核级软件的验证与确认技术研究

核级软件的验证与确认是核电数字化仪控系统研发的关键,用以确保核级软件设计过程的透明性,验证软件需求规格的完整性,确认核级软件功能与设计需求规格的一致性、正确性。核级软件的验证与确认概要地分成软件设计过程的管理技术及软件的测试技术,本文遵循IEC60880以及IAEA的核级软件的验证与确认导则,侧重研究核级软件验证与确认中的需求验证与软件测试技术,通过开发一种自动化V＆V工具,实现核级控制系统应用软件的一套自动化V＆V流程。     

自主知识产权的核电站数字化仪控系统平台研制

全数字化仪控系统是先进核电站的重要组成部分,对保护核电站安全运行具有至关重要的作用。通过对安全级数字化仪控系统平台、专用仪控系统、管理工具软件、设备鉴定、VV技术、多样性及纵深防御技术的研究,掌握了核电站数字化仪控系统技术,实现了核级DCS平台"和睦系统"的产品化及其工程应用。目前,该平台已通过专家鉴定,并开始在阳江核电站5#、6#机组进行工程实施,进一步提高了我国核电站的自主化率。     

核电仪控系统平台器件级兼容性设计研究

针对国际电子元器件市场形势复杂多变的现状,结合核电行业面临的挑战与机遇,提出了核电仪控系统平台器件级兼容性设计研究。通过分析核电仪控系统平台兼容性设计需求及国产器件行业的总体情况,梳理出了中央控制器、通用微控制器、可编程逻辑器件三类主要器件,并对三类器件的国产供应商和系列产品情况进行了介绍。明确了现有国产器件的系列产品和性能可有力支撑核电仪控系统平台器件级兼容性设计研究。提出了依托行业联盟牵头建立核电仪控行业通用的国产器件验证评价体系和优选目录,并详细阐述了验证评价体系和优选目录建立的主要环节、要素和方法。该研究的成果可推动核电仪控系统平台器件级兼容性设计进程,促进我国核电仪控全行业的高质量快速发展。     

基于FPGA的核电仪控系统发展与自主研发探索

现场可编程门阵列(FPGA)技术在全球核电站仪表和控制系统领域的应用,特别是在安全级控制系统的应用正不断地引起关注。与基于微处理器的控制系统相比,基于FPGA技术的安全级控制系统解决方案具有低复杂度、较高的可测试性、不依赖复杂运行软件以及更易于鉴定等特点。基于FPGA的控制系统为核电站提供了一种满足多样性设计需求、具有成本优势、长周期支持的安全级控制系统解决方案。通过研究对比FPGA技术和CPU技术本身的性能和特点,提出基于FPGA技术开展核电安全级数字化仪控系统平台的技术路线。研判认为,FPGA技术在安全级仪控系统中将迎来新的发展机遇,也将是发展核电的一个突破口。根据我国核电发展的现状和趋势,提出了以满足我国三代或四代核电机组为目标的、基于FPGA的核电仪控系统的自主研发技术路线。     

核级DCS应用V&V安全保密分析方法研究

为确保核级DCS应用软件具有较高的可靠性与安全性,需要对核级DCS应用软件开展验证与确认工作。安全保密分析为验证与确认工作的专项分析任务之一。本文遵循相关标准法规的要求,并结合核级DCS应用软件开发过程及不同开发阶段产品的特性,研究并提出了一种适用于核级DCS应用软件V&V安全保密分析的方法。该方法已在某核级DCS项目应用软件V&V活动中得到应用,确保了应用软件具有较高的安全保密水平。     

自主核级DCS首台套的质量保证管理与实践

和睦系统是我国首个具有完全自主知识产权的核级数字化仪控系统(DCS)平台。阳江5号机组是我国首台真正实现DCS设备100%自主化、国产化的百万千瓦级核电机组。如何做好自主核级DCS首台套的质量保证,国内尚缺乏质保工作经验的支撑。核级DCS设计制造需要遵循核安全法律法规要求。结合以往DCS设计制造的实践经验,广利核提出了核级DCS全生命周期质量保证过程,尤其标准化了复杂DCS系统的测试过程以及核级软件的验证与确认(VV)活动。全生命周期的质量保证过程应用在阳江5号机组工程应用过程中的良好实践,为核电领域相关单位后续开展核级DCS设计制造质量保证提供借鉴。     

核安全级数字化仪控系统平台设计管理工具的实现——配置管理

作为核安全级数字化仪控系统平台设计管理工具的一部分,配置管理平台采用Client/Server架构。选择面向对象的设计理念,提供组件化设计,支持动态扩展和项目管理关键过程自动化,并与其它设计工具形成集成化的管理平台,实现核安全级数字化仪控系统核心数据全生命周期管理。     

