核电数字化系统与汽轮机侧通讯设计和测试的研究

摘要

随着我国核电技术的快速发展，为了将中国核电打造成世界一流的核电品牌，推动中国自主三代核电走向世界，成为中国核电“走出去”的国家名片，我国已经具有完整知识产权的三代核电品牌“华龙一号”，然而它要走出国门，必须解决自主品牌的核电数字化系统与国外不同汽轮机的通信问题。为此，本文以自主品牌DCS系统HolliAS MACS6与德国西门子的SPPA-T2000汽轮机控制系统的通信为研究目标，提出了一种TCP/IP协议自主设计开发XU的通信协议，完成了以下内容:
　　通过研究国内外DCS和DEH发展历程，总结国内核电站和火电站DCS与汽轮机控制系统通信的形式，以及通信网络拓扑结构，根据核电工程的特点，开发一种新的协议，设计出了一种新型通信方式，第一层采用MODBUS TCP协议，实现控制数据传输，第二层基于TCP/IP协议，利用SOCKET开发一种专用的带时间标签的数据接收/发送应用协议，实现数据监视和带时间标签的历史数据的传输，创新解决了Modbus TCP协议不支持带时间标签的问题。解决了核电国产品牌“华龙一号”出口控制系统监视一体化的问题;解决了西门子SPPA-T2000控制系统与国产DCS广利核HolliAS MACS6通信问题;解决了不同的DCS系统传输近万点数据，满足控制系统实时性和可靠性的问题。并给出网络测试步骤和方法，提出使用Wireshark软件进行网络协议和数据包的分析方法。所设计和开发的XU通信协议已经在后续核电项目中投入应用。
　　结果表明，该设计的DCS和DEH通信网络系统工作稳定，运行可靠，实时性高，通信功能完善，具有良好的工作特性，该设计满足系统的可靠性和实时性，达到核电站工程多样性的要求。为今后核电机组DCS和汽机控制系统选型和通信的设计进行有价值的探索，起到借鉴作用。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究的背景和意义

1．2 DEH和DCS通信技术国内外研究现状

1．3 互设网关通信、一体化监控方式

1．4 论文的主要内容及论文组织架构

第二章 项目仪控系统简介

2．1 安全级DCS介绍

2．2 非安全级DCS介绍

2．3 汽轮机侧DCS介绍

2．4 小结

第三章 DCS与汽轮机控制系统DEH通讯拓扑结构

3．1 核电数字化系统与汽轮机控制通讯拓扑设计

3．2 通信变量类型、数量及分配确定

3．3 LEVEL1层网络冗余拓扑开发设计

3．4 LEVEL2层网络冗余拓扑设计

3．5 LEVEL2网关基于TCP／IP的XU专用协议开发

3．6 SOCKET开发TCP／IP的应用程序

3．7 小结

第四章 通信测试方法

4．1 网络诊断平台搭建

4．2 LEVEL1网关通信数据测试

4．3 LEVEL2网关通信数据测试

4．4 网关冗余切换测试

4．5 小结

第五章 冗余网络的可靠性和实时性研究

5．1 实时性研究

5．2 可靠性研究

5．3 小结

第六章 总结与展望

参考文献

致谢

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