本發(fā)明涉及屬于核電廠儀控系統(tǒng)領(lǐng)域，具體來說是一種用于核電廠儀控系統(tǒng)的優(yōu)選模塊。

背景技術(shù)：

優(yōu)先級(jí)控制模塊是核電廠安全級(jí)儀控平臺(tái)的一個(gè)重要組成部分，主要用于驅(qū)動(dòng)專設(shè)安全設(shè)施及相關(guān)支持系統(tǒng)的泵、閥等設(shè)備。驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)信號(hào)可由多個(gè)系統(tǒng)給出，為了防止信號(hào)之間的沖突導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)裝置動(dòng)作出現(xiàn)異常，需要優(yōu)先級(jí)控制模塊對(duì)信號(hào)進(jìn)行判斷，確定驅(qū)動(dòng)裝置按照正確的信號(hào)執(zhí)行動(dòng)作。優(yōu)先級(jí)控制模塊不僅提供了對(duì)驅(qū)動(dòng)設(shè)備的控制接口，還需要對(duì)不同安全等級(jí)的自動(dòng)命令、手動(dòng)命令進(jìn)行優(yōu)先級(jí)處理，根據(jù)優(yōu)先級(jí)輸出驅(qū)動(dòng)命令。

對(duì)于驅(qū)動(dòng)信號(hào)的優(yōu)先級(jí)管理。目前，較為普遍的是采用以CPLD、FPGA或ARM為核心的板卡。由于CPLD、FPGA或ARM內(nèi)部邏輯較為復(fù)雜，所以可能存在預(yù)計(jì)不到的故障，難以滿足核電的可靠性需要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是：為克服上述缺點(diǎn)，本設(shè)計(jì)采用基于邏輯門電路搭建的優(yōu)選模塊，實(shí)現(xiàn)了對(duì)信號(hào)優(yōu)先級(jí)的管理，并能按照優(yōu)先級(jí)邏輯輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，這一方法一方面可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)先級(jí)管理；另一方面因?yàn)椴捎糜策壿嫶罱K，可靠性及安全性都比現(xiàn)有的基于可編程邏輯器件的優(yōu)選模塊高。

本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種用于核電廠儀控系統(tǒng)的優(yōu)選模塊，包括接收設(shè)備驅(qū)動(dòng)指令的優(yōu)先級(jí)判斷模塊，所述優(yōu)先級(jí)判斷模塊選擇優(yōu)先級(jí)最高指令后輸出至受控設(shè)備，所述設(shè)備驅(qū)動(dòng)指令包括至少2組指令，每組指令分為關(guān)指令和開指令，第n組指令的優(yōu)先級(jí)低于第n-1組指令的優(yōu)選級(jí)，所述優(yōu)先級(jí)判斷模塊是由與門、或門、非門組成的硬邏輯電路，該硬邏輯電路的輸出為A_n和B_n，A_n和B_n滿足以下邏輯運(yùn)算公式：

A1＝a₁；

B1＝(-a₁)&b₁；

A_n＝A_n-1+[(-B_n-1)&a_n]；

B_n＝B_n-1+[(-A_n-1)&(-a_n)&b_n]；

其中，A_n為輸出的優(yōu)先級(jí)最高關(guān)指令，B_n為輸出的優(yōu)先級(jí)最高開指令，+表示或邏輯，-表示非邏輯，&表示與邏輯，n大于等于2，a₁表示第1組指令中的關(guān)指令，b₁表示第1組指令中的開指令，a_n表示第n組指令中的關(guān)指令，b_n表示第n組指令中的開指令。

優(yōu)先級(jí)判斷模塊：用于接收多個(gè)控制命令，并根據(jù)優(yōu)選級(jí)邏輯對(duì)接收到的命令進(jìn)行處理，輸出優(yōu)選級(jí)最高的命令。

采用上述邏輯運(yùn)算公式組建的硬邏輯電路可以實(shí)現(xiàn)以下優(yōu)選級(jí)的輸出：第n組指令的優(yōu)先級(jí)低于第n-1組指令的優(yōu)選級(jí)、同組內(nèi)的關(guān)指令和開指令之間的優(yōu)先級(jí)根據(jù)接線情況而定。且按照上述邏輯運(yùn)算公式組建的硬邏輯電路完全由與門、或門、非門組成，在滿足上述優(yōu)選級(jí)關(guān)系要求的同時(shí)，避免了CPLD、FPGA或ARM的使用，硬邏輯電路的故障幾率極低可以滿足核電的可靠性需要?；诒景l(fā)明的優(yōu)選模塊，可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)選功能，并且邏輯部分采用硬邏輯搭建，可靠性比傳統(tǒng)的基于CPLD、FPGA或ARM搭建的模塊高，能夠通過安全認(rèn)證機(jī)構(gòu)的認(rèn)證。

