基于macs6平台用于高温气冷堆厂用水系统的控制方法
阅读说明：本技术 基于macs6平台用于高温气冷堆厂用水系统的控制方法 (Control method for high-temperature gas cooled reactor plant water system based on MACS6 platform ) 是由 雷川 刘志明 刘燕 房俊生 张智军 于 2021-07-15 设计创作，主要内容包括：基于MACS6平台用于高温气冷堆厂用水系统的控制方法,包括切换模块QH1-1一运一备一检修模式、轮换模块LH1-2一运二备模式、失压模块SY2-1二运一备三种模块控制方法,即当系统运行设备对应的供电母线失压时,自动切换到正常备用设备运行,同时将系统设备运行状态进行改变,通过将系统被控设备的相关状态信号、模式标志量信号、控制信号接口连接到对应的专用模块,通过专用模块内部逻辑判断输出对应的控制信号,以实现不同季节工况的顺序控制要求。(A control method for a high-temperature gas-cooled reactor plant water system based on a MACS6 platform comprises three module control methods of a switching module QH1_1 one-operation one-standby maintenance mode, a rotation module LH1_2 one-operation two-standby mode and a voltage loss module SY2_1 two-operation one-standby mode.)
技术领域
本发明属于DCS控制系统
技术领域
的工艺控制方法，尤其是涉及一种基于MACS6平台用于高温气冷堆厂用水系统的控制方法及其应用。背景技术
我国自主研发建设的全球首座球床模块式高温气冷堆商用示范电站，是国家16个重大科技专项之一，属于第四代核电技术。厂用水系统设计要求根据季节的不同实现各种自动运行工况，导致系统运行的工况多，实现其自动顺序控制逻辑复杂程度高，在现有的核电站建设调试过程中，并没有类似用于球床模块式高温气冷堆厂用水系统顺控的标准模块。现有的MACS6平台逻辑组态方式是通过标准的与或非模块、标准顺控模块、设备控制模块组合实现相对简单的顺序控制功能。但其针对运行工况多、复杂的系统自动顺控逻辑难以实现，很难保证顺控逻辑步序正常执行，多种复杂工况逻辑的存在有很多不确定性问题，系统调试过程中组态修改难度大且修改后的潜在风险难以控制，将给系统自动运行带来风险。
发明内容
本发明的目的是：为了克服现有技术的不足，基于MACS6平台开发用于高温气冷堆厂用水系统工艺控制的具有集成度高、结构模块化、便于逻辑组态和维护、功能集中、独立自动完成预定等功能特点的专用模块。
本发明采用的技术方案如下：
基于MACS6平台用于高温气冷堆厂用水系统的控制方法，包括切换模块模块QH1_1一运一备一检修模式、模块LH1_2一运二备模式、模块SY2_1二运一备模式三种模块，其特征为：上述三种模式采用“与”、“或”、“非”、“SEL”、“TP”门标准功能模块组建，实现一运一备一检修、一运二备、二运一备运行工况的设备切换功能，即当运行设备出现故障或/和系统运行压力异常情况时，能够自动实现设备的切换运行，同时将故障设备状态自动至于检修位置，自动切换系统运行模式。
其中，切换模块模块QH1_1一运一备一检修模式包括以下技术特征：系统自动控制模式1、泵运行模式2、泵备用模式3、泵检修模式4、系统压力低联锁5、运行泵运行状态6、压力低信号7、电气故障8、1#母线失压9、备用阀门关状态10、备用泵开关状态11、备用泵运行状态12、备用阀门开状态13、运行阀门关状态14、运行泵开关状态15、启动完成16、复位按钮17、关备用阀门18、压力低联锁清零19、备用泵启动控制20、备用阀门开控制21、关运行阀门控制22、停运行泵运控制23、备用泵置运行模式24、运行泵置检修模式25、备用泵置检修模式26。
