一种仪控系统黑盒测试系统技术方案

本发明专利技术的目的在于公开一种仪控系统黑盒测试系统，它包括核电站数据模型、仪控系统控制及保护逻辑模型和计分板；采用核电站数据模型在不同电厂设计基准事故和超设计基准事故下的电厂关键运行参数生成拟真的测试向量，根据该测试向量，仪控系统控制及保护逻辑模型生成相应的输出作为正确的测试结果，将相同的测试向量输入到待测设计系统中，并通过与正确的测试结果进行比较，由计分板采集并比较参考模型和待测设计的输出结果，自动生成测试报告，不仅提高了测试的准确性和真实，避免编写测试向量引入的错误，而且提高了整个测试的效率和可重复性，实现本发明专利技术的目的。

A black box test system for I & C system

【技术实现步骤摘要】
一种仪控系统黑盒测试系统
本专利技术涉及一种黑盒测试系统，特别涉及一种适用于数字化核电站仪控系统功能测试和系统集成测试的仪控系统黑盒测试系统。
技术介绍
核电站仪控系统主要提供信息显示和控制功能，用于监测核电站关键参数传感器参数，自动或手动触发控制和保护功能，以维持整个电厂安全、稳定和可靠地运行。数字化仪控系统是以工业计算机、总线技术、工业以太网为主体构建的分布式控制系统。相比于传统基于模拟技术的仪控系统，它具备智能化的报警、诊断、专家系统、大数据分析等功能，并在人机界面设计上符合人因工程。数字化仪控系统通常采用基于微处理器的仪控平台搭建。但由于基于微处理器的仪控系统将引入操作系统和微处理器本身的复杂性，对于安全重要系统而言，在设计验证与确认(V&V)的完整性和准确性上存在风险。目前，一种以现场可编程门级阵列(FPGA)技术为核心的仪控系统逐步被引入到核电站的安全系统和非安全系统中。无论是基于微处理或基于FPGA的仪控平台，都需要进行彻底的V&V(验证与确认)。而目前，系统测试完全依赖于人工。虽然现在已经开发了自动化测试工具，但是测试用例仍然需要人工编写，对于庞大的核电站控制系统和多序列冗余的反应堆保护系统而言，测试用例的准确性无法得到完全保证。因此，特别需要一种仪控系统黑盒测试系统，以解决上述现有存在的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种仪控系统黑盒测试系统，针对现有技术的不足，实现对数字化仪控系统进行自动测试，解决数字化仪控系统V&V不准确和不完整的问题。本专利技术所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：一种仪控系统黑盒测试系统，其特征在于，它包括核电站数据模型、仪控系统控制及保护逻辑模型和计分板，所述核电站数据模型依次与所述仪控系统控制及保护逻辑模型和所述计分板互相通讯连接，所述核电站数据模型的输出端通过一仿真服务器与所述仪控系统控制及保护逻辑模型的输入端互相通讯连接，所述仪控系统控制及保护逻辑模型的输出端与所述计分板的输入端互相通讯连接，所述计分板的输出端输出测试报告。在本专利技术的一个实施例中，所述核电站数据模型的输入端输入的测试向量为核电厂数据模型在不同电厂设计基准事故和超设计基准事故下的电厂关键运行参数。在本专利技术的一个实施例中，所述核电站数据模型包括但不限于热工水利模型、中子动力学模型和严重事故分析模型。在本专利技术的一个实施例中，所述仿真服务器通过传感器信号与所述仪控系统控制及保护逻辑模型互相通讯连接，所述仪控系统控制及保护逻辑模型通过仿真驱动信号与所述仿真服务器互相通讯连接。在本专利技术的一个实施例中，所述仿真服务器通过传感器信号与待测设计系统互相通讯连接，所述待测设计系统的输出端与所述计分板的输入端互相通讯连接。在本专利技术的一个实施例中，所述待测设计系统的输出端还连接有一人机界面装置。本专利技术的仪控系统黑盒测试系统，与现有技术相比，采用核电站数据模型在不同电厂设计基准事故和超设计基准事故下的电厂关键运行参数生成拟真的测试向量，根据该测试向量，仪控系统控制及保护逻辑模型生成相应的输出作为正确的测试结果，将相同的测试向量输入到待测设计系统中，并通过与正确的测试结果进行比较，由计分板采集并比较参考模型和待测设计的输出结果，自动生成测试报告，不仅提高了测试的准确性和真实，避免编写测试向量引入的错误，而且提高了整个测试的效率和可重复性，实现本专利技术的目的。本专利技术的特点可参阅本案图式及以下较好实施方式的详细说明而获得清楚地了解。附图说明图1为本专利技术的仪控系统黑盒测试系统的结构示意图；图2为本专利技术的反应堆停堆信号的示意图；图3为本专利技术的专设安全设施驱动信号的示意图。具体实施方式为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本专利技术。