同組內(nèi)的關(guān)指令和開指令之間的優(yōu)先級(jí)根據(jù)接線情況而定，具體的，可以是關(guān)指令的優(yōu)先級(jí)高于開指令的優(yōu)先級(jí)，也可以是開指令的優(yōu)先級(jí)高于的關(guān)指令的優(yōu)先級(jí)。

本發(fā)明還包括一個(gè)輸入單元、一個(gè)輸出單元，優(yōu)先級(jí)判斷模塊通過輸入單元接收設(shè)備驅(qū)動(dòng)指令，優(yōu)先級(jí)判斷模塊通過輸出單元輸出優(yōu)先級(jí)最高指令至受控設(shè)備。輸入單元用于接收多個(gè)設(shè)備驅(qū)動(dòng)指令，這些設(shè)備驅(qū)動(dòng)指令可能來自不同的設(shè)備，在電廠中，設(shè)備驅(qū)動(dòng)指令可能包括來自主控室的自動(dòng)命令、手動(dòng)命令，來自緊急控制盤、后備盤的命令，來自多樣性系統(tǒng)的命令以及設(shè)備上的就地控制命令等。優(yōu)先級(jí)邏輯處理單元采用硬邏輯搭建，其功能按照預(yù)先設(shè)置的優(yōu)先級(jí)，從輸入單元接收到的多個(gè)命令中選擇優(yōu)先級(jí)最高的命令發(fā)送到輸出模塊。輸出單元用于向下游的設(shè)備如閥門、泵等輸出驅(qū)動(dòng)命令。

作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，本發(fā)明還可以設(shè)置閉鎖輸出的開關(guān)，用于使輸出無效。為了防止誤操作，可以設(shè)置閉鎖開關(guān)。閉鎖開關(guān)可以設(shè)置在主控室中，也可以設(shè)置在優(yōu)選模塊機(jī)柜或者板卡上，也可以同時(shí)在主控室、機(jī)柜和板卡上都設(shè)置閉鎖開關(guān)。

作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，優(yōu)選模塊的電源可以由外部提供，也可以模塊自帶。

作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，優(yōu)選模塊輸出端除驅(qū)動(dòng)命令輸出外，還可以有命令反饋和故障反饋功能，命令反饋用于向上級(jí)反饋優(yōu)先級(jí)判斷模塊的輸出結(jié)果，故障反饋用于正常運(yùn)行狀態(tài)下出現(xiàn)故障的反饋。

作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，優(yōu)選模塊上可以設(shè)置LED指示燈，用于指示模塊工作狀態(tài)，工作狀態(tài)包括電源狀態(tài)、輸入輸出通道狀態(tài)、閉鎖狀態(tài)等。

作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，優(yōu)選模塊可以采用冗余結(jié)構(gòu)，即優(yōu)先級(jí)邏輯處理單元采用兩個(gè)或多個(gè)，避免由單一故障引起模塊不可用。

所述每組指令通過光耦隔離后進(jìn)入優(yōu)先級(jí)判斷模塊。

所述設(shè)備驅(qū)動(dòng)指令為核電廠儀控系統(tǒng)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)指令，該設(shè)備驅(qū)動(dòng)指令包括核電廠主控室的自動(dòng)命令、手動(dòng)命令、緊急控制盤的命令、后備盤的命令、多樣性系統(tǒng)的命令、設(shè)備上的就地控制命令。

舉例說明：

根據(jù)上述邏輯運(yùn)算公式獲得的硬邏輯電路如下：當(dāng)n為2時(shí)，所述設(shè)備驅(qū)動(dòng)指令包括第1組指令和第2組指令，第1組指令分為a₁和b₁，，第2組指令分為a₂和b₂，a₁、a₂為關(guān)指令，b₁、b₂為開指令，其優(yōu)先級(jí)順序從高到低依次為a₁、b₁、a₂、b₂；硬邏輯電路的輸出為A₂和B₂，其中a₁直接輸出結(jié)果為A₁，a₁進(jìn)入非門后輸出-a₁，-a₁同b₁進(jìn)入與門后輸出B₁，B₁進(jìn)入非門后輸出-B₁，-B₁同a₂進(jìn)入與門后輸出P1,P1同A₁進(jìn)入或門后輸出A₂，A₁進(jìn)入非門后輸出-A₁，a₂進(jìn)入非門后輸出-a₂,-A₁同-a₂進(jìn)入與門后輸出P2，P2同b₂進(jìn)入與門后輸出P3，P3同B₁進(jìn)入或門后輸出B₂。

