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圖1  該維修測試平臺硬件構(gòu)成示意圖

    計算機(jī)輔助維修測試裝置（如圖1所示）主要包括一個Bailey 9020系列模塊的接口盒和一臺便攜式工業(yè)控制計算機(jī)。便攜式工業(yè)控制計算機(jī)內(nèi)裝插有：一塊24路模擬量輸入模板、一塊路模擬量輸出模板、一塊24路開關(guān)量輸入模板、二塊48路繼電器模板、一塊信號轉(zhuǎn)接板和24V直流電源。使用一根40芯的扁電纜將Bailey 9020系列模塊的接口盒與裝插在便攜式工控機(jī)內(nèi)的信號轉(zhuǎn)接板相連，構(gòu)成一套完整的維修測試裝置。這種計算機(jī)輔助的維修測試裝置在使用時，可將Bailey 9020系列模塊直接插入接口盒即可開始維修測試。
(1)  模擬量輸入模板
    24路模擬量輸入板主要用于采集被測模塊的模擬量輸出信號（電壓或電流），同時保留四路備用模擬量輸入通道，可以由維修測量人員人為選擇測量被測模塊前端信號或內(nèi)部關(guān)鍵測點(diǎn)。
?  信號通道數(shù)：24路；
?  采集信號類型：電流：4~20mA，電壓：±10V；
?  A/D采樣位數(shù)：16位；
?  轉(zhuǎn)換精度：0.04%；
?  信號分辨率：1 mV；
?  單通道轉(zhuǎn)換時間：≤25ms；
?  共模抑制比：大信號：≥90dB
?  共模電壓：500VAC（有效值，50Hz）；
?  差模抑制比：≥60dB；
?  隔離電壓（模擬信號與計算機(jī)電氣隔離）：≥500VAC（有效值，50Hz）；
?  與計算機(jī)數(shù)據(jù)接口總線：ISA；
?  設(shè)計有板件工作狀態(tài)指示燈和電源指示燈。
(2)  模擬量輸出模板
    主要用于提供被測Bailey 9020系列模塊的模擬量注入信號（電壓或電流），同時保留四路模擬量輸出通道，可以由維修測量人員自由選擇注入被測模塊前端信號或內(nèi)部關(guān)鍵測點(diǎn)。
?  信號通道數(shù)：8路；
?  輸出信號類型：電流：4~20mA，電壓：±10V；
?  D/A轉(zhuǎn)換位數(shù)：16位；
?  D/A轉(zhuǎn)換精度：0.04%；
?  信號分辨率：1 mV；
?  單通道轉(zhuǎn)換時間：≤25ms；
?  隔離電壓（模擬信號與計算機(jī)電氣隔離）：≥500VAC（有效值，50Hz）；
?  與計算機(jī)數(shù)據(jù)接口總線：ISA；
?  設(shè)計有板件工作狀態(tài)指示燈和電源指示燈。
(3)  開關(guān)量輸入模板
    可采集觸點(diǎn)型和直流電壓型信號，主要用于讀取被測模塊的開關(guān)結(jié)點(diǎn)的狀態(tài)。
?  信號通道數(shù)：24路；
?  通道掃描時間：≤10ms；
?  通道0狀態(tài)：觸點(diǎn)閉合；
?  通道1狀態(tài)：觸點(diǎn)斷開；
?  隔離電壓（現(xiàn)場信號與計算機(jī)電氣隔離）：≥500VAC（有效值，50Hz）；
?  與計算機(jī)數(shù)據(jù)接口總線：ISA。
(4)  繼電器模板
    用于根據(jù)被測模塊的測試要求，將相應(yīng)的信號短接或斷開，以滿足被測模塊的各種工作狀態(tài)。同時，此板還用于設(shè)置模擬量輸入板和模擬量輸出板的采集通道。并且在通道板發(fā)生故障或改變配置時具有信號保持功能，具有冗余通道，具備根據(jù)需要重新組態(tài)功能。
?  信號通道數(shù)：48路；
?  通道掃描時間：≤20ms；
?  通道1狀態(tài)：觸點(diǎn)閉合；
?  通道0狀態(tài)：觸點(diǎn)斷開；
?  觸點(diǎn)電壓信號：≥500VAC或≥50VDC；
?  隔離電壓（現(xiàn)場信號與計算機(jī)電氣隔離）：≥500VAC（有效值，50Hz）；
?  與計算機(jī)數(shù)據(jù)接口總線：ISA。
3.2  軟件
    維修測試平臺軟件是一套在WINDOWS NT環(huán)境下運(yùn)行的，基于圖形組態(tài)的強(qiáng)大的多功能數(shù)據(jù)顯示和分析平臺。此平臺所有軟件均為中文界面（也可設(shè)計為中英文混合界面），組態(tài)和調(diào)試靈活便捷，通過組態(tài)的方式，可以靈活的修改和添加Bailey 9020系列模塊的測試方法和測試數(shù)據(jù)的分析。
    系統(tǒng)組態(tài)軟件包可用于定義應(yīng)用系統(tǒng)硬件配置，有界面設(shè)計、報表生成和算法定義等功能。它主要由六個子系統(tǒng)組成，主要包括：數(shù)據(jù)庫組態(tài)工具、設(shè)備組態(tài)工具、圖形組態(tài)工具、算法組態(tài)工具、報表組態(tài)工具等。算法組態(tài)工具支持符合國際IEEE1131-3標(biāo)準(zhǔn)的四種組態(tài)工具語言。圖形組態(tài)工具采用矢量繪圖方法提供方便的繪圖工具和多種動態(tài)顯示方法，通過圖形界面操作人員完成Bailey 9020系列模塊的自動（或手動）的維修測試工作，進(jìn)行實時測試監(jiān)控。報表組態(tài)工具可定制用戶所需的被測模塊的特定報表，支持維修測試平臺的在線打印報表功能。
    此維修測試平臺軟件還包括有離線分析工具軟件包，可用于歷史數(shù)據(jù)的連續(xù)查詢和離線分析。

