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核安全级dcs控制算法组态符号执行方法研究

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核安全级DCS控制算法组态符号执行方法研究

作者：戴延军南华大学

学位级别：硕士

核电厂安全级dcs是保障核反应堆正常运行的核心控制系统,dcs系统软件的可靠性至关重要。安全级dcs软件系统由组态算法模块搭建而成,组态算法模块的每一条控制路径应符合期望值,对路径的高效测试成为需要研究的问题。符号执行技术在单元... 详细信息

核电厂安全级dcs是保障核反应堆正常运行的核心控制系统,dcs系统软件的可靠性至关重要。安全级dcs软件系统由组态算法模块搭建而成,组态算法模块的每一条控制路径应符合期望值,对路径的高效测试成为需要研究的问题。符号执行技术在单元路径测试方面较为成功,而安全级dcs组态算法模块由较多的基础算法组态搭建而成,dcs控制组态算法模块的符号执行面临挑战。本文在研究符号执行和安全级dcs组态的基础上,提出了安全级dcs的符号执行方法:1)在对安全级dcs控制信号类型的研究基础上,提出了类型标准化方法解决内存建模问题,避免了复杂的指针和别名分析,保证了符号执行的精确度。2)在对安全级dcs基础算法块的耦合性研究基础上,结合最小切割思想和权值分析,给出了多耦合变量长路径约束公式的优化方法。3)在研究安全级dcs组态算法模块的工作模式基础上,给出了预置变量常量化方法约减共参复杂长路径约束公式的方法。4)在对安全级dcs符号执行的路径规模的研究基础上,结合安全级dcs实际生产环境,给出了dcs符号执行实际规模的参考。5)给出了完整的安全级dcs自动化测试框架,并设计了自动化执行工具。使用自动化执行工具对反应堆紧急停堆控制算法模块的进行实验,在执行时间和路径覆盖率均获得较好的结果。理论和实验表明,符号执行能够用于安全级dcs软件系统测试,给反应堆控制算法路径探测和漏洞挖掘提供了一条新思路。

关键词：核安全级dcs 符号执行路径测试自动化测试

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核安全级dcs应用软件代码配置管理研究

现代计算机 2022年第21期28卷 52-57页

作者：张子鹏魏新宇张晨昊李旺西安交通大学核科学与技术学院西安710049 中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室成都610213

核电厂安全级dcs系统结构复杂,冗余度高。系统内部按照实现的功能不同,分为各种功能站点,例如控制站、传输站、安全显示站和网关站等。在设计开发过程中,各功能站的应用软件一般在一个工程文件中同步开发,功能站之间相互关联。提出的依... 详细信息

核电厂安全级dcs系统结构复杂,冗余度高。系统内部按照实现的功能不同,分为各种功能站点,例如控制站、传输站、安全显示站和网关站等。在设计开发过程中,各功能站的应用软件一般在一个工程文件中同步开发,功能站之间相互关联。提出的依托于核电厂数字化安全级仪控系统(NASPIC平台)的核安全级dcs应用软件代码的配置管理策略,可以较好地控制安全级dcs代码版本,满足设计开发和使用要求。

关键词：核安全级dcs 应用软件代码配置管理华龙一号

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核安全级dcs通信网络残差率设计研究

自动化博览 2020年第9期37卷 56-59页

作者：李明利李刚张杰北京广利核系统工程有限公司

核电厂dcs系统是核电厂的神经中枢,是核电厂安全、可靠、稳定运行的重要保障,其中核安全级dcs承担着重要的保护功能,数字化核安全级dcs以其高可靠、高诊断等特点已经成为技术发展趋势。数字化技术以CPU/FPGA及通信技术为特征。核安全级... 详细信息

核电厂dcs系统是核电厂的神经中枢,是核电厂安全、可靠、稳定运行的重要保障,其中核安全级dcs承担着重要的保护功能,数字化核安全级dcs以其高可靠、高诊断等特点已经成为技术发展趋势。数字化技术以CPU/FPGA及通信技术为特征。核安全级dcs通信网络的设计是一个关键问题。目前IEEE 7-4.3.2等标准中对通信的总体要求包括独立性、确定性及总体可靠性等要求,IEC 61784-3中提出了对通信残差率的要求。本文结合应用于数字化核安全级dcs的和睦系统的通信设计经验,总结了通信系统可靠性的影响因素,并提出了高可靠性的通信系统的设计方法,通过该方法的应用,和睦系统的通信残差率进一步降低,满足了SIL3的要求。本方法作为一种实现安全要求的有益实践,可以推广到武器装备等军用领域。