還包括命令回傳單元，用于回傳優(yōu)先級(jí)判斷模塊的輸出結(jié)果。所述命令回傳單元為連接上級(jí)設(shè)備的一根導(dǎo)線。

所述優(yōu)先級(jí)判斷模塊的數(shù)量為2個(gè)，2個(gè)優(yōu)先級(jí)判斷模塊選擇優(yōu)先級(jí)最高指令后輸出至與邏輯門或輸出至或邏輯門后輸出至受控設(shè)備。

本發(fā)明裝置優(yōu)點(diǎn)：基于本發(fā)明的優(yōu)選模塊，可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)選功能，并且邏輯部分采用硬邏輯搭建，可靠性比傳統(tǒng)的基于CPLD、FPGA或ARM搭建的模塊高，能夠通過安全認(rèn)證機(jī)構(gòu)的認(rèn)證。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明系統(tǒng)示意圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例2硬邏輯電路結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例3硬邏輯電路結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合實(shí)施例和附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，本發(fā)明的示意性實(shí)施方式及其說明僅用于解釋本發(fā)明，并不作為對(duì)本發(fā)明的限定。

實(shí)施例1

如圖1-圖3所示：一種用于核電廠儀控系統(tǒng)的優(yōu)選模塊，包括接收設(shè)備驅(qū)動(dòng)指令的優(yōu)先級(jí)判斷模塊，所述優(yōu)先級(jí)判斷模塊選擇優(yōu)先級(jí)最高指令后輸出至受控設(shè)備，所述設(shè)備驅(qū)動(dòng)指令包括至少2組指令，每組指令分為關(guān)指令和開指令，第n組指令的優(yōu)先級(jí)低于第n-1組指令的優(yōu)選級(jí)，同組內(nèi)的關(guān)指令優(yōu)選級(jí)高于同組內(nèi)的開指令，所述優(yōu)先級(jí)判斷模塊是由與門、或門、非門組成的硬邏輯電路，該硬邏輯電路的輸出為A_n和B_n，A_n和B_n滿足以下邏輯運(yùn)算公式：

A₁＝a₁；

B₁＝(-a₁)&b₁；

A_n＝A_n-1+[(-B_n-1)&a_n]；

B_n＝B_n-1+[(-A_n-1)&(-a_n)&b_n]；

其中，A_n為輸出的優(yōu)先級(jí)最高關(guān)指令，B_n為輸出的優(yōu)先級(jí)最高開指令，+表示或邏輯，-表示非邏輯，&表示與邏輯，n大于等于2，a₁表示第1組指令中的關(guān)指令，b₁表示第1組指令中的開指令，a_n表示第n組指令中的關(guān)指令，b_n表示第n組指令中的開指令。

優(yōu)先級(jí)判斷模塊：用于接收多個(gè)控制命令，并根據(jù)優(yōu)選級(jí)邏輯對(duì)接收到的命令進(jìn)行處理，輸出優(yōu)選級(jí)最高的命令。

采用上述邏輯運(yùn)算公式組建的硬邏輯電路可以實(shí)現(xiàn)以下優(yōu)選級(jí)的輸出：第n組指令的優(yōu)先級(jí)低于第n-1組指令的優(yōu)選級(jí)、同組內(nèi)的關(guān)指令優(yōu)選級(jí)高于同組內(nèi)的開指令。且按照上述邏輯運(yùn)算公式組建的硬邏輯電路完全由與門、或門、非門組成，在滿足上述優(yōu)選級(jí)關(guān)系要求的同時(shí)，避免了CPLD、FPGA或ARM的使用，硬邏輯電路的故障幾率極低可以滿足核電的可靠性需要。基于本發(fā)明的優(yōu)選模塊，可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)選功能，并且邏輯部分采用硬邏輯搭建，可靠性比傳統(tǒng)的基于CPLD、FPGA或ARM搭建的模塊高，能夠通過安全認(rèn)證機(jī)構(gòu)的認(rèn)證。

