圖1  該維修測試平臺(tái)硬件構(gòu)成示意圖

    計(jì)算機(jī)輔助維修測試裝置（如圖1所示）主要包括一個(gè)Bailey 9020系列模塊的接口盒和一臺(tái)便攜式工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。便攜式工業(yè)控制計(jì)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(hào)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(hào)轉(zhuǎn)接板相連，構(gòu)成一套完整的維修測試裝置。這種計(jì)算機(jī)輔助的維修測試裝置在使用時(shí)，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(hào)（電壓或電流），同時(shí)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(hào)或內(nèi)部關(guān)鍵測點(diǎn)。
?  信號(hào)通道數(shù)：24路；
?  采集信號(hào)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(hào)分辨率：1 mV；
?  單通道轉(zhuǎn)換時(shí)間：≤25ms；
?  共模抑制比：大信號(hào)：≥90dB
?  共模電壓：500VAC（有效值，50Hz）；
?  差模抑制比：≥60dB；
?  隔離電壓（模擬信號(hào)與計(jì)算機(jī)電氣隔離）：≥500VAC（有效值，50Hz）；
?  與計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)接口總線：ISA；
?  設(shè)計(jì)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(hào)（電壓或電流），同時(shí)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(hào)或內(nèi)部關(guān)鍵測點(diǎn)。
?  信號(hào)通道數(shù)：8路；
?  輸出信號(hào)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(hào)分辨率：1 mV；
?  單通道轉(zhuǎn)換時(shí)間：≤25ms；
?  隔離電壓（模擬信號(hào)與計(jì)算機(jī)電氣隔離）：≥500VAC（有效值，50Hz）；
?  與計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)接口總線：ISA；
?  設(shè)計(jì)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(hào)，主要用于讀取被測模塊的開關(guān)結(jié)點(diǎn)的狀態(tài)。
?  信號(hào)通道數(shù)：24路；
?  通道掃描時(shí)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(hào)與計(jì)算機(jī)電氣隔離）：≥500VAC（有效值，50Hz）；
?  與計(jì)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(hào)短接或斷開，以滿足被測模塊的各種工作狀態(tài)。同時(shí)，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(shí)具有信號(hào)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(hào)通道數(shù)：48路；
?  通道掃描時(shí)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(hào)：≥500VAC或≥50VDC；
?  隔離電壓（現(xiàn)場信號(hào)與計(jì)算機(jī)電氣隔離）：≥500VAC（有效值，50Hz）；
?  與計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)接口總線：ISA。
3.2  軟件
    維修測試平臺(tái)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(tái)。此平臺(tái)所有軟件均為中文界面（也可設(shè)計(jì)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(jì)、報(bào)表生成和算法定義等功能。它主要由六個(gè)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(bào)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(dòng)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(dòng)（或手動(dòng)）的維修測試工作，進(jìn)行實(shí)時(shí)測試監(jiān)控。報(bào)表組態(tài)工具可定制用戶所需的被測模塊的特定報(bào)表，支持維修測試平臺(tái)的在線打印報(bào)表功能。
    此維修測試平臺(tái)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(tái)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(hào)的模塊，每種模塊通過特定的跳線，實(shí)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(tái)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(yàn)證和維修的手段。在大亞灣核電站，主要通過定期試驗(yàn)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(yàn)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(duì)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(yàn)。Bailey模塊的校驗(yàn)就是模擬模塊的運(yùn)行環(huán)境，通過試驗(yàn)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(yàn)工作包含了以下三個(gè)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(shí)的供電以及信號(hào)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(shí)可能接收到的信號(hào)（電壓、電流、電阻），從而得到與之相應(yīng)的模塊輸出信號(hào)；
?  獲得試驗(yàn)數(shù)據(jù)并分析數(shù)據(jù)：通過對(duì)輸入輸出信號(hào)的分析，獲得模塊的特性參數(shù)。