4  功能簡述

表1  模塊功能以及參數(shù)列表

4.1  Bailey 9020系統(tǒng)模塊
    Bailey公司Bailey系列產(chǎn)品大量應(yīng)用于大亞灣核電站以及嶺澳核電站反應(yīng)堆控制系統(tǒng)和反應(yīng)堆的保護(hù)系統(tǒng)（KRG以及SIP系統(tǒng)）中（四臺機(jī)組共有二十余種一千多塊Bailey板件），是核電站反應(yīng)堆保護(hù)控制系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)。該系列板件維護(hù)質(zhì)量的好壞關(guān)系到核電站的安全生產(chǎn)以及穩(wěn)定運(yùn)行。
    Bailey 9020系統(tǒng)模塊包含有多種型號的模塊，每種模塊通過特定的跳線，實現(xiàn)過程控制所需要多種功能。常用的模塊及其功能說明如表1所示。
4.2  維修測試平臺的功能簡介
    保障Bailey 9020系列模擬板件的正常工作必須要有可靠的驗證和維修的手段。在大亞灣核電站，主要通過定期試驗檢查過程儀表系統(tǒng)的可靠性，而檢測出來的故障模塊以及故障通道的處理就必須依賴于專用的Bailey 模塊校驗設(shè)備以及專業(yè)人員。
    借助于專用設(shè)備，專業(yè)人員就可以對Bailey模塊和Bailey 9020系列模塊進(jìn)行功能檢查，并糾正模塊的偏差，這就是模塊校驗。Bailey模塊的校驗就是模擬模塊的運(yùn)行環(huán)境，通過試驗手段獲得當(dāng)前模塊的特定參數(shù)，并將模塊的特性參數(shù)調(diào)整在判斷準(zhǔn)則和精度要求的范圍內(nèi)。
Bailey 模塊的校驗工作包含了以下三個部分的內(nèi)容：
?  模擬運(yùn)行環(huán)境：運(yùn)行環(huán)境的模擬主要是模擬模塊運(yùn)行時的供電以及信號回路，為運(yùn)行數(shù)據(jù)的模擬提供條件；
?  模擬運(yùn)行數(shù)據(jù)：運(yùn)行數(shù)據(jù)的模擬是指模擬模塊運(yùn)行時可能接收到的信號（電壓、電流、電阻），從而得到與之相應(yīng)的模塊輸出信號；
?  獲得試驗數(shù)據(jù)并分析數(shù)據(jù)：通過對輸入輸出信號的分析，獲得模塊的特性參數(shù)。
    Bailey模塊的校驗過程是人和設(shè)備有機(jī)結(jié)合的過程，人的因素是整個校驗過程中的關(guān)鍵因素。這使得Bailey模塊校驗過程中引入了一些不必要的誤差。誤差的大小取決于校驗人員的熟練程度、責(zé)任心以及校驗人員的狀態(tài)。Bailey 9020系列模塊維修平臺的開發(fā)有效地解決了這個問題。它將原來需要人進(jìn)行的判斷和手動操作、計算、分析的工作內(nèi)容全部交給計算機(jī)來完成，提高了工作效率以及模塊校驗工作的可靠性。
