核电站DCS仿真建模方法

摘要

一种核电站DCS仿真建模方法，涉及核电技术领域，所解决的是降低成本、缩短建模周期、提高建模逼真度的技术问题。该方法先建立一个DCS智能转换平台、一个核电仿真平台，再利用DCS智能转换平台中的真实DCS控制组态转换接口模块对真实DCS控制组态文件进行转换解析，将真实DCS控制组态文件中的每一个对象的信息元素解析为对应的标准数据格式，并将解析结果通过仿真DCS控制组态文件生成接口模块转换为仿真DCS控制组态文件；再利用核电仿真平台中的仿真DCS控制组态建模模块完成仿真DCS控制组态的建模。本发明提供的方法，成本低、周期短、逼真度高。

说明书

技术领域

本发明涉及核电技术，特别是涉及一种核电站DCS仿真建模方法的技术。

背景技术

核电仿真技术涉及计算机软硬件技术、网络通信技术、编程技术、核反应堆物理、热工水力数值模拟、电气仪控等领域。核电仿真平台包含：培训用模拟机（如全范围模拟机）、教学仿真模拟机、设计验证模拟机（如数字化仪控系统验证平台）、仿真分析模拟机等。通过这些核电模拟机可以进行核电站操纵员培训、核电教学演示、事故工况仿真分析、设计数据验证等工作。

核电站全范围模拟机和核电站数字化仪控系统验证平台在开发过程中，需要对仪控系统进行仿真建模工作。目前仪控系统仿真建模基本采用两种方案：第一种称为纯模拟，是在完成核电站仪控系统控制功能和逻辑设计后,根据设计图纸进行仿真。这种方案是多年来采用的成熟方案，优点在于不受工期进度影响，可与真实仪控系统开发同步进行，高效的控制时间进度，成本不高，能够完成复杂的培训应用功能，但开发工作量大，人因失误多，软件功能的逼真度和可信度相对低，对开发工程师专业能力和素质要求非常高；第二种方案称为实物模拟，采用真实仪控系统的硬件、软件和网络系统，进行适当或最小配置再现仪控系统。这种方案具有非常高的软硬件逼真度， 但软硬件实现成本很高，开放性差。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种成本低、周期短、逼真度高的核电站DCS仿真建模方法。

为了解决上述技术问题，本发明所提供的一种核电站DCS仿真建模方法，其特征在于，具体步骤如下：

1）建立一个DCS智能转换平台、一个核电仿真平台；

在DCS智能转换平台中，建立一个显示界面交互功能模块、一个真实DCS控制组态转换接口模块、一个仿真DCS控制组态文件生成接口模块、一个真实DCS控制组态待转换文件夹、一个仿真DCS控制组态文件夹；

2）在显示界面交互功能模块中设置一个用于触发真实DCS控制组态转换接口模块的真实DCS控制组态转换按钮，及一个用于触发仿真DCS控制组态文件生成接口模块的仿真DCS控制组态生成按钮；

3）在真实DCS控制组态待转换文件夹中存储待转换的真实DCS控制组态文件；

真实DCS控制组态文件由基本几何形状、组合形状、文本、控制算法块、控制算法块之间的动态连接线组成，真实DCS控制组态文件的数据源来自于用于核电站实际运行的图形化DCS组态文件；

4）利用真实DCS控制组态转换按钮触发真实DCS控制组态转换接口模块，使真实DCS控制组态转换接口模块对真实DCS控制组态待转换文件夹中的真实DCS控制组态文件进行转换解析；

真实DCS控制组态转换接口模块对真实DCS控制组态待转换文件夹中的真实DCS控制组态文件进行转换解析时，先在真实DCS控制组态转换接口模块中为每一种解析对象设定一个标准的数据格式，再对真实DCS控制组态文件中的每一个对象进行识别，并将每一个对象的信息元素解析为对应的标准数据格式；

5）利用仿真DCS控制组态生成按钮触发仿真DCS控制组态文件生成接口模块，使仿真DCS控制组态文件生成接口模块将解析结果转换为仿真DCS控制组态文件后输出至仿真DCS控制组态文件夹中存储；