模块LH1_2一运二备模式包括以下技术特征：系统自动控制模式1、泵运行1模式2、泵1备用1模式3、泵2备用2模式4、系统压力低联锁5、运行泵运行状态6、启动轮换控制信号7、母线1失压8、母线2失压9、备用阀1关状态10、备用泵1开关状态11、备用泵1运行状态12、备用阀1开状态13、运行阀关状态14、运行泵停运状态15、运行泵开关状态16、备用阀2关状态17、备用泵2开关状态18、备用泵2运行状态19、备用阀2开状态20、备用泵1远程/就地状态21、启动完成22、复位按钮23、关备用阀124、压力低联锁清零25、关备用阀226、备用泵1启动控制27、备用阀1开控制28、运行阀关控制29、停运行泵控制30、备用泵1置运行1模式31、备用泵2置备用1模式32、备用泵2启动控制33、备用阀2开控制34、备用泵2置运行1模式35、运行泵置备用2模式36、运行泵置备用1模式37、备用泵1置检修模式38。
模块SY2_1包括以下技术特征：系统自动控制模式1、泵1运行1模式2、泵2运行2模式3、泵备用模式4、系统压力低联锁5、运行泵1运行状态6、运行泵2运行状态7、母线失压8、备用阀关状态9、备用泵开关状态10、备用阀开状态11、运行泵1开关状态12、启动完成13、复位按钮14、备用泵运行状态15、备用阀关控制16、压力低联锁清零17、备用泵启动控制18、备用阀开控制19、停运行泵1控制20、备用泵置运行1模式21、运行泵1置检修模式22。
有益效果：本发明可以高效准确的完成球床式高温气冷堆厂用水系统设计的春、夏、秋、冬季节性控制功能，具有组态简单，接口清晰，模块化组态，便于维护的特点；且本模块可以根据实际情况进行扩展，满足其他系统类似的工艺控制需求，便于后期逻辑组态的改造和应用。
附图说明
图1是QH1_1一运一备一检修模式专用模块示意图；
图2是LH1_2一运二备模式专用模块示意图；
图3是SY2_1二运一备模式专用模块示意图；
图4为QH1_1一运一备一检修模式内部原理图设计过程示意图；
图5为LH1_2一运二备模式内部原理图设计过程示意图；
图6为SY2_1二运一备模式内部原理图设计过程示意图。
具体实施方式
一种用于高温气冷堆厂用水系统的控制模块，包括模块QH1_1、模块LH1_2、模块SY2_1。
本发明的工作原理：
高温气冷堆厂用水系统主要设备包括3台循环水泵、3个水泵出口阀门等，根据系统设备的运行模式、远程/就地状态、备用状态、故障切换等信号，按照不同季节对应的一运二备、一运一备一检修、二运一备运行工况，定制厂用水系统功能的控制模块。如图1、图2、图3模块所示，内部采用“与”、“或”、“非”、“SEL”、“TP”等通过逻辑电路组成的标准模块，实现一运二备、一运一备一检修、二运一备运行工况的设备切换功能，即当运行设备出现故障、系统运行压力异常等情况时，能够自动实现设备的切换运行，同时将故障设备状态自动至于检修位置，自动切换系统运行模式。图4 QH1_1模块内部一运一备一检修模式原理图设计过程如下：
步骤1：判断系统自动控制模式标志变量AUTO_MODE(1)、泵运行模式标志变量XG61(2)、泵备用模式标志变量XG63(3)、泵检修模式标志变量XG65(4)、系统压力低联锁标志变量YLD(5)、运行泵运行状态标志变量XG41(6)都满足为1时，手动操作复位按钮标志变量RES(17)为1的脉冲，进行模块初始化，系统将进入一运一备一检修自动控制模式，顺控模块顺控可用内部变量AM1将置为1；
步骤2：当电气故障标志变量AP6143(8)或压力低信号变量YLDK(7)满足为1时，将顺控步序STEP置为1(即STEP＝1)，当顺控步序STEP为1时，压力低联锁清零标志变量YLDO(19)置为1，进行压力低联锁信号清零，顺控模块顺控可用内部变量AM1置为0；
步骤3：如果1#母线失压标志变量MXSY1(9)为0时，顺控步序STEP设置为2(即STEP＝2)，通过判断顺控步序STEP为2(即STEP＝＝2)时，触发备用泵和阀门的联锁动作，关备用阀门标志变量AA63XB22(18)置为1，控制阀门进行关闭，进入步骤4；如果1#母线失压标志变量MXSY1(9)为1时，将顺控步序STEP置为22(即STEP＝22)，判断顺控步序STEP为22(即STEP＝＝22)，且运行泵电器故障标志变量AP6143(8)为1，将备用泵置检修模式标志变量AP6365_C(26)置为1，备用泵置为检修模式，进入步骤9；
