核电数字化方案中挂牌功能的研究及改进

来源：筏尚旅游网

第26卷第2期2019年2月仪器仪表用户INSTRUMENTATION

Vol.262019 No.2

核电数字化方案中挂牌功能的研究及改进

刘娜，李颖，白江斌

（中国核电工程有限公司，北京 100840）

摘要：目前国内数字化核电事业正在高速发展，鉴于DCS具有模拟量控制系统无法比拟的优越性，其在核电站的应用越来越广泛。目前国内在建的百万级核电仪控系统均采用的全数字化DCS系统。数字化方案中的挂牌功能让操纵员或维修人员通过DCS人机接口实现对设备的挂牌操作。本文以中核集团承建的方家山项目为背景，重点介绍了该项目挂牌功能的详细方案，同时也提出了方案中存在的问题及改进建议。关键词：核电站；DCS；挂牌功能

DOI:10.3969/j.issn.1671-1041.2019.02.019

中图分类号：TL362 文献标志码：A

文章编号：1671-1041(2019)02-0070-04

Research and Improvement of Listing Function in Nuclear

Power Digitalization Scheme

Liu Na, Li Ying, Bai Jiangbin

（China Nuclear Power Engineering CO.,LTD.,Beijing,100840,China）

Abstract：At present, the domestic digital nuclear power industry is developing at a high speed, in view of DCs has the ad-vantages that analog control system can not be compared, its application in nuclear power plants is more and more extensive. At present, the fully digital DCS system is used in the millions nuclear power instrument control system under construction in China. The listing function in the digital scheme allows the manipulator or maintenance personnel to realize the listing operation of the equipment through the DCS man-machine interface. This paper focuses on the detailed scheme of the listed function of the project, and also puts forward the problems existing in the scheme and suggestions for improvement in the background of the Fang Shan project built by the China Nuclear Group.

Key words：nuclear power plant；DCS；listing function

0 引言

方家山核电项目采用的是全数字化DCS系统，主要由安全级TRICON平台、非安全级I/A平台和ADACS_N平台3部分组成。TRICON和I/A平台由英国INVENSYS公司设计实现。ADACS_N平台由法国ATOS公司设计实现，作为DCS的二层，即操作和信息管理层，承担着核电厂的数字化监控任务，负责机组的运行和管理，是实现电厂监控的主要人机接口。挂牌功能是ADACS_N系统中一个重要功能。

1 挂牌功能设计的必要性

以往核电站的DCS中并没有挂牌功能，如需要对设备进行检查或维修，一般通过行政方法来实现，如用专用笔记本记录，每一值开始工作时都要检查并记录，这样可能带来一定的安全风险：

行政管理易造成遗漏和错误，较难结合DCS进行统一管理。如操纵员进行检修前，在专用笔记本上开了工作票并记录了挂牌操作，但未在计算机化的人机界面中标识，下一值工作后可能误认为该设备未挂牌而进行其他操作。

收稿日期：2018-11-20

作者简介：刘娜（1985-），女，河北人，硕士研究生，研究方向：核电仪控系统设计。

很难实现单个设备多次挂牌的工作票管理。如单个设备涉及多个试验且实施者不同，当某个操纵员完成试验后误认为涉及的试验全部完成，进行摘牌并记录。而实际上该设备还涉及其他试验，不能摘牌。下一值工作后可能误认为该设备处于正常状态而进行其他操作。

很难实现一个工作票包含多个设备挂牌的管理。如一个试验涉及到多个设备时需要同时对多个设备挂牌，当操纵员对某个设备试验前，在专用笔记本上进行挂牌，但试验完成后未摘牌，下一值工作后误认为该设备还在试验中，会忽略该设备的状态信息及报警信息。