6）在核电仿真平台中，建立一个仿真DCS控制组态建模模块，利用仿真DCS控制组态建模模块导入仿真DCS控制组态文件夹中的文件，完成仿真DCS控制组态的建模。

本发明提供的核电站DCS仿真建模方法，通过将核电站图形化的DCS控制组态文件至仿真平台图形化的控制组态的解析转换，大大降低了仪控系统建模的开发成本，缩短了开发周期以及减少了人因失误，由于转换的数据源文件为核电站实际运行的仪控控制组态文件，使得仪控系统建模具有十分高的逼真度，而且随核电站实际仪控系统升级，几乎可以不花费任何成本对仪控仿真模型进行更新，具有成本低、周期短、逼真度高的特点。

附图说明

图1是本发明实施例的核电站DCS仿真建模方法的示意图。

具体实施方式

以下结合附图说明对本发明的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于限制本发明，凡是采用本发明的相似结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。

如图1所示，本发明实施例所提供的一种核电站DCS仿真建模方法，其特征在于，具体步骤如下：

1）建立一个DCS智能转换平台10、一个核电仿真平台20；

在DCS智能转换平台中，建立一个显示界面交互功能模块Z、一个真实DCS控制组态转换接口模块A1、一个仿真DCS控制组态文件生成接口模块A2、一个真实DCS控制组态待转换文件夹B1、一个仿真DCS控制组态文件夹C1；

2）在显示界面交互功能模块Z中设置一个用于触发真实DCS控制组态转换接口模块A1的真实DCS控制组态转换按钮，及一个用于触发仿真DCS控制组态文件生成接口模块A2的仿真DCS控制组态生成按钮；

3）在真实DCS控制组态待转换文件夹B1中存储待转换的真实DCS控制组态文件；

4）利用真实DCS控制组态转换按钮触发真实DCS控制组态转换接口模块A1，使真实DCS控制组态转换接口模块A1对真实DCS控制组态待转换文件夹B1中的真实DCS控制组态文件进行转换解析；

5）利用仿真DCS控制组态生成按钮触发仿真DCS控制组态文件生成接口模块A2，使仿真DCS控制组态文件生成接口模块A2将解析结果转换为仿真DCS控制组态文件后输出至仿真DCS控制组态文件夹C1中存储；

6）在核电仿真平台中，建立一个仿真DCS控制组态建模模块A3，利用仿真DCS控制组态建模模块A3导入仿真DCS控制组态文件夹C1中的文件，完成仿真DCS控制组态的建模。

本发明实施例中，真实DCS控制组态文件主要由基本几何形状（直线、多边形、矩形、椭圆、圆弧、折线）、组合形状、文本、控制算法块、控制算法块之间的动态连接线组成，这些形状在真实DCS控制组态文件中相应有固定的、相互区别的书写格式，真实DCS控制组态转换接口模块A1对真实DCS控制组态待转换文件夹B1中的真实DCS控制组态文件进行转换解析的步骤如下：

3.1）在真实DCS控制组态转换接口模块A1中为每一种解析对象设定一个标准的数据格式；

3.2）解析文件头部配置信息，文件头部配置信息包括文件名称、图形尺寸大小、图形背景色、工程名、系统名、描述信息、开发工程师名、修订日期；

3.3）识别对象的形状，进行解析转换；

如果对象的形状为直线，则将其标记为直线对象，并将该对象的信息元素解析为直线对象标准数据格式，直线对象的信息元素包括起点坐标、终点坐标、直线对象名称、起点箭头类型、终点箭头类型、绘图属性（包括线宽、线类型、前景色、背景色、填充属性）；

如果对象的形状为多边形，则将其标记为多边形对象，并将该对象的信息元素解析为多边形对象标准数据格式，多边形对象的信息元素包括多边形左上角坐标、右下角坐标、多边形对象名称、多边形是否封闭、构成多边形的顶点坐标、绘图属性（包括线宽、线类型、前景色、背景色、填充属性），多边形左上角坐标与右下角坐标是指设定平面XOY坐标系向右为X轴正向，向下为Y轴正向，统计多边形所有顶点的坐标值，分别取横坐标与纵坐标的最小值，构成多边形左上角坐标值，分别取横坐标与纵坐标的最大值，构成多边形右下角坐标值；