    針對Bailey 9020系列模塊的技術(shù)特點(diǎn)和校驗要求，Bailey 9020系列模塊維修平臺設(shè)計了兩種模塊校驗方式，即無需工作人員介入的自動校驗方式和人員部分介入的手動校驗方式。
    自動校驗方式是指在沒有校驗人員干預(yù)的情況下，維修平臺自動模擬某型號模塊的運(yùn)行環(huán)境，完成模塊外部跳線的設(shè)置，并模擬該模塊正常運(yùn)行時可能出現(xiàn)的運(yùn)行參數(shù)作為模塊的輸入信號，通過對輸入信號及其響應(yīng)信號的采集和分析，判斷模塊合格與否。同時給出規(guī)定格式的測試報表和相關(guān)的趨勢曲線。
    手動校驗方式是指在模塊超差時，維修平臺自動模擬某型號模塊的運(yùn)行環(huán)境，完成模塊外部跳線的設(shè)置，并按照維修人員的要求模擬模塊的輸入信號，以便維修人員對模塊進(jìn)行調(diào)校。手動校驗方式下工作人員所要做的是在人機(jī)界面下選擇模塊校驗所需要的模擬量信號同時調(diào)整Bailey模塊本體的電位器，將模塊的特性參數(shù)調(diào)整到滿意的范圍內(nèi)。
    自動和手動校驗方式可以隨時進(jìn)行切換。
4.3  操作范例
    以閾值繼電器模塊為例。閾值繼電器模塊是聯(lián)系過程儀表與執(zhí)行機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵性模塊。它接收上游過程儀表處理回路傳遞過來的模擬量信號，與繼電器內(nèi)部固有的定值進(jìn)行比較，帶動比較起翻轉(zhuǎn)，從而輸出開關(guān)量信號，并以此產(chǎn)生報警并觸發(fā)反應(yīng)堆控制、保護(hù)系統(tǒng)動作，從而達(dá)到危機(jī)預(yù)警以及危機(jī)緊急響應(yīng)的設(shè)計目的。
    閾值繼電器的原理以及結(jié)構(gòu)是Bailey9020系列模塊中比較簡單的一類。它的基本功能如圖2所示。

圖2  閾值繼電器模塊工作原理框圖

    如圖2所示，E1和E2作為閾值繼電器模塊的兩個輸入信號，當(dāng)二者的差值超過繼電器內(nèi)部的設(shè)定值SP時繼電器實現(xiàn)翻轉(zhuǎn)動作，即E1-E2>SP，則繼電器節(jié)點(diǎn)動作。
    圖2中所描述的是繼電器動作的一種方式（共有四種動作方式），即上升失電動作。與此相對應(yīng)的還有幾種動作方式：上升帶電動作/下降帶電動作/上升帶電動作。閾值繼電器要求的參數(shù)為設(shè)定值和回差。
    下面以嶺澳核電站實現(xiàn)一回路棒控系統(tǒng)溫度調(diào)節(jié)棒組插棒閾值繼電器模塊RGL407XU1的工程實例為例說明校驗臺的工作原理。
圖3為嶺澳核電站實際應(yīng)用的RGL407XU1的接線圖，接線圖表明閾值繼電器模塊只有在此環(huán)境下才能工作。