步骤4：当备用阀关状态标志变量AA63XB02(10)为1和判断顺控步序STEP为2时，将顺控步序STEP设置为3(即STEP＝3)，判断顺控步序STEP为3时(即STEP＝＝3)，备用泵启动控制标志变量AP63XB21(20)输出为1，以启动备用泵；
步骤5：当顺控步序STEP为3，且备用泵开关状态标志变量AP63XB15(11)和备用泵运行状态标志变量AP6341(12)都为1时，将顺控步序STEP置为4(即STEP＝4)，判断顺控步序STEP为4(即STEP＝＝4)时，备用阀开控制标志变量AA63XB21(21)输出为1，以打开备用阀门；
步骤6：当顺控步序STEP为4(即STEP＝＝4)且备用阀开状态标志变量AA63XB01(13)为1时，将顺控步序STEP置为5(即STEP＝5)。判断顺控步序STEP为5(即STEP＝＝5)时，关运行阀1控制标志变量AA61XB22(22)输出为1，以关闭运行阀1；
步骤7：当顺控步序STEP为5(即STEP＝＝5)且运行阀关状态标志变量AA61XB02(14)为1时，将顺控步序STEP置为6(即STEP＝6)。判断顺控步序STEP为6(即STEP＝＝6)时，停运行泵控制标志变量AP61XB22(23)输出为1，以停运运行泵；
步骤8：当顺控步序STEP为6(即STEP＝＝6)且运行泵开关状态标志变量AP61XB15(15)为0时，将顺控步序STEP置为7(即STEP＝7)。判断顺控步序STEP为7(即STEP＝＝7)时，将备用泵置运行模式标志变量AP6361-C(24)和运行泵置检修模式标志变量AP6165_C(25)输出为1，将备用泵置为运行模式，运行泵置为检修模式；
步骤9：当判断顺控步序STEP为7(即STEP＝＝7)且启动完成标志变量QDWC(16)为1时，或者手动复标志变量RES(17)为1时，将顺控步序STEP置为0(即STEP＝0)，顺控流程结束。
上述模块能实现系统设备在一运一备一检修工况下，当系统设备或者系统参数出现异常(即超过设计运行的正常范围)时，能在极短的时间内自动完成不同设备间的启动切换，设备状态的自动标志，根据设备的状态自动设置系统不同运行模式，做到系统无人值守自动高效运行，极大的降低了操作人员的操作和判断风险，减少了电厂运行监盘人力的投入。
如图2 LH1_2模块所示，内部采用“与”、“或”、“非”、“SEL”、“TP”等标准模块组建，实现一运二备运行工况的设备轮换运行功能，即定期对系统运行的设备一键轮换运行，保证单一设备长时间处于运行状态，降低设备故障率，同时自动切换设备的运行状态和运行模式。图5 LH1_2模块内部一运二备模式原理图设计过程如下：
步骤1：判断系统自动控制模式标志变量AUTO_MODE(1)、泵运行1模式标志变量XG61(2)、泵1备用1模式标志变量XG63(3)、泵2备用2模式标志变量XG64(4)、系统压力低联锁标志变量YLD(5)、运行泵运行状态标志变量XG41(6)都满足为1时，手动操作复位按钮标志变量RES(23)为1的脉冲，进行模块初始化，系统将进入一运二备自动控制模式；
步骤2：当启动轮换控制信号标志变量QDLH(7)为1时，将顺控步序STEP设置为1(即STEP＝1)。判断顺控步序STEP为1时，将顺控模块顺控可用内部变量AM1设置为0，压力低联锁清零标志变量YLD0(25)置为1，进行压力低联锁信号清零；
步骤3：当母线1失压标志变量MXSY(8)为0时，将顺控步序STEP设置为2(即STEP＝2)，判断顺控步序STEP为2(即STEP＝＝2)时，将关备用阀1标志变量AA63XB22(24)置为1，关闭备用阀1，进入步骤4；当母线1失压标志变量MXSY1(8)为1时，且母线2失压标志变量MXSY2(9)为0时，将顺控步序STEP设置为22(即STEP＝22)，判断顺控步序STEP为22(即STEP＝＝2)时，将关备用阀2标志变量AA64XB22(26)置为1，关闭备用阀2，进入步骤10；
步骤4：当备用阀1关状态标志变量AA63XB02(10)为1且判断顺控步序STEP为2(即STEP＝＝2)时，将顺控步序STEP设置为3(即STEP＝3)，判断顺控步序STEP为3(即STEP＝＝3)时，将备用泵1启动控制标志变量AP63XB21(27)置为1，启动备用泵1；