如果对象的形状为矩形，则将其标记为矩形对象，并将该对象的信息元素解析为矩形对象标准数据格式，矩形对象的信息元素包括矩形左上角坐标、右下角坐标、矩形顶点坐标、矩形对象名称、绘图属性（包括线宽、线类型、前景色、背景色、填充属性）；

如果对象的形状为椭圆，则将其标记为椭圆对象，并将该对象的信息元素解析为椭圆对象标准数据格式，椭圆对象的信息元素包括椭圆左上角坐标、椭圆右下角坐标、椭圆长轴长度、椭圆短轴长度、椭圆圆心坐标、椭圆对象名称、绘图属性（包括线宽、线类型、前景色、背景色、填充属性），椭圆左上角坐标、椭圆右下角坐标经过椭圆圆心坐标与椭圆长轴、短轴计算得到；

如果对象的形状为圆弧，则将其标记为圆弧对象，并将该对象的信息元素解析为圆弧对象标准数据格式，圆弧对象的信息元素包括圆弧左上角坐标、圆弧右下角坐标、圆弧所在椭圆长轴长度、圆弧所在椭圆短轴长度、圆弧圆心坐标、圆弧起始角与终止角、圆弧是否封闭、圆弧对象名称、绘图属性（包括线宽、线类型、前景色、背景色、填充属性），圆弧左上角坐标、圆弧右下角坐标通过圆弧圆心坐标与圆弧所在椭圆长轴长度、圆弧所在椭圆短轴长度计算得到，圆弧起始角与终止角以弧度表示；

如果对象的形状为折线，则将其标记为折线对象，并将该对象的信息元素解析为折线对象标准数据格式，折线对象的信息元素包括折线左上角坐标、折线右下角坐标、折线对象名称、折线是否封闭、折线的顶点坐标、绘图属性（包括线宽、线类型、前景色、背景色、填充属性）；

如果对象的形状为文本，则将其标记为文本对象，并将该对象的信息元素解析为文本对象标准数据格式，文本对象的信息元素包括文本左上角坐标、文本右下角坐标、文本对象名称、文本字体大小、文本字体类型、文本内容、文本方向、文本旋转角度、文本是否倾斜、文本是否有下划线、绘图属性（包括线宽、线类型、前景色、背景色、填充属性）；

如果对象的形状为组合，则将其标记为组合对象，并将该对象的信息元素解析为组合对象标准数据格式，组合对象的信息元素包括组合形状左上角坐标、组合形状右下角坐标、组合形状对象名称、组合形状所属类型名称、组合形状缩放比例、组合形状旋转角度；

如果对象的形状为控制算法块，则将其标记为控制算法块对象，并将该对象的信息元素解析为控制算法块对象标准数据格式，控制算法块对象的信息元素包括控制算法块左上角坐标、控制算法块右下角坐标、控制算法块对象名称、控制算法块所属类型名称、控制算法块内部参数取值、控制算法块输入输出变量取值、控制算法块缩放比例、控制算法块旋转角度；

如果对象的形状为动态连接线，则将其标记为动态连接线对象，并将该对象的信息元素解析为动态连接线对象标准数据格式，动态连接线对象的信息元素包括动态连接线起始点坐标、动态连接线终止点坐标、动态连接线对象名称、动态连接线类型（模拟量或数字量）、动态连接线输入控制算法块与输出控制算法块对象名称、动态连接线的拐点坐标、绘图属性（包括线宽、线类型、前景色、背景色、填充属性），动态连接线左上角坐标与右下角坐标是指设定平面XOY坐标系向右为X轴正向，向下为Y轴正向，统计动态连接线所有顶点的坐标值，分别取横坐标与纵坐标的最小值，构成动态连接线左上角坐标值，分别取横坐标与纵坐标的最大值，构成动态连接线右下角坐标值。

本发明实施例中，真实DCS控制组态文件的数据源来自于用于核电站实际运行的图形化DCS组态文件，目标文件为用于核电站全范围模拟机和核电站仪控系统验证平台开发所使用的图形化的仿真DCS控制组态文件，转换过程是从图形文件到图形文件的，数据源文件与目标文件的文件格式不同。

本发明实施例中，真实DCS控制组态文件的转换内容包括控制页尺寸、页序号、控制算法块坐标位置、控制算法块间连接关系、连接线形状与位置、控制算法块参数初值。