圖3  RGL407XU1接線

模塊的校驗過程如下：
(1)  自動方式
?  模擬運(yùn)行環(huán)境：
    正常工況下，要求模塊保持如圖3所示的接線，F(xiàn)E7F12才能夠?qū)崿F(xiàn)棒位控制的功能。因而在校驗RGL407XU1模塊時運(yùn)行環(huán)境就是完成如圖3所示的接線。
    對應(yīng)于功能位置RGL407XU1，模塊自動完成以下功能：
    48路繼電器模塊的端子吸合，將模塊的15/16/17號端子與地相連，將20端子與28V供電相連，將33和35端子相連，同時將31端子與模出（AO）相連，將22/23/24端子與開關(guān)量輸入（DI）相連。
?  模擬運(yùn)行數(shù)據(jù)
    在完成運(yùn)行環(huán)境的模擬以后，模塊供電已經(jīng)完成，同時模塊的設(shè)定值有407XU1的35管腳進(jìn)入35端（理論定值為2.723V）。
為了獲得模塊的設(shè)定值以及節(jié)點(diǎn)動作的狀態(tài)，必須模擬以下數(shù)據(jù)：
    定值的求取：將電壓由2.823V變化到2.623V以1mv/s的步長注入FE7F12的31端，斜波信號從，繼電器動作以后，記錄下動作時刻的輸入電壓V1，則該電壓即為模塊的定值；
    回差的求取：斜波信號重新注入，信號從2.623V變化到2.823V，記錄下繼電器恢復(fù)時刻的電壓值V2，則H=V1-V2就是繼電器模塊的回差。
?  數(shù)據(jù)分析（判定準(zhǔn)則）：
    閾值繼電器的品質(zhì)好壞通過對兩種信息的分析得以判斷。
    其一就是上述的閾值和回差值，這是模擬量信號。根據(jù)表1中的驗收準(zhǔn)則，要求閾值繼電器模塊的實際定值不超出理論值40mV，同時回差不超出理論值5mV。也就是說，實際定值在2.683V～2.763V范圍內(nèi)，回差在35mV～45mV范圍內(nèi)時可以宣布模塊校驗數(shù)據(jù)合格。
    其二是繼電器節(jié)點(diǎn)的翻轉(zhuǎn)動作方式，這是一種開關(guān)量信號。對于RGL407XU1模塊，其節(jié)點(diǎn)的翻轉(zhuǎn)方式是下降帶電方式。通過對繼電器的失電常閉節(jié)點(diǎn)23、24管腳的狀態(tài)監(jiān)測，可以得到所需要的信號。
    只有模塊的校驗數(shù)據(jù)合格同時繼電器結(jié)點(diǎn)的翻轉(zhuǎn)方式正確，才能說明這塊功能位置為RGL407XU1的閾值繼電器模塊合格。根據(jù)工作人員的要求，可以打印報表，并存儲趨勢曲線，以觀察模塊的動態(tài)特性。
    若數(shù)據(jù)超差，則自動轉(zhuǎn)手動校驗方式，由工作人員對模塊的定值和回差進(jìn)行調(diào)校。
(2)  手動方式：
    在手動方式下，同樣需要模擬運(yùn)行環(huán)境，完成外部連線的設(shè)置，同時顯示對話框，提示工作人員設(shè)置需要模擬的輸入信號。為了便于模塊閾值的準(zhǔn)確調(diào)校，并減少校驗時間，手動校驗時的運(yùn)行數(shù)據(jù)的模擬通過增減按鈕以及文本輸入兩種形式實現(xiàn)。
    手動方式下模塊校驗結(jié)果的合格與否由人工方式判定，計算機(jī)根據(jù)工作人員的需求提供幫助文件。

5  結(jié)語

    Bailey系列模塊維修平臺自投運(yùn)以來，為大亞灣核電站的過程儀表系統(tǒng)的維修帶來了極大的便利。它的投運(yùn)提高了Bailey 9020系列模塊的維修效率和維修質(zhì)量，為大亞灣核電站的可靠、安全運(yùn)行作出了貢獻(xiàn)。