本發(fā)明還包括一個(gè)輸入單元、一個(gè)輸出單元，優(yōu)先級(jí)判斷模塊通過輸入單元接收設(shè)備驅(qū)動(dòng)指令，優(yōu)先級(jí)判斷模塊通過輸出單元輸出優(yōu)先級(jí)最高指令至受控設(shè)備。輸入單元用于接收多個(gè)設(shè)備驅(qū)動(dòng)指令，這些設(shè)備驅(qū)動(dòng)指令可能來自不同的設(shè)備，在電廠中，設(shè)備驅(qū)動(dòng)指令可能包括來自主控室的自動(dòng)命令、手動(dòng)命令，來自緊急控制盤、后備盤的命令，來自多樣性系統(tǒng)的命令以及設(shè)備上的就地控制命令等。優(yōu)先級(jí)邏輯處理單元采用硬邏輯搭建，其功能按照預(yù)先設(shè)置的優(yōu)先級(jí)，從輸入單元接收到的多個(gè)命令中選擇優(yōu)先級(jí)最高的命令發(fā)送到輸出模塊。輸出單元用于向下游的設(shè)備如閥門、泵等輸出驅(qū)動(dòng)命令。

作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，本發(fā)明還可以設(shè)置閉鎖輸出的開關(guān)，用于使輸出無效。為了防止誤操作，可以設(shè)置閉鎖開關(guān)。閉鎖開關(guān)可以設(shè)置在主控室中，也可以設(shè)置在優(yōu)選模塊機(jī)柜或者板卡上，也可以同時(shí)在主控室、機(jī)柜和板卡上都設(shè)置閉鎖開關(guān)。

作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，優(yōu)選模塊的電源可以由外部提供，也可以模塊自帶。

作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，優(yōu)選模塊輸出端除驅(qū)動(dòng)命令輸出外，還可以有命令反饋和故障反饋，命令反饋用于向上級(jí)反饋定期試驗(yàn)結(jié)果，故障反饋用于正常運(yùn)行狀態(tài)下出現(xiàn)故障的反饋。

作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，優(yōu)選模塊上可以設(shè)置LED指示燈，用于指示模塊工作狀態(tài)，工作狀態(tài)包括電源狀態(tài)、輸入輸出通道狀態(tài)、閉鎖狀態(tài)等。

作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，優(yōu)選模塊可以采用冗余結(jié)構(gòu)，即輸入單元和優(yōu)先級(jí)邏輯處理單元都采用兩個(gè)或多個(gè)，避免由單一故障引起模塊不可用。

所述每組指令通過光耦隔離后進(jìn)入優(yōu)先級(jí)判斷模塊。

所述設(shè)備驅(qū)動(dòng)指令為核電廠儀控系統(tǒng)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)指令，該設(shè)備驅(qū)動(dòng)指令包括核電廠主控室的自動(dòng)命令、手動(dòng)命令、緊急控制盤的命令、后備盤的命令、多樣性系統(tǒng)的命令、設(shè)備上的就地控制命令。

還包括命令回傳單元，用于回傳優(yōu)先級(jí)判斷模塊的輸出結(jié)果。

所述優(yōu)先級(jí)判斷模塊的數(shù)量為2個(gè)，2個(gè)優(yōu)先級(jí)判斷模塊選擇優(yōu)先級(jí)最高指令后輸出至與邏輯門或輸出至或邏輯門后輸出至受控設(shè)備。

作為本領(lǐng)域技術(shù)人員，以上可設(shè)置為同組指令中，關(guān)指令和開指令之間的優(yōu)先級(jí)根據(jù)接線情況而定，本實(shí)施例中，關(guān)指令的優(yōu)先級(jí)高于開指令的優(yōu)先級(jí)。

實(shí)施例2

如圖2所示，本實(shí)施例在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上給出了一種具體的實(shí)現(xiàn)方式：根據(jù)實(shí)施例1提供的邏輯運(yùn)算公式獲得的硬邏輯電路如下：當(dāng)n為2時(shí)，所述設(shè)備驅(qū)動(dòng)指令包括第1組指令和第2組指令，第1組指令分為a₁和b₁，，第2組指令分為a₂和b₂，a₁、a₂為關(guān)指令，b₁、b₂為開指令，其優(yōu)先級(jí)順序從高到低依次為a₁、b₁、a₂、b₂；硬邏輯電路的輸出為A₂和B₂，其中a₁直接輸出結(jié)果為A₁，a₁進(jìn)入非門后輸出-a₁，-a₁同b₁進(jìn)入與門后輸出B₁，B₁進(jìn)入非門后輸出-B₁，-B₁同a₂進(jìn)入與門后輸出P1,P1同A₁進(jìn)入或門后輸出A₂，A₁進(jìn)入非門后輸出-A₁，a₂進(jìn)入非門后輸出-a₂,-A₁同-a₂進(jìn)入與門后輸出P2，P2同b₂進(jìn)入與門后輸出P3，P3同B₁進(jìn)入或門后輸出B₂。