步骤5：当备用泵1开关状态标志变量AP63XB15(11)和备用泵1运行状态标志变量AP6341(12)都为1，并且判断顺控步序STEP为3(即STEP＝＝3)时，将顺控步序STEP设置为4(即STEP＝4)。判断顺控步序STEP为4(即STEP＝＝4)时，将备用阀1开控制标志变量AA63XB21(28)置为1，控制备用阀1开启；
步骤6：当备用阀1开状态标志变量AA63XB01(13)为1且判断顺控步序STEP为4(即STEP＝＝4)时，将顺控步序STEP设置为5(即STEP＝5)。判断顺控步序STEP为5(即STEP＝＝5)时，将运行阀关控制标志变量AA61XB22(29)置为1，控制运行阀关闭；
步骤7：当运行阀关状态标志变量AA61XB02(14)为1且判断顺控步序STEP为5(即STEP＝＝5)时，将顺控步序STEP设置为6(即STEP＝6)。判断顺控步序STEP为6(即STEP＝＝6)时，将停运行泵控制标志变量AP61XB22(30)置为1，控制运行泵停运；
步骤8：当运行泵开关状态标志变量AP61XB15(16)为0和运行泵停运状态标志变量AP61XG42(15)为1，且判断顺控步序STEP为6(即STEP＝＝6)时，将顺控步序STEP设置为7(即STEP＝7)。判断顺控步序STEP为7(即STEP＝＝7)时，将备用泵2置备用1模式标志变量AP6463_C(32)、备用泵1置运行1模式标志变量AP6361_C(31)和运行泵置备用2模式标志变量AP6164_C(36)都置为1，即将备用泵2置为备用1模式状态，备用泵1置为运行1模式状态，运行泵置备用2模式状态；
步骤9：当启动完成标志变量QDWC(22)为1且判断顺控步序STEP为7(即STEP＝＝7)时，顺控流程结束。
步骤10：当备用阀2关状态标志变量AA64XB02(17)为1且判断顺控步序STEP为22(即STEP＝＝22)时，将顺控步序STEP设置为23(即STEP＝23)。判断顺控步序STEP为23(即STEP＝＝23)时，将备用泵2启动控制标志变量AP64XB21(33)置为1，启动备用泵2；
步骤11：当备用泵2开关状态标志变量AP64XB15(18)和备用泵2运行状态标志变量AP6441(19)都为1，且判断顺控步序STEP为23(即STEP＝＝23)时，将顺控步序STEP设置为24(即STEP＝24)。判断顺控步序STEP为24(即STEP＝＝24)时，将备用阀2开控制标志变量AA64XB21(34)置为1，控制备用阀2开启；
步骤12：当备用阀2开状态标志变量AA64XB01(20)为1且判断顺控步序STEP为24(即STEP＝＝24)时，将顺控步序STEP设置为25(即STEP＝25)。判断顺控步序STEP为25(即STEP＝＝25)时，将运行阀关控制标志变量AA61XB22(29)置为1，控制运行阀关闭；
步骤13：当运行阀关状态标志变量AA61XB02(14)为1且判断顺控步序STEP为25(即STEP＝＝25)时，将顺控步序STEP设置为26(即STEP＝26)。判断顺控步序STEP为26(即STEP＝＝26)时，将停运行泵控制标志变量AP61XB22(30)置为1，控制运行泵停运；
步骤14：当运行泵开关状态标志变量AP61XB15(16)为0和运行泵停运状态标志变量AP61XG42(15)为1，且判断顺控步序STEP为26(即STEP＝＝26)时，将顺控步序STEP设置为27(即STEP＝27)。判断顺控步序STEP为27(即STEP＝＝27)时，将备用泵2置运行1模式标志变量AP6461_C(35)、运行泵置备用1模式标志变量AP6163_C(37)和备用泵1置检修模式标志变量AP6365_C(38)都置为1，即将备用泵2置运行1模式状态，运行泵置备用1模式状态，备用泵1置检修模式状态；
步骤15：当启动完成标志变量QDWC(22)和备用泵1远程/就地状态标志变量AP63XB03(21)都为1，且判断顺控步序STEP为27(即STEP＝＝27)时，将顺控步序STEP设置为0(即STEP＝0)，顺控流程结束。
