大亞 灣 、 嶺澳、秦山等在役核電站的主要儀控系統(tǒng)采用的是常規(guī)儀表系統(tǒng)，其特點(diǎn)是模擬量系統(tǒng)采用以小規(guī)模集成電路運(yùn)算放大器為基礎(chǔ)的元件來(lái)控制，邏輯量?jī)x表采用繼電 器等硬邏輯電路來(lái)控制。此類(lèi)系統(tǒng)所需的元器件數(shù)量大，運(yùn)行操作管理和維護(hù)工作任務(wù)繁重; 控制系統(tǒng)的性能落后，隨著儀控設(shè)備的老化和淘汰、備件減少和故障率的升高，安全性和經(jīng)濟(jì)性明顯降低，因此，核電站儀控系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)字化改造是十分必要的。 　　

　　1 改造的目標(biāo)

　　進(jìn)行核電站儀控系統(tǒng)數(shù)字化改造首先需要明確通過(guò)改造所要達(dá)到的目標(biāo)。

　　1.1 解決備件淘汰和短缺問(wèn)題

　　電子技術(shù)的發(fā)展日新月異，舊的技術(shù)和設(shè)備將很快被淘汰。目前在役核電站中大量采用的如單元組合儀表、核級(jí)變送器等儀控設(shè)備已經(jīng)被淘汰，廠家已經(jīng)停產(chǎn)，備 件短缺成為運(yùn)行維護(hù)過(guò)程中日益突出的問(wèn)題，過(guò)儀控系統(tǒng)數(shù)字化改造可以在一段較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)徹底解決備件淘汰和短缺問(wèn)題，但是改造后的系統(tǒng)在經(jīng)歷了一段時(shí)間后 同樣會(huì)面臨備件問(wèn)題，因此需要在確定改造方案時(shí)就充分考慮今后的備件問(wèn)題。造成備件問(wèn)題的另一個(gè)原因是儀控設(shè)備種類(lèi)多， 兼容性差，缺乏統(tǒng)一規(guī)劃，因此在數(shù)字化改造中需統(tǒng)一規(guī)劃，提高兼容性。

　　1.2 解決儀控設(shè)備老化問(wèn)題

　　對(duì)儀控系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，系統(tǒng) 故障率在設(shè)備壽期內(nèi)遵循由高到低再到高的規(guī)律。在運(yùn)行初期由于設(shè)備中存在的一些隱藏缺陷以及系統(tǒng)設(shè)計(jì)中未曾考慮周全的小缺陷會(huì)在使用初期暴露出來(lái)，使系統(tǒng) 故障率較高，這一過(guò)程通常有一、二年的時(shí)間;經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)木S護(hù)及修正后系統(tǒng)便進(jìn)人一段較長(zhǎng)的相對(duì)平穩(wěn)的低故障率區(qū)(中期)， 這段時(shí)期的長(zhǎng)短與設(shè)備的壽命、質(zhì)量相關(guān)，有幾年至十幾年左右;之后隨著設(shè)備及元器件的老化進(jìn)人其壽命的末期，故障率又會(huì)逐漸增高，使維修工作量大大增加， 這時(shí)就需要考慮采取系統(tǒng)性的更新、改造。新的數(shù)字化儀控系統(tǒng)在最初設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)引人老化管理，以應(yīng)對(duì)其今后將會(huì)面臨的老化問(wèn)題。

　　1.3 進(jìn)一步提高儀控系統(tǒng)的性能

　　經(jīng)過(guò)十多年的核電站運(yùn)營(yíng)，我國(guó)核電運(yùn)行技術(shù)得到快速發(fā)展，但目前的儀控系統(tǒng)在部分性能上難以很好地滿足運(yùn)行技術(shù)的要求，例如數(shù)據(jù)精度、定期在線試驗(yàn)、在線參數(shù)修改、運(yùn)行優(yōu)化、信息共享等。隨著測(cè)量、 電子、計(jì)算機(jī)、軟件、網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，核電站數(shù)字化儀控系統(tǒng)在性能上將比原系統(tǒng)有很大的提高。

　　1.4 進(jìn)一步完善儀控系統(tǒng)的功能

　　數(shù)字化儀控系統(tǒng)除了完成其自身的測(cè)量、數(shù)采、控制等功能外，還具備自檢功能，能完成自我診斷、自我
管理、在線修改、信息采集等，為預(yù)防性維修提供了有效手段。數(shù)字化儀控系統(tǒng)依靠大量數(shù)字化的信息，能
夠有效地實(shí)現(xiàn)電站主體設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)督、熱力優(yōu)化、機(jī)組性能在線評(píng)估、機(jī)組經(jīng)濟(jì)性分析等。

