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核电机组控制功能切换实现方法研究 　　摘要：文章针对核电机组设计要求控制系统具备主控制室/远程停堆室切换的功能，提出软件切换方式和基于KVM技术的硬件切换方式两种实现方法，通过分析两种切换方式各自的优缺点，得出基于KVM技术的硬件切换能更好地实现主控制室/远程停堆室的切换功能。 　　关键词：核电机组；控制功能切换；主控制室/远程停堆室切换；KVM技术；矩阵路由器 文献标识码：A 　　中图分类号：TM623 文章编号：1009-2374（2015）22-0023-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.22.012 　　目前核电机组仪控系统一般均已采用数字化分布式控制系统来实现，相比传统电厂，数字化仪控系统在实现核电厂主控制室/远程停堆室切换这个核电厂基本设计要求上变得更加困难。主控制室/远程停堆室切换功能指运行核电厂在主控制室出现极端情况（如主控制室发生火灾）而需紧急撤离时，要求操纵员将主控制室内的监控功能切换到远程停堆室内，仅保留主控制室内的监视功能，主控制室/远程停堆室的切换一般包括安全仪控功能、非安全仪控功能、多样化备用系统功能切换等，本文仅对非安全仪控功能的切换进行研究。三门核电机组非安全仪控系统在设计过程中出现过两种控制功能切换的实现方法，下文将详细介绍两种实现方法及它们的优缺点，为后续核电机组切换功能的实现提供可行的推荐方案。 　　1 三门核电非安全仪控系统简介 　　三门核电机组非安全仪控系统主要由电厂控制系统（PLS）、数字显示和处理系统（DDS）、运行和控制系统（OCS）等组成。其中PLS系统主要有控制器机柜及其扩展机柜和远程机柜组成，这些机柜向下通过机柜内的IO卡件和就地仪表及执行机构接口，向上通过控制器接入DDS系统实时数据网络，进行电厂过程数据传递。DDS系统则为整个非安全仪控系统提供实时数据网以及处理、显示、储存电厂数据所必要的服务器主机及图像转接设备。而处于DCS监控层的OCS系统则主要由位于主控制室和远程停堆室内的各种人机接口设备组成，OCS系统为操纵员提供了监视和控制电厂的人机界面。 　　三门核电机组主控制室内布置有3个操纵员台（每台均设置两个操纵员站）、1个高级操纵员台（设置两个高级操纵员站）及16块墙面大屏幕。所有操纵员站及大屏幕的主机并非布置在主控制室，而是集中安装在位于计算机室的DDS机柜内，中间通过KVM设备将主机和主控制室内的显示器、鼠标及键盘连接起来。 　　2 基于控制软件的切换方式 　　三门核电机组主控制室内的非安全级控制功能都是通过操纵员站上的DCS控制软件进行的。操纵员对就地设备进行控制时，通过相关工艺系统监控画面进入设备的控制窗口，再在窗口的控制组件上进行设备启停、调节等操作。由于主控制室的控制是通过软件进行操作的，所以可以通过软件的方式将主控制室操纵员站上的软件控制禁用掉就能实现将主控制室的控制功能切换到远程停堆室。软件切换方式的具体实现方案就是在每台操纵员站的主机上都安装一个公共的宏软件，正常情况下该宏软件禁用处于远程停堆室内操纵员站的软件控制功能，同时允许主控制室内操纵员站的软件控制功能正常工作。当主控制室/远程停堆室的切换开关拨到远程停堆室侧时，该宏软件禁用主控制室内操纵员站的软件控制功能，同时允许远程停堆室内操纵员站的软件控制功能。通过该方法可以在不增加硬件设备的前提下实现主控制室控制功能切换到远程停堆室，实现方法简便，节约硬件成本。但是采用这种方法可能出现一种很严重的故障情况，即当该公共宏软件运行错误时，可能同时禁用主控制室和远程停堆室内所有操纵员站的软件控制功能。这种软件共模故障显然会给电厂的安全运行带来风险。 　　3 基于KVM技术的切换方式 　　软件切换方式可能造成严重的电厂安全运行风险，可以考虑采用基于硬件切换的方式实现主控制室控制功能的切换。基于KVM技术的切换方式可以有效实现主控制室的控制功能切换。 　　3.1 KVM技术简绍 　　KVM由Keyboard（键盘）、Video（显示器）和Mouse（鼠标）三个单词的首字母组合而成。KVM技术主要实现键盘、鼠标、显示器等外围设备构成的操作单元（台）和远程主机的连接管理。目前使用的KVM设备普遍使用光纤作为传输介质。光纤式KVM的核心设备是矩阵路由器，其内部采用数字切换技术，使用光纤作为通讯介质，无需经历A/D、压缩、加密等环节，通过KVM终端将电信号转换为光信号后，可直接进行传输，速率高达6.25Gbps，且无明显延迟现象。光纤式KVM的访问/连接独立于工作网络，不会占用网络带宽，另外也减轻了工作网络的负荷。 　　光纤式KVM基本结构可分为输入环节、控制环节、输出环节三部分，包括以下设备：主机、KVM发送器、矩阵路由器、KVM接收器、