上述模块能实现系统设备在一运二备工况下，定期对系统运行的设备一键轮换运行，避免单一设备处于长时间运行状态，降低设备故障率，提升系统运行的稳定性，能在极短的时间内自动完成不同设备间的启动切换，设备状态的自动标志，根据设备的状态自动设置系统不同运行模式，做到系统一键切换自动高效运行，极大的降低了操作人员的操作和判断风险，简化了电厂运行人员的操作步骤，避免人因失误导致的事故发生。
如图3模块所示，内部采用“与”、“或”、“非”、“SEL”、“TP”等标准模块组建，实现二运一备运行工况的在母线失压情况下的设备切换运行功能，即当系统运行设备对应的供电母线失压时，自动切换到正常备用设备运行，同时将系统设备运行状态进行改变，，通过将系统被控设备的相关状态信号、模式标志量信号、控制信号接口连接到对应的专用模块，通过专用模块内部逻辑判断输出对应的控制信号，以实现不同季节工况的顺序控制要求。图6SY2_1模块内部二运一备模式原理图设计过程如下：
步骤1：判断系统自动控制模式标志变量AUTO_MODE(1)、泵1运行1模式标志变量XG61(2)、泵2运行2模式标志变量XG62(3)、泵备用模式标志变量XG63(4)、系统压力低联锁标志变量YLD(5)、运行泵1运行状态标志变量AP6141(6)、运行泵2运行状态标志变量AP6241(7)都满足为1时，手动操作复位按钮标志变量RES(14)为1的脉冲，进行模块初始化，系统将进入二运一备自动控制模式，顺控可用内部变量AM1设置为1；
步骤2：当母线失压标志变量MXSY(8)为1且判断顺控可用内部变量AM1为1(即AM1＝＝1)时，将顺控步序STEP设置为1(即STEP＝1)。判断顺控步序STEP为1(即STEP＝＝1)时，将压力低联锁信号和顺控可用内部变量AM1清零，压力低联锁清零标志变量YLD0(17)和备用阀关控制标识变量AA63XB22(16)都置为1，控制关闭备用阀；
步骤3：当备用阀关状态标志变量AA63XB02(9)为1且判断顺控可用内部变量STEP为1(即STEP＝＝1)时，将顺控步序STEP设置为2(即STEP＝2)。判断顺控步序STEP为2(即STEP＝＝2)时，将备用泵启动控制标志变量AP63XB21(18)置为1，控制备用泵启动；
步骤4：当备用泵开关状态标志变量AP63XB15(10)为1且判断顺控步序STEP为2(即STEP＝＝2)时，将顺控步序STEP设置为3(即STEP＝3)。判断顺控步序STEP为3(即STEP＝＝3)时，将备用阀开控制标志变量AA63XB21(19)置为1，控制备用阀打开；
步骤5：当备用阀开状态标志变量AA63XB01(11)为1且判断顺控步序STEP为3(即STEP＝＝3)时，将顺控步序STEP设置为4(即STEP＝4)。判断顺控步序STEP为4(即STEP＝＝4)时，将停运行泵1控制标志变量AP61XB22(20)置为1，停止运行泵1的运行；
步骤6：当运行泵1开关状态标志变量AP61XB15(12)和运行泵1运行状态标志变量AP6141(6)都为0，且运行泵2运行状态标志变量AP6241(7)和备用泵运行状态标志变量AP6341(15)都为1时，同时判断顺控步序STEP为4(即STEP＝＝4)时，将顺控步序STEP设置为5(即STEP＝5)。判断顺控步序STEP为5(即STEP＝＝5)时，将备用泵置运行1模式标志变量AP6361_C(21)和运行泵1置检修模式标志变量AP6365_C(22)置为1，将备用泵置为运行1模式，运行泵1置为检修模式；
步骤7：当启动完成标志变量QDWC(13)为1且判断顺控步序STEP为5(即STEP＝＝5)时，将顺控步序STEP设置为0(即STEP＝0)，顺控流程结束。
上述模块能实现系统设备在二运一备工况下，当系统设备对应的供电母线出现母线失压时，在电厂操作员无法直观判断对应母线失压的情况下，能在极短的时间内自动完成不同设备间的启动切换，对设备状态进行自动标志，根据设备的标志状态自动设置系统所处的运行模式，使系统在母线失压的情况下保持稳定运行，做到系统无人值守自动高效运行，极大的降低了操作人员的操作和判断风险，减少了电厂运行监盘人力的投入。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。