優(yōu)選模塊接收2個(gè)設(shè)備的驅(qū)動(dòng)指令，對(duì)接收到的指令進(jìn)行光耦隔離后輸入到優(yōu)先級(jí)判斷模塊，經(jīng)優(yōu)先級(jí)判斷模塊選擇后輸出優(yōu)先級(jí)最高的指令，并能向上級(jí)反饋狀態(tài)信息、定期試驗(yàn)結(jié)果和自診斷結(jié)果等。優(yōu)先模塊包括兩個(gè)冗余的優(yōu)先級(jí)判斷模塊，優(yōu)先級(jí)判斷模塊為優(yōu)選板卡的核心部分，將輸入的信號(hào)進(jìn)行優(yōu)選級(jí)劃分最終做出對(duì)應(yīng)的輸出，邏輯真值表如表1。

表1優(yōu)先級(jí)邏輯單元真值表

注：“1”、“0”對(duì)應(yīng)輸出邏輯，“X”代表任意狀態(tài)。其中優(yōu)先級(jí)按命令1-2遞減，關(guān)信號(hào)優(yōu)先級(jí)高于開信號(hào)。

在本實(shí)施例中，是兩組指令輸入的情況，輸出時(shí)A₂和B₂，輸入時(shí)a₁和b₁、a₂和b₂，上述邏輯門電路可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)先級(jí)順序從高到低依次為a₁、b₁、a₂、b₂的輸出。

實(shí)施例3

如圖3所示，本實(shí)施例中是三組指令輸入的情況，輸出時(shí)A₃和B₃，輸入時(shí)a₁和b₁、a₂和b₂、a₃和b₃，本實(shí)施例僅僅在實(shí)施例2的基礎(chǔ)上增加了一組輸入，原理與實(shí)施例2一致，電路結(jié)構(gòu)如圖所示，在此不在贅述，本邏輯門電路可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)先級(jí)順序從高到低依次為a₁、b₁、a₂、b₂、a₃和b₃的輸出。

優(yōu)選模塊接收三個(gè)設(shè)備的驅(qū)動(dòng)指令，對(duì)接收到的指令進(jìn)行光耦隔離后輸入到優(yōu)先級(jí)判斷模塊，經(jīng)優(yōu)先級(jí)選擇模塊選擇后輸出優(yōu)先級(jí)最高的指令，并能向上級(jí)反饋狀態(tài)信息、定期試驗(yàn)結(jié)果和自診斷結(jié)果等。優(yōu)先模塊包括兩個(gè)冗余的優(yōu)先級(jí)選擇模塊，優(yōu)先級(jí)選擇模塊為優(yōu)選板卡的核心部分，將輸入的信號(hào)進(jìn)行優(yōu)選級(jí)劃分最終做出對(duì)應(yīng)的輸出，邏輯真值表如表2。

表2優(yōu)先級(jí)邏輯單元真值表

注：“1”、“0”對(duì)應(yīng)輸出邏輯，“X”代表任意狀態(tài)。其中優(yōu)先級(jí)按命令1-6遞減，關(guān)信號(hào)優(yōu)先級(jí)高于開信號(hào)。

優(yōu)選模塊是核電廠安全級(jí)儀控平臺(tái)的一個(gè)重要組成部分，主要用于驅(qū)動(dòng)專設(shè)安全設(shè)施及相關(guān)支持系統(tǒng)的泵、閥等設(shè)備。位于執(zhí)行端的驅(qū)動(dòng)裝置(如閥門，主泵電機(jī)等)需要根據(jù)系統(tǒng)發(fā)出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)執(zhí)行相應(yīng)的功能。

驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)信號(hào)可由多個(gè)系統(tǒng)給出，為了防止信號(hào)之間的沖突導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)裝置動(dòng)作出現(xiàn)異常，需要優(yōu)先級(jí)控制模塊對(duì)信號(hào)進(jìn)行判斷，確定驅(qū)動(dòng)裝置按照正確的信號(hào)執(zhí)行動(dòng)作。其不僅提供了對(duì)驅(qū)動(dòng)設(shè)備的控制接口，還對(duì)不同安全等級(jí)的自動(dòng)命令、手動(dòng)命令進(jìn)行優(yōu)先級(jí)處理，以完成系統(tǒng)功能的要求。

以上所述的具體實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式而已，并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。