关键词：核安全级dcs 通信残差率和睦系统

核安全级dcs模拟量I/O模块自动校准系统设计

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科技视界 2024年第2期14卷 47-51页

作者：赵洋张睿严陈起雷敏杰何晋宇中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室四川成都610213

在核安全级工业离散控制系统(dcs)中,模拟量输入输出功能模块需要通过手动操作的方式开展通道精度校准。该方式效率较低并容易引入人因失误,对核安全级dcs系统数据处理精度产生负面影响。简要给出了一套自动化校准系统的架构设计,定义... 详细信息

在核安全级工业离散控制系统(dcs)中,模拟量输入输出功能模块需要通过手动操作的方式开展通道精度校准。该方式效率较低并容易引入人因失误,对核安全级dcs系统数据处理精度产生负面影响。简要给出了一套自动化校准系统的架构设计,定义了一套专用于多I/O通道模拟量校准过程的低速串行通信协议的帧格式,并在此基础上搭建了将模拟量校准过程自动化实现的上位机控制程序,阐述了其工作机制,并对其工作性能、校准质量进行了评估。

关键词：核安全级dcs 自动校准串行通信

应用于核安全级dcs系统的代码生成器的设计和实现

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应用于核安全级DCS系统的代码生成器的设计和实现

作者：兰林哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

数字化仪控系统已经广泛应用于核电厂控制和保护系统中。其中,核安全级dcs系统用于实现核电厂安全相关的控制、保护、监测等功能。随着核安全级dcs系统的控制逻辑越来越复杂,手工编写控制逻辑的方式逐渐被“模型驱动代码自动生成”的方... 详细信息

数字化仪控系统已经广泛应用于核电厂控制和保护系统中。其中,核安全级dcs系统用于实现核电厂安全相关的控制、保护、监测等功能。随着核安全级dcs系统的控制逻辑越来越复杂,手工编写控制逻辑的方式逐渐被“模型驱动代码自动生成”的方式所代替。这种开发方式的核心在于代码生成器。目前国内核安全级dcs供应商所使用的代码生成器严重依赖于国外进口,无法实现自主可控。因此,通过设计并实现一款适用于核安全级dcs系统的代码生成器,不仅有助于打破国外垄断的局面;而且还可以大幅度降低国产核安全级dcs系统的成本,带来巨大的经济效益。Lustre语言是一种同步数据流语言,用于描述功能块图编写的图形化控制逻辑,广泛应用于核安全级dcs系统的应用软件开发。本文将实现一款从Lustre到C语言的代码生成器。主要研究内容包括:首先,结合此代码生成器在核安全级dcs系统中的应用场景,完成了功能需求、测试需求分析,用于指导后续的代码生成器的设计和实现;其次,结合编译原理技术,完成了对代码生成器的总体设计,主要划分为四大功能模块,它们分别完成需求分析中的各功能项;然后,结合总体架构设计,完成对各功能模块的详细设计,并介绍功能模块算法思想和数据结构;最后,在Cygwin环境下结合gcc编译器,对代码生成器的功能进行了测试。测试结果表明,本文实现的代码生成器可以将Lustre程序翻译为C程序,并且C程序经gcc编译后得到的可执行文件运行后能够得到正确的结果。本论文与实际的项目相关联,最终实现了一个从Lustre到C的代码生成器,为后续代码生成器的功能扩展、翻译正确性证明及工程应用奠定了基础。

关键词：核安全级dcs 代码生成器 Lustre语言

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基于MBSE的核安全级dcs系统设计研究

质量与可靠性 2022年第4期 59-66页

作者：彭浩张旭郭兴坤胡清仁武有光中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室四川成都610213

以核安全级分散控制系统(Distribute Control System,dcs)为代表的核电厂仪控设备具有系统架构复杂、实现功能多、可靠性要求高的特点。利用基于模型的系统工程(Model-Based Systems Enginerring,MBSE)的方法,从需求分析、架构设计、详... 详细信息