    Bailey模塊的校驗(yàn)過程是人和設(shè)備有機(jī)結(jié)合的過程，人的因素是整個(gè)校驗(yàn)過程中的關(guān)鍵因素。這使得Bailey模塊校驗(yàn)過程中引入了一些不必要的誤差。誤差的大小取決于校驗(yàn)人員的熟練程度、責(zé)任心以及校驗(yàn)人員的狀態(tài)。Bailey 9020系列模塊維修平臺(tái)的開發(fā)有效地解決了這個(gè)問題。它將原來需要人進(jìn)行的判斷和手動(dòng)操作、計(jì)算、分析的工作內(nèi)容全部交給計(jì)算機(jī)來完成，提高了工作效率以及模塊校驗(yàn)工作的可靠性。
    針對(duì)Bailey 9020系列模塊的技術(shù)特點(diǎn)和校驗(yàn)要求，Bailey 9020系列模塊維修平臺(tái)設(shè)計(jì)了兩種模塊校驗(yàn)方式，即無需工作人員介入的自動(dòng)校驗(yàn)方式和人員部分介入的手動(dòng)校驗(yàn)方式。
    自動(dòng)校驗(yàn)方式是指在沒有校驗(yàn)人員干預(yù)的情況下，維修平臺(tái)自動(dòng)模擬某型號(hào)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(shí)可能出現(xiàn)的運(yùn)行參數(shù)作為模塊的輸入信號(hào)，通過對(duì)輸入信號(hào)及其響應(yīng)信號(hào)的采集和分析，判斷模塊合格與否。同時(shí)給出規(guī)定格式的測試報(bào)表和相關(guān)的趨勢曲線。
    手動(dòng)校驗(yàn)方式是指在模塊超差時(shí)，維修平臺(tái)自動(dòng)模擬某型號(hào)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(hào)，以便維修人員對(duì)模塊進(jìn)行調(diào)校。手動(dòng)校驗(yàn)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(yàn)所需要的模擬量信號(hào)同時(shí)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(dòng)和手動(dòng)校驗(yàn)方式可以隨時(shí)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(hào)，與繼電器內(nèi)部固有的定值進(jìn)行比較，帶動(dòng)比較起翻轉(zhuǎn)，從而輸出開關(guān)量信號(hào)，并以此產(chǎn)生報(bào)警并觸發(fā)反應(yīng)堆控制、保護(hù)系統(tǒng)動(dòng)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(jì)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(gè)輸入信號(hào)，當(dāng)二者的差值超過繼電器內(nèi)部的設(shè)定值SP時(shí)繼電器實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)動(dòng)作，即E1-E2>SP，則繼電器節(jié)點(diǎn)動(dòng)作。
    圖2中所描述的是繼電器動(dòng)作的一種方式（共有四種動(dòng)作方式），即上升失電動(dòng)作。與此相對(duì)應(yīng)的還有幾種動(dòng)作方式：上升帶電動(dòng)作/下降帶電動(dòng)作/上升帶電動(dòng)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(shí)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(shí)例為例說明校驗(yàn)臺(tái)的工作原理。
圖3為嶺澳核電站實(shí)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(yàn)過程如下：
(1)  自動(dòng)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(yàn)RGL407XU1模塊時(shí)運(yùn)行環(huán)境就是完成如圖3所示的接線。
    對(duì)應(yīng)于功能位置RGL407XU1，模塊自動(dòng)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(hào)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(shí)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(shí)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(dòng)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(hào)從，繼電器動(dòng)作以后，記錄下動(dòng)作時(shí)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(hào)重新注入，信號(hào)從2.623V變化到2.823V，記錄下繼電器恢復(fù)時(shí)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(duì)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(hào)。根據(jù)表1中的驗(yàn)收準(zhǔn)則，要求閾值繼電器模塊的實(shí)際定值不超出理論值40mV，同時(shí)回差不超出理論值5mV。也就是說，實(shí)際定值在2.683V～2.763V范圍內(nèi)，回差在35mV～45mV范圍內(nèi)時(shí)可以宣布模塊校驗(yàn)數(shù)據(jù)合格。
    其二是繼電器節(jié)點(diǎn)的翻轉(zhuǎn)動(dòng)作方式，這是一種開關(guān)量信號(hào)。對(duì)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(duì)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(hào)。
    只有模塊的校驗(yàn)數(shù)據(jù)合格同時(shí)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(bào)表，并存儲(chǔ)趨勢曲線，以觀察模塊的動(dòng)態(tài)特性。
    若數(shù)據(jù)超差，則自動(dòng)轉(zhuǎn)手動(dòng)校驗(yàn)方式，由工作人員對(duì)模塊的定值和回差進(jìn)行調(diào)校。
(2)  手動(dòng)方式：
    在手動(dòng)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(shí)顯示對(duì)話框，提示工作人員設(shè)置需要模擬的輸入信號(hào)。為了便于模塊閾值的準(zhǔn)確調(diào)校，并減少校驗(yàn)時(shí)間，手動(dòng)校驗(yàn)時(shí)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(shí)現(xiàn)。
    手動(dòng)方式下模塊校驗(yàn)結(jié)果的合格與否由人工方式判定，計(jì)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(tái)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)。