核安全级DCS的开关量输出动态诊断系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了核安全级DCS的开关量输出动态诊断系统及方法，本发明专利技术包括处理单元和诊断回读模块；所述处理单元输出故障诊断脉冲信号控制核安全级DCS的开关量输出模块中任一路输出开关组件闭合/断开；所述诊断回读模块用于检测上述输出开关组件的每一个开关的诊断回读信号，并将其上传给处理单元进行处理；所述诊断回读模块同时为上述输出开关组件中的开关进行诊断查询供电。本发明专利技术采用集成DC/DC转换器的隔离器实现诊断信号回读，且同时为模块内诊断查询供电，无需依赖外部供电电源，即能实现开关量输出模块的多通道故障诊断；此外，本发明专利技术通过对开关量输出模块的各通道内的开关定点诊断，能够精准定位故障位置，便于后续检修及器件更换。

Dynamic Diagnosis System and Method for Switch Output of Nuclear Safety Level DCS

【技术实现步骤摘要】
核安全级DCS的开关量输出动态诊断系统及方法
本专利技术涉及核安全级DCS模块故障诊断
，具体涉及核安全级DCS的开关量输出动态诊断系统及方法。
技术介绍
在工业控制领域，尤其在核电厂数字化仪控领域，会存在输出大量开关量信号去驱动专设，参与停堆逻辑表决，参与优先级逻辑输入逻辑等。因此一种高可靠性的开关量输出动态诊断方法是很有必要的。核电领域是一个对安全性和可靠性要求特别高的领域，因此开关量输出系统必须保证安全性、高可靠性。一种高可靠性的开关量输出电路，必须具备完善的诊断措施，实时监视开关量输出通路的正确性以及下一状态能否正确翻转。同时具备输出通道链路的开路、短路、器件故障等诊断措施。在工业应用中，无事故的情况下，开关量输出信号基本为一种持续不变的输出状态，实时诊断只能保证开关量输出此时刻的输出是否与预期的输出保持一直。若需要将开关量输出状态翻转时，可能会因为器件故障等原因导致状态应该翻转时，输出通路却无法按照预期的逻辑翻转输出情况。因此，需要周期性的判断开关量输出触点是否可控，输出触点是否发生了粘连或断开故障，来保证及时发现事故，并进行相应安全输出措施。此外，现有的开关量输出模块故障诊断，仅仅对开关量输出模块通道整体进行进行故障诊断，并没有实现定点诊断，无法定位故障位置，不便于排除故障以及后期维修更换。
技术实现思路
为了解决上述现有技术存在的无法及时发现故障以及故障定位不够精准等技术问题，本专利技术提供了核安全级DCS的开关量输出动态诊断系统及方法。本专利技术为一种针对系统高安全性、稳定性而设计的开关量输出动态诊断方法，采用了开关量输出诊断回读电路回读开关量输出侧输出触点是否可控，保证执行输出状态翻转的可靠性操作；能够提前判断输出通道是否发生闭合或断开故障，可应用于核电站等大型工程领域，能够保证系统的安全性、可靠性、稳定性。本专利技术通过下述技术方案实现：核安全级DCS的开关量输出动态诊断系统，该系统包括处理单元和诊断回读模块；所述处理单元输出故障诊断脉冲信号控制核安全级DCS的开关量输出模块中任一路输出开关组件闭合/断开；所述诊断回读模块用于检测上述输出开关组件的每一个开关的诊断回读信号，并将其上传给处理单元进行处理；所述诊断回读模块同时为上述输出开关组件中的开关进行诊断查询供电。本专利技术针对系统高安全性、稳定性而设计的开关量输出动态诊断方法，采用了开关量输出诊断回读电路回读开关量输出侧输出触点是否可控，保证执行输出状态翻转的可靠性操作；能够提前判断输出通道是否发生闭合或断开故障，保证系统的安全性、可靠性、稳定性。同时本专利技术直接采用开关量输出诊断回读电路为系统内诊断查询供电，无需外部电源供电，实现小型化。优选的，所述输出开关组件包括i个开关，其中，i≥1；控制单元输出i个故障诊断脉冲信号分别控制i个开关开关闭合/断开，延时10us后检测i个开关的诊断回读信号；所述处理单元根据i个开关的诊断回读信号实现每个开关的定点故障诊断。优选的，所述诊断回读模块采用集成DC/DC转换器的双通道隔离器。优选的，所述开关为PhotoMos继电器、机械继电器、光耦或场效应管。优选的，该系统还包括用于为开关量输出通道故障进行报警的设备。本专利技术能够实现多个开关同时诊断，且多个开关动态诊断互不影响，诊断独立，也无优先级，谁先诊断谁后诊断，软件自定义，同时动态诊断不影响输出信号。且本专利技术适用于PhotoMos继电器、机械继电器、光耦、场效应管的输出诊断，且开关个数无限制，多个开关之间串联、并联均可诊断。另一方面，本专利技术还提出了核安全级DCS的开关量输出动态诊断方法，该方法包括以下步骤：步骤一，处理单元输出故障诊断脉冲信号控制核安全级DCS的开关量输出模块中任一路输出开关组件闭合/断开；步骤二，诊断回读模块检测上述输出开关组件的每一个开关的诊断回读信号，并将其上传给处理单元进行处理；所述诊断回读模块同时为上述输出开关组件中的开关进行诊断查询供电。优选的，所述输出开关组件包括i个开关，其中，i≥1；控制单元输出i个故障诊断脉冲信号分别控制i个开关开关闭合/断开，延时10us后检测i个开关的诊断回读信号；所述处理单元根据i个开关的诊断回读信号实现每个开关的定点故障诊断。优选的，所述诊断回读模块采用集成DC/DC转换器的隔离器。优选的，所述开关为PhotoMos继电器、机械继电器、光耦或场效应管。优选的，该方法还包括对相应的通道故障进行报警。本专利技术具有如下的优点和有益效果：本专利技术采用集成DC/DC转换器的隔离器实现诊断信号回读，且同时为模块内诊断查询供电，无需依赖外部供电电源，即能实现开关量输出模块的多通道故障诊断；此外，本专利技术通过对开关量输出模块的各通道内的开关定点诊断，能够精准定位故障位置，便于后续检修及器件更换。相较于现有技术，本专利技术的处理单元通过FPGA-IO口正常输出驱动信号，用于驱动后续负载，进行周期性故障诊断时，通过FPGA-IO口输出一个脉冲信号，实现开关量输出的动态诊断；即本专利技术的功能信号和诊断信号共用输出接口，无需额外设置其他电路，且对各个开关触点诊断相互隔离，互不影响，诊断独立，同时动态诊断不影响输出信号；本专利技术易于实现，且结构简单，无需人为干预，由软件自动实现。本专利技术诊断覆盖面广，除了能够周期性判断开关量输出触点是否可控，还能够诊断输出触点是否发生了粘连或断开故障，及时发现故障，并给出相应的安全输出措施。本专利技术能够快速诊断开关量输出链路，诊断时间优于1ms，保证能在一个周期内完成通道诊断和通道输出功能，以达到诊断的实时性和数据输出的可靠性和准确性。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术实施例的限定。在附图中：图1是本专利技术的实施例1的系统架构图；图2是本专利技术的实施例2的系统架构图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本专利技术作进一步的详细说明，本专利技术的示意性实施方式及其说明仅用于解释本专利技术，并不作为对本专利技术的限定。实施例1本实施例提供了核安全级DCS的开关量输出动态诊断系统，如图1所示，该系统包括处理单元和诊断回读模块；所述开关量输出模块正常工作时：处理单元通过FPGA-IO口输出驱动控制信号，用于驱动后续负载；当所述开关量输出模块需要进行周期性故障诊断时：处理单元通过FPGA-IO口输出故障诊断脉冲信号，实现开关量输出的动态诊断；即本实施例中，所述开关量输出模块正常驱动控制信号和故障诊断脉冲信号均由FPGA-IO来输出，无需额外的电路来实现。所述处理单元输出故障诊断脉冲信号控制核安全级DCS的开关量输出模块中任一路输出开关组件闭合/断开；所述诊断回读模块用于检测上述输出开关组件的每一个开关的诊断回读信号，并将其上传给处理单元进行处理；所述诊断回读模块同时为上述输出开关组件中的开关进行诊断查询供电。本实施例中，如图1所示，所述输出开关组件包括1个开关K，当控制单元输出故障诊断脉冲信号控制开关K开关闭合/断开，延时10us后检测诊断回读信号；所述处理单元根据诊断回读信号进行故障诊断。本实施例中，所述开关为PhotoMos继电器。在另外的优选实施例中，本实施例的开关量输出动态诊断系统能够实现对机械继电器、光耦或场效应本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.核安全级DCS的开关量输出动态诊断系统，其特征在于，该系统包括处理单元和诊断回读模块；所述处理单元输出故障诊断脉冲信号控制核安全级DCS的开关量输出模块中任一路输出开关组件闭合/断开；所述诊断回读模块用于检测上述输出开关组件的每一个开关的诊断回读信号，并将其上传给处理单元进行处理；所述诊断回读模块同时为上述输出开关组件中的开关进行诊断查询供电。