以核安全级分散控制系统(Distribute Control System,dcs)为代表的核电厂仪控设备具有系统架构复杂、实现功能多、可靠性要求高的特点。利用基于模型的系统工程(Model-Based Systems Enginerring,MBSE)的方法,从需求分析、架构设计、详细设计、系统确认等阶段,使用系统建模语言(Systems Modeling Language,SysML)模型重构核安全级dcs架构及所实现功能的模型。通过将SysML建模软件Rhapsody与其他工业设计软件结合,构建完整流程的自动化设计体系,提高了设计效率和准确率。

关键词： MBSE 核安全级dcs 系统设计

基于EPLAN的核安全级dcs电气设计应用研究

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仪器仪表用户 2023年第2期30卷 86-92页

作者：姚映帆彭浩胡彦亮刘全东杨睿冯诗漫何伟中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室成都610213

通过对比CAD与EPLAN软件,分析了后者在电气设计领域的优势。针对核安全级dcs电气设计的特点,从项目结构设计、原理图分类设计等角度,规划了典型图页的制作规则,具体包括模块配置图、机柜供电图、网络连接图、IO模块接线图等。基于EPLAN... 详细信息

通过对比CAD与EPLAN软件,分析了后者在电气设计领域的优势。针对核安全级dcs电气设计的特点,从项目结构设计、原理图分类设计等角度,规划了典型图页的制作规则,具体包括模块配置图、机柜供电图、网络连接图、IO模块接线图等。基于EPLAN软件及对各类图纸的规范化典型图纸设计,以及其自带的物料清单、装配图生成的功能,提高了制图效率、规范性、准确性。

关键词： EPLAN 核安全级dcs 电气设计

时序数据库在核安全级dcs运维场景中的应用研究

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自动化仪表 2021年第S1期42卷 135-138,147页

作者：吴延群张维睿黄俊杨斌党丽君陈美远中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室四川成都610213

关系型数据库或文件存储存在数据存储和维护成本高、写入吞吐低、查询性能差等问题,难以满足核安全级分布式控制系统(dcs)长期运行时海量数据管理的需求。介绍了核安全级dcs运维场景中远程在线监控系统的组成和作用,从存储容量和访问性... 详细信息

关系型数据库或文件存储存在数据存储和维护成本高、写入吞吐低、查询性能差等问题,难以满足核安全级分布式控制系统(dcs)长期运行时海量数据管理的需求。介绍了核安全级dcs运维场景中远程在线监控系统的组成和作用,从存储容量和访问性能两方面分析了远程在线监控系统对数据存储和访问的应用需求,提出了基于influxDB时序数据库与关系数据库结合的远程在线监控系统解决方案。介绍了基于此解决方案实现的全站运行状态监测、数据统计分析、故障预测与健康管理等数据应用。应用表明,此解决方案可同时支持几十个站点数据的并发写入和存储,且查询性能高、数据扩展应用强,为核安全级dcs运维过程中数据的海量存储、快速访问、高效应用提供了良好的解决方法。

关键词：核电站运维远程监控核安全级dcs 时序数据库关系数据库 influxDB 时间结构合并数据采集

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核安全级应用软件V&V过程体系建设及实践

核动力工程 2018年第2期39卷 62-65页

作者：张磊周良孙永滨梁中起北京广利核系统工程有限公司北京100094

依据我国核安全法规要求,在核安全级应用软件开发过程中,应通过进行一系列的验证与确认(V&V)活动来证明其正确性和安全性。通过对法规标准的研究,结合工程应用经验,明晰V&V管理、工作流程、技术文件和V&V工具4个方面的V&V要求和方法,提... 详细信息

依据我国核安全法规要求,在核安全级应用软件开发过程中,应通过进行一系列的验证与确认(V&V)活动来证明其正确性和安全性。通过对法规标准的研究,结合工程应用经验,明晰V&V管理、工作流程、技术文件和V&V工具4个方面的V&V要求和方法,提出一套适用于核电站安全级dcs应用软件的V&V体系。该体系已经应用在某核电站项目中,保证了软件的质量和项目的成功实施。该体系在后续的华龙一号、AP1000等先进堆型项目中也具有较好的应用前景。

关键词：验证与确认核安全级dcs 应用软件