因此，将挂牌功能纳入DCS二层功能进行统一管理是非常有必要的。本文以方家山项目为背景，详细介绍挂牌功能的设计方案，并提出方案中存在的问题及改进建议。

在弹出的操作面板中点击挂牌按钮并填写相关信息为设备挂牌。

4）批量挂牌

该功能主要在需要挂牌的设备较多时应用，操纵员在DCS主画面的功能菜单中点击挂牌专用菜单，选择新建，进入到挂牌专用界面进行挂牌操作。

5）挂牌修改

此功能主要在挂牌信息记录错误或需要变更挂牌信息时应用。

6）挂牌查询

对已挂牌的设备生成列表进行显示。操纵员可以按系统、设备编码、票号查询挂牌信息。

7）摘牌

对已完成挂牌任务的设备进行摘牌，使设备恢复正常状态。

对于单个设备的摘牌，可以通过设备操作面板上的摘牌按钮进行摘牌。

对于批量设备的摘牌，可以从挂牌专用菜单中浏览或列表子菜单进入相应界面，通过票号进入相应的批量挂牌界面进行摘牌。

8）挂牌日志

建立专用挂牌日志供日后查询，记录挂牌时间、相应的系统描述、挂牌操作的工作站名、用户权限或操纵员名称、摘牌时间。

2 挂牌功能简介

挂牌功能主要针对主控室DCS中可操作的工艺设备。当某些设备发生故障或处于特殊工况时，维修人员需要对这些设备进行挂牌，挂牌设备的状态显示区别于正常设备，这样操纵员或维修人员对处于挂牌的设备一目了然，从而减少人因失误，降低安全风险。

挂牌功能的主要目的是提供操纵员或维修人员在DCS人机接口中对设备进行挂牌管理的方法。具有挂牌权限的操纵员通过设备的操作菜单或者专用挂牌菜单进行操作，实现对系统画面中的设备进行挂牌标识。挂牌功能属于DCS二层，对零层和一层没有影响。无论操纵员或维修人员是否具有挂牌权限，都可以在所有工作站上浏览每个工作票的挂牌信息。

挂牌功能主要由单个设备挂牌、批量挂牌、挂牌修改、挂牌查询、摘牌、挂牌日志等组成。

1）挂牌分类

根据方家山核电站的挂牌需求，挂牌主要分为两类，两类操作牌在系统画面中区别显示。

一类为禁止操作牌，与行政隔离、运行隔离相关。该类挂牌将禁止在DCS二层对已挂牌的设备进行其他操作，如操纵员试图操作应给出禁止的提示信息。对于该类挂牌设备的操作需在摘牌之后进行。

一类为不闭锁二层命令的牌，划分为设备缺陷牌、临时变更牌、试验牌，也可自定义牌。该类挂牌虽不闭锁对设备的操作命令，但在操纵员进行操作时需提示该设备处于挂牌状态。

2）挂牌功能入口

在DCS主画面的页眉中设计挂牌专用菜单，并在挂牌主界面中设计有新增、修改、浏览及列表4个按钮。同时，在设备的操作面板中设计有挂牌、摘牌及修改等按钮。

3）单个设备挂牌

该功能主要在需要挂牌的设备较少时应用，操纵员在系统画面中找到需要挂牌的设备，调出设备的操作面板，

3 挂牌功能人机接口及操作方法

3.1 挂牌设备状态显示

已挂牌的设备在画面中的状态指示区别于正常设备。非禁止操作牌在设备上方出现“TAG”标识，禁止操作牌在设备上方出现的“TAG”标识并给“TAG”标识加一个实线边框。操纵员、维修人员及隔离办具有挂牌权限的相关人员通过画面上设备的状态看出哪些设备在挂牌状态，也可区分出是否为禁止操作牌。

挂牌操作可以通过以下两个方法实现：

3.2 通过设备操作面板

在系统画面中调出设备操作面板，在弹出的操作面板中进行挂牌操作。设备操作面板中关于挂牌功能设置了3个按钮，分别为TAG ON，TAG MOD，TAG OFF。该种方法只能对一个设备进行挂牌操作，单个设备挂牌操作流程如图1所示。

TAG ON按钮用于挂牌操作，点击按钮后进入到设置菜单，首先要命名工作票，然后详细设置工作票起始时间、预计关闭时间、挂牌类型、操纵员用户名和相关信息、设备状态。完成设置后，画面中该设备上方会出现“TAG”标识，表示该设备已被挂牌。

TAG MOD按钮用于挂牌修改，点击按钮后进入修改面板，可以看到该设备所有工作票的挂牌信息，可以对挂牌

图1 单个设备挂牌操作流程

Fig.1 Single device listing operation flow

设备的信息、状态以及挂牌人员进行修改，但其他信息不能修改。如需修改挂牌类型，只能对该设备进行摘牌后再次挂牌才能实现修改挂牌类型的操作。

TAG OFF按钮用于摘牌操作，点击按钮后进入摘牌界面，可以看到该设备所有工作票的挂牌信息，操纵员首先选择要摘的牌，然后进行摘牌操作，摘牌操作完成后对应工作票的挂牌信息将在该面板中消失。摘牌操作每次只能摘一个牌，当所有挂牌被摘除后，设备上方的“TAG”标识就会消失，设备恢复正常状态。