核电数字化保护系统软件的模块化设计

核电数字化保护系统软件设计的透明性、准确性以及一致性是提高核级软件可靠性的重要保障。根据保护系统软件实现的数据采集与调理、处理、监控和冗余等功能,对保护系统核级软件进行了模块化划分,并在核电数字化仪控系统平台上实现。通过该文的探索,为国内反应堆保护系统的自主化提供一些设计思想。     

核电厂仪控系统响应时间测试的改进设计

核电厂仪控系统响应时间是关系到核电厂数字化仪控系统安全性的重要指标。但传统的响应时间测试方式依赖于测试人员操作。其自动化程度低,影响核电厂仪控系统调试的效率。因此,需改进原有测量方案来提高响应时间测量的效率与自动化程度。由于当前核电厂仪控系统逐步采用集成化测试平台开展调试工作,可结合此类平台对传统测试方案进行改进。通过采用多通道数据快速采集技术设计响应时间测量模块,可在专用测试脚本的控制下与集成化测试平台协同工作,实现响应时间的自动化测量。同时,进一步引入数字图像处理技术检测人机接口状态变化,可实现对数据上行时间等参数的批量自动化测试。经测试,改进方案可显著减少响应时间测试的时间和人力成本,有助于进一步提高核电厂仪控系统工厂测试效率与测试充分性。     

QuartusⅡ 11．1版支持Arria V和Cyclone V FPGA

Altera公司推出QuartusⅡ软件11．1版。这一新版软件扩展了Altera 28 nm FPGA支持,包括对Arria V和Cyclone V FPGA的编译支持,还增强了对Stratix V FPGA的支持。QuartusⅡ软件11．1版增加了支持Altera系统级调试工具——系统控制台。系统控制台提高了调试的抽象级,能够与Altera Signal TapⅡ嵌入式逻辑分析器等底层调试工具协同工作,从而大幅度缩短验证时间。     

FPGA技术在核电站数字化仪控系统升级中的应用

由于零部件停产的问题,核电厂仪控系统需要进行数字化升级。介绍了韩国灵光核电站(YGN)34号机组成功实现的仪控系统升级。升级采用了基于FPGA组件的控制器,代替了基于已停产的英特尔8085微处理器的控制器。给出了此次升级中使用的生命周期设计过程和严格的验证与确认(VV)活动。这些活动均符合美国核管会的监管要求和行业标准。FPGA解析并模拟了微处理器的工作和执行的过程,且完全采用了现有的各通信网络软件和控制算法。首先,对升级的软件和硬件需求,以及接口需求进行了说明。然后,描述了用于模拟英特尔8085微处理器的HFC FPGA的设计原理和架构,包括专有安全信息链路。最后,总结了使用FPGA模拟微处理器进行核安全级数字化仪控升级的经验、优势和建议。在过去的10年里,升级系统在安全级仪控系统上保持成功运行。     

仪控系统联调试验平台的研制

仪控系统是实现核电、火电、化工等领域过程控制和运行管理的重要系统,其由诸多具有不同功能和性能的设备构成,结构复杂而有必要开展成套仪控系统联调试验,本文介绍了仪控系统一般结构及其对试验系统的设计要求,采用基于VME板卡和图形化人机界面技术,研制了具有四层结构联调试验平台,给出联调试验平台的结构、组成以及工作原理.     

支持推测并行化的事务存储硬件模拟系统

多核处理器通过增加处理器核数提高计算能力,虽然可以通过同时运行多道程序的方式利用处理器资源,但是多核处理器真正的成功取决于解决并行应用开发中的难题.为此,处理器体系结构和编程模型的协同开发是必须的.而随着核数的增多,传统上使用的软件模拟器因为软件的串行性而性能越来越差,无法支持这种软硬件协同开发.FPGA天生的并行性使它在模拟多核处理器时具有较高的模拟性能和高度的可扩放性,成为处理器体系结构研究的理想工具.本文介绍了基于FPGA的多核模拟系统,RAMP-Pink.该系统基于HASim实现,同时支持事务存储和线程级推测,用于对事务存储和线程级推测的软硬件协同开发.该模拟系统可配置不同的FPGA开发平台,也可以以软件模拟方式运行.     