实施例如图1至图3所示，本专利技术的仪控系统黑盒测试系统，它包括核电站数据模型、仪控系统控制及保护逻辑模型8和计分板10，核电站数据模型依次与仪控系统控制及保护逻辑模型8和计分板10互相通讯连接，核电站数据模型的输出端通过一仿真服务器4与仪控系统控制及保护逻辑模型8的输入端互相通讯连接，仪控系统控制及保护逻辑模型8的输出端与计分板10的输入端互相通讯连接，计分板10的输出端输出测试报告。在本实施例中，核电站数据模型的输入端输入的测试向量为核电厂数据模型在不同电厂设计基准事故和超设计基准事故下的电厂关键运行参数，仪控系统控制及保护逻辑模型8作为参考模型系统。在本实施例中，核电站数据模型包括但不限于热工水利模型1、中子动力学模型2和严重事故分析模型3，可用于模拟核电厂堆芯、一回路和二回路在不同工况下的模型。在本实施例中，仿真服务器4通过传感器信号5与仪控系统控制及保护逻辑模型8互相通讯连接，仪控系统控制及保护逻辑模型8通过仿真驱动信号9与仿真服务器4互相通讯连接。在本实施例中，仿真服务器4通过传感器信号5与待测设计系统7互相通讯连接，待测设计系统7的输出端与计分板10的输入端互相通讯连接。在本实施例中，待测设计系统7的输出端还连接有一人机界面装置6。本专利技术的仪控系统黑盒测试系统，采用核电站数据模型生成拟真的测试向量，并通过与经过验证的参考模型系统8进行比较，由计分板10自动生成测试报告11，不仅提高了测试的准确性和真实，避免编写测试向量引入的错误，而且提高了整个测试的效率和可重复性。下面通过电厂模型模拟核电站基准事故-LOCA生成测试用例，分别发送给待测设计系统7(例如基于FPGA的仪控系统)和参考模型系统8(例如基于SCADE的系统功能模型)进行自动化的黑盒测试，进一步说明。LOCA事故为冷却剂丧失事故，是指一回路有较大破口，冷却剂补充能力不足以弥补从破口的流失，使堆芯逐渐失去冷却，导致燃料棒包桥升温甚至烧毁的事故。LOCA事故将首先影响到稳压器压力值的变化，电厂模型中相应的稳压器压力值模拟真实事故将变小，当该值低于整定值将触发反应堆停堆和驱动相关专设安全措施。具体实施步骤如下：(1)首先将核电站数据模型调节至正常工况，此时稳压器压力值在正常范围内，反应堆停堆和专设安全设施处于未触发状态，如图2和3所示。(2)在核电站数据模型中启动模拟LOCA事故，表示稳压器压力值的模拟传感器信号开始变化。此数据实时发送给待测设计系统7和参考模型系统8，通过计分板10进行比较并记录。参考模型系统8中的仿真驱动信号9也实时反馈至核电站数据模型中进行模拟计算。(3)当稳压器压力值小于整定值时，观察待测设计系统7的输出结果是否与参考模型系统8一致。(4)如图2和图3所示，当各自的传感器信号都小于整定值时，待测设计系统7和参考模型系统8一样触发反应堆停堆和专设安全设施驱动。通过这种方式，可有效验证待测设计系统7和参考模型系统8在真实电厂事故中的一致性，从而达到验证正确性的目的。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种仪控系统黑盒测试系统，其特征在于，它包括核电站数据模型、仪控系统控制及保护逻辑模型和计分板，所述核电站数据模型依次与所述仪控系统控制及保护逻辑模型和所述计分板互相通讯连接，所述核电站数据模型的输出端通过一仿真服务器与所述仪控系统控制及保护逻辑模型的输入端互相通讯连接，所述仪控系统控制及保护逻辑模型的输出端与所述计分板的输入端互相通讯连接，所述计分板的输出端输出测试报告。/n

【技术特征摘要】
1.一种仪控系统黑盒测试系统，其特征在于，它包括核电站数据模型、仪控系统控制及保护逻辑模型和计分板，所述核电站数据模型依次与所述仪控系统控制及保护逻辑模型和所述计分板互相通讯连接，所述核电站数据模型的输出端通过一仿真服务器与所述仪控系统控制及保护逻辑模型的输入端互相通讯连接，所述仪控系统控制及保护逻辑模型的输出端与所述计分板的输入端互相通讯连接，所述计分板的输出端输出测试报告。


2.如权利要求1所述的仪控系统黑盒测试系统，其特征在于，所述核电站数据模型的输入端输入的测试向量为核电厂数据模型在不同电厂设计基准事故和超设计基准事故下的电厂关键运行参数。


3.如权利要求1所述的仪控系统黑盒测试系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈可，徐冬苓，刘东旭，曲海涛，张蔚，许雷雷，崔青蓝，
申请(专利权)人：上海核工程研究设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31