　　1.5 進(jìn)一步提高核電站的安全性和可靠性

　　具備高容錯(cuò)性、高冗余度是目前的數(shù)字化儀控系統(tǒng)的一項(xiàng)重要要求，通過(guò)數(shù)字化儀控改造，進(jìn)一步提高了核電站的安全性和可靠性。
儀表、智能開(kāi)關(guān)、智能執(zhí)行器等;FCS以統(tǒng)一的總線協(xié)議為核心，所有設(shè)備遵循同樣的總線協(xié)議，以保證其可互 操作性和開(kāi)放性;FCS的本質(zhì)是信息處理現(xiàn)場(chǎng)化，以此獲得更多的現(xiàn)場(chǎng)信息，同時(shí)在現(xiàn)場(chǎng)完成控制任務(wù)。不難看出 ，F(xiàn)CS對(duì)于來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)的開(kāi)關(guān)量信號(hào)并沒(méi)有新技術(shù)新設(shè)備，因此FCS仍需要處理開(kāi)關(guān)量信號(hào)十分成熟和完善的PLC，PLC可以作為一個(gè)站掛在高速總線上，充 分發(fā)揮其在處理開(kāi)關(guān)量方面的優(yōu)勢(shì)。核電廠BOP系統(tǒng)中，例如補(bǔ)給水處理車(chē)間等，這些車(chē)間的工藝過(guò)程多以順序控制為主。PLC對(duì)于順序控制有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)， 因此核電站數(shù)字化儀控的另一種方案是FCS+PLC。

　　2 數(shù)字化儀控方案

　　目前的數(shù)字化儀控系統(tǒng)主要包括:分散控制系統(tǒng) (DCS)、可編程序控制器(PLC)和現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)(FCS)三種，但能稱(chēng)為全數(shù)字化儀控系統(tǒng)的只有FCS 一種。

　　目前在火電站，DCS主要應(yīng)用于以模擬量控制為主的包括機(jī)、爐、電等在內(nèi)的所謂主系統(tǒng)，PLC主要應(yīng)
用于以開(kāi)關(guān)量控制為主的包括水、煤、灰等在內(nèi)的所謂輔助系統(tǒng)，F(xiàn)CS應(yīng)用于火電站尚處初級(jí)階段。Dcs 在火電站的應(yīng)用經(jīng)歷了二三十年，它的設(shè)計(jì)思想、組態(tài)配置、功能匹配均已達(dá)較完善的程度，新型的DCS也具備了很強(qiáng)的順序控制功能，因此DCS已滲透到火電 廠控制系統(tǒng)的各個(gè)領(lǐng)域。PLC 對(duì)于順序控制有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，在火電站的應(yīng)用經(jīng)歷了二十多年，已相當(dāng)成熟與完善，并開(kāi)發(fā)了模擬量閉環(huán)控制功能。
借鑒數(shù)字化儀控系統(tǒng)在火電站的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，將DCS和PLC引人核電站儀控系統(tǒng)，作為其數(shù)字化儀控的方案是可行的。核島、常規(guī)島及部分BOP系統(tǒng)是以模擬 量控制為主的，采用DCS系統(tǒng)，部分BOP系統(tǒng)是以開(kāi)關(guān)量控制為主的，采用PLC系統(tǒng)。這種DCS十PLC的方案在嶺澳核電站二期新建機(jī)組中正在實(shí)施。

　　另一種可選方案是FCS系統(tǒng)，即多變量、多節(jié)點(diǎn)、串行、數(shù)字通信系統(tǒng)取代單變量、單點(diǎn)、并行、模擬系統(tǒng);全數(shù)字化、智能、多功能取代模擬式單功能儀器、儀表、控制裝置;互聯(lián)、雙向、開(kāi)放的系統(tǒng)取代單向、封閉的系統(tǒng);

　　大量分散的虛擬控制站取代集中的控制站。FCS以數(shù)字智能現(xiàn)場(chǎng)裝置為基礎(chǔ)，數(shù)字智能現(xiàn)場(chǎng)裝置包括:智能儀表、智能開(kāi)關(guān)、智能執(zhí)行器等;