的挂牌界面后可以对相应的工作票信息进行查看。

LIST按钮用于列出目前所有的工作票清单，从列表中选中某个工作票后，可以对该工作票的挂牌信息进行修改和浏览。

4 问题及改进方法

虽然该项目的挂牌方案能够实现运行人员或维修人员对设备进行挂牌的功能，基本满足了运行维护的要求，但还存在一些问题[3]。

一方面，单个设备挂牌和批量挂牌是两种不同的操作面板，实现的功能却是相同的，这样操纵员进行挂牌操作时可能会混淆两种挂牌操作面板。

改进方法：只保留批量挂牌的操作面板，即点击设备操作面板上的挂牌按钮后，也弹出批量挂牌的操作面板（如图2所示），此时可以只对单个设备进行挂牌，并且当从设备操作面板上弹出挂牌操作面板时，该设备应该默认出现在要挂牌的设备清单中，直接对该设备进行挂牌操作，操作完成后画面中设备上方同样出现TAG标识。同时在该操作面板上，可以直接进行摘牌操作和修改。这样就大大减少了挂牌操作的繁琐性，使操纵员更加清晰明了地进行挂牌操作，也可以对错误的挂牌操作直接进行修改[2]。

另一方面，挂牌功能专用主界面的操作步骤繁琐，如图2所示。从图中可以看出，当进行MODIFY和VIEW操

3.3 通过挂牌专用画面

在DCS主画面的页眉中点击挂牌专用菜单，进入挂牌功能专用主界面进行相关的挂牌和摘牌操作。挂牌功能专用主界面中有4个按钮，分别是NEW，MODIFY，VIEW，LIST。批量挂牌操作流程如图2所示。

NEW按钮用于新建挂牌操作，点击该按钮进入到详细的挂牌专用功能界面，该界面既可以对一个设备进行挂牌和摘牌，也可以对多个设备进行批量挂牌和摘牌操作，而设备的操作面板只能对单个设备进行挂牌和摘牌。

MODIFY按钮用于挂牌修改，点击该按钮输入相应工作票号后可进入到相应的修改界面，但是只能对挂牌设备的信息、状态以及挂牌人员姓名进行修改，其他信息不能修改。

VIEW按钮用于浏览挂牌信息，通过该按钮进入到相应

图2 批量挂牌操作流程Fig.2 Bulk listing operation flow

作的时候，需要输入详细的工作票号才能进行后续相应的操作，这样就要求操纵员或者维修人员必须先查询工作票号。其实在进入LIST功能后也可进行相关操作，并且可以直接在清单中选择工作票后进行操作，不需要查询和输入工作票号。当需要摘牌时挂牌功能专用主界面中没有专门按钮进入摘牌功能。MODIFY功能只能对设备信息和状态进行修改，其他信息无法修改。

改进方法：首先可以把挂牌功能专用主界面中的MODIFY和VIEW删除，只保留NEW和LIST，MODIFY按钮设置在LIST下一级面板中，并在LIST面板中增加搜索工作票的功能；其次对于挂牌信息的浏览，应该是通过系统的权限管理来实现，而不应该由挂牌功能专用主界面里的操作来实现；另外，建议把挂牌和摘牌的操作权限释放到MODIFY功能中，这样既解决了在挂牌功能专用主界面中没有摘牌操作按钮的问题，也进一步简化了操作流程，使操纵员的操作更简便，减轻了操纵员的精神负担和劳动强度，从而降低误操作的可能性，提高运行安全性。

最后一方面，虽然在挂牌步骤中进行了工作票的开始和预计结束时间的设置，但结束时间到时并没有任何警告

信息，只在日志中有记录。

改进方法：当预计结束时间到时，应弹出提示信息，确认后自动进入该工作票的挂牌功能界面，此时可对该工作票进行摘牌操作或者修改预计结束时间。这样操纵员或运行人员能够对工作票及时进行摘牌和修改的操作，也能够更加全面掌控工作票的状态。

5 结束语

本文针对方家山核电项目DCS中的挂牌功能进行了详细介绍，并提出了挂牌方案中存在的问题及改进建议，在提高了操纵员对电厂操作便捷性和安全性的同时，也进一步完善了DCS二层功能。本文中所提出的挂牌功能及其改进建议，对于后续各个核电项目都具有一定的借鉴意义。

参考文献：

[1]Damien BOUSSARD. Tagging function.[Z].2011.

[2]Human-System Interface Design Review Guidelines[Z].2002.[3]王远兵.核电厂数字化安全系统人机接口设计研究[J].核动力工

程,2003,24(5):482-485.

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