【技术特征摘要】
1.核安全级DCS的开关量输出动态诊断系统，其特征在于，该系统包括处理单元和诊断回读模块；所述处理单元输出故障诊断脉冲信号控制核安全级DCS的开关量输出模块中任一路输出开关组件闭合/断开；所述诊断回读模块用于检测上述输出开关组件的每一个开关的诊断回读信号，并将其上传给处理单元进行处理；所述诊断回读模块同时为上述输出开关组件中的开关进行诊断查询供电。2.根据权利要求1所述的核安全级DCS的开关量输出动态诊断系统，其特征在于，所述输出开关组件包括i个开关，其中，i≥1；控制单元输出i个故障诊断脉冲信号分别控制i个开关开关闭合/断开，延时10us后检测i个开关的诊断回读信号；所述处理单元根据i个开关的诊断回读信号实现每个开关的定点故障诊断。3.根据权利要求1或2所述的核安全级DCS的开关量输出动态诊断系统，其特征在于，所述诊断回读模块采用集成DC/DC转换器的双通道隔离器。4.根据权利要求1或2所述的核安全级DCS的开关量输出动态诊断系统，其特征在于，所述开关为PhotoMos继电器、机械继电器、光耦或场效应管。5.根据权利要求1或2所述的核安全级DCS的开关量输出动态诊断系统，其特征在于，该系统还包括用于为开关量输出通道故障...

【专利技术属性】
技术研发人员：马权，刘明星，何挺，梁建，秦官学，杨斌，刘滨，严浩，
申请(专利权)人：中国核动力研究设计院，
类型：发明
国别省市：四川,51