百万千瓦压水堆核电站核级仪控系统及仪表国产化研讨会

《自动化仪表》讯2009年12月22日，继“2009核级仪表与控制系统技术交流会”之后，中国机械工业联合会在上海又召开了“百万千瓦压水堆核电站核级仪控系统及仪表国产化研讨会”，来自核电设计院、自控工程公司、科研院所、仪表制造企业的近20个单位的领导出席了此次国产化研讨会。参会代表对国产化工作的推进提出了很好的建议，并就开展国产化工作的重要性、组织方式等问题达成了重要共识。     

反应堆保护系统AC160平台商品级物项适用性确认过程的探讨

用于核安全场合的设备传统做法是从核级供应商采购模拟设备或数字化设备,美国核电业界在合格核级供应商数量不断减少的情况下,逐步开始使用商品级物项适用性确认方法(CGD),把成熟商品级产品用于核安全领域;商品级数字化仪控设备因内嵌软件,CGD方法与传统模拟设备略有不同,软件的CGD包括评审开发过程的软件配置项控制、验证和确认活动以及测试活动等要求;文章综述了美国核法规规定的核安全设备的相关要求和NRC对于数字化设备CGD的接受方法和准则.并重点介绍AP1000保护系统AC160平台的CGD实施过程和方法,有助于国内数字化仪控设备供应商的CGD工作的开展。     

反应堆仪控系统工程管理数据库的设计与开发

为更加科学管理10 MW固态燃料钍基熔盐堆核能系统仪控系统的相关数据及文件,提出反应堆仪控系统工程管理数据库的设计方案。根据反应堆数字化仪控系统的软硬件信息紧密相关的特点,对工程数据进行分析与分类,设计仪控系统工程管理数据库的数据结构,使用MySql软件进行数据管理。在此基础上,应用B/S结构软件开发技术实现数据管理平台的功能开发。实践验证了该数据库系统提高了工程管理效率,为今后反应堆的数据管理和科学使用奠定了基础。     

长征六号运载火箭动力测发控系统仿真测试平台的设计

针对长征六号运载火箭动力测发控系统射前仿真测试需求,结合短周期快速发射及方舱操作的特点,设计了一种仿真测试平台;该测试平台使用电气信号模拟动力配气台阀门、压力传感器及箭体连接器硬件接口信号,形成硬件接口层;采用软件模拟配气台工作原理,仿真箭体连接器通断,并模拟基地加注间通讯系统与动力测发控系统进行信息交互,形成软件模型层;硬件接口层与软件模型层之间通过RS422总线和PC104总线连接,实现仿真测试平台的模块化和组合化设计;该仿真测试平台为长征六号运载火箭动力测发控系统提供了闭环测试环境;实际情况表明,该仿真测试平台可覆盖动力测发控系统的全部工作状态,满足短周期快速发射的测试需求,提高了动力测发控系统仿真测试的效率。     

核设备鉴定试验中仪控系统可靠性预测

核设备鉴定试验数字化仪控系统的可靠性直接决定着核设备鉴定试验的成败。重点介绍、分析了核设备鉴定试验中仪控系统结构的组成及其自身特点,并给出了仪控单元的定义。结合仪控单元自身特点,给出了影响可靠性的关键因素。同时,在对仪控单元分析的基础上,给出了表征仪控系统可靠性的故障率。利用反向传播(BP)神经网络技术,建立核设备鉴定仪控系统可靠性预测模型,并结合仪控系统历史数据,对其可靠性进行预测分析,得到了有效的预测结果,进一步提高了核设备鉴定仪控系统的可靠性。给出了日常维护核设备鉴定试验仪控系统的措施和建议。该预测方法同样可以运用到化工、石油、电力等领域的相关设备鉴定行业。     

核级DCS平台软硬件质量控制的分析与改进建议

经过多年的发展,软件V&V作为提供核级软件质量可信性证明的手段、硬件鉴定作为提供核级硬件设备可信性证明的手段已经是核电行业的广泛共识。随着人们对不同核电标准体系理解认识的深入,以及现场发生问题的反馈,核级DCS平台需要进一步提高软件和硬件的质量以满足后续核电建设越来越高的质量要求。本文作者基于多年从事核级DCS平台质量控制工作以及参与英国GDA项目认证过程获得的经验,从过程、技术、工具、人员能力等方面介绍了核级DCS平台软硬件质量控制实践,分析并提出了仍需重点关注的质量控制方面的一些改进建议,供从业人员参考。     

基于PXI总线的坦克炮控自动测试系统的设计与实现

针对坦克炮控系统部件较多,结构复杂,测试困难等问题.利用PXI总线和虚拟仪器技术,设计开发了面向坦克炮控系统的自动测试系统;该设计采用开放式平台结构,能够对多种型号的坦克炮控系统进行系统级、部件级、板卡级三个层次的性能检测、故障诊断与模拟、电路仿真与维修支持以及教学演示,尤其是实现了炮控系统可更换电路板的测试与维修.降低了检测成本,提高了测试效率,具备多车型、多部件、多电路板的通用化、模块化、信息化功能;该设计具有智能化、高效率、易操作、测试精度高、便于扩展等优点.