信號，發(fā)送至DP總線網(wǎng)絡(luò)201。

本實施例通過在給水系統(tǒng)中的現(xiàn)場設(shè)備層全面使用現(xiàn)場總線技術(shù)，在一個網(wǎng)段上掛接多個現(xiàn)場儀表和現(xiàn)場設(shè)備，減少了連接的電纜和橋架的使用量，降低了安裝和設(shè)計的工作量；同時使用冗余的現(xiàn)場總線設(shè)備，保證了冗余的安全性，并優(yōu)化網(wǎng)段劃分；通過使用智能現(xiàn)場設(shè)備，提高了檢測信號的精度、抗干擾能力，有利于系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和可靠性，并為后期維護(hù)提供便利。

上述本發(fā)明實施例序號僅僅為了描述，不代表實施例的優(yōu)劣。

需要說明的是：上式實施例提供的基于核電站給水系統(tǒng)的現(xiàn)場總線系統(tǒng)在實現(xiàn)基于核電站給水系統(tǒng)的現(xiàn)場總線的方法時，僅以上述各功能模塊的劃分進(jìn)行舉例說明，實際應(yīng)用中，可以根據(jù)需要而將上述功能分配由不同的功能模塊完成，即將設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)劃分成不同的功能模塊，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述實施例提供的基于核電站給水系統(tǒng)的現(xiàn)場總線系統(tǒng)與基于核電站給水系統(tǒng)的現(xiàn)場總線的方法實施例屬于同一構(gòu)思，其具體實現(xiàn)過程詳見方法實施例，這里不再贅述。

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實現(xiàn)上述實施例的全部或部分步驟，可以通過硬件來完成，也可以通過程序來指令相關(guān)的硬件完成，所述的程序可以存儲于一種計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)中，上述提到的存儲介質(zhì)可以是只讀存儲器、磁盤或光盤等。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。