CEPR全范围模拟机通信方式介绍

邓基杰　卞秀石　杨亮

【摘 要】台山核电全范围模拟机作为国内第一台CEPR模拟机，组成包括多个拥有教员控制功能的平台和实现特定功能的子系统。阐述了集成平台和其他平台及子系统的通信方式，并介绍了各平台和子系统内部通信方式。

【关键词】CEPR；全范围模拟机；通信方式

0 引言

根据国家核安全局的要求，对于新建核电厂，全范围模拟机（FSS）必须在装料前可用并完成操作员的培训和取照考核。CEPR FSS组成复杂，包括多个拥有独立控制功能（教控台）的平台和其他实现特定功能的子系统。所有这些平台和子系统都在ALCES仿真支撑平台统一控制下进行数据和命令传输，实现教员控制、时间同步、运行状态监控、过程数据通信等功能，以实现FSS的正常培训功能。

1 在线运行硬件拓扑图

图1是CEPR FSS在线运行时的系统和设备，包括物理模型服务器、教控台、TXS-SU、数字化仪控仿真系统SPPA-S2000、硬盘台SICS、I/O接口模块、QDS、JDT仿真系统、MCR灯光控制系统以及MCR时钟等设备。

物理模型服务器、教控台、I/O接口模块由法国CORYS供货，SPPA-S2000仿真系统、SICS由德国西门子供货，TXS-SU、QDS由法国AREVA供货，NI JDT由法国DEF供货，CI/BOP JDT由中广核CNPEC供货，灯光控制系统由飞利浦供货。

2 ALICES通信机制

图2是CEPR FSS集成平台ALCIES的通信机制示意图。其通信采用进程、线程、模块化管理。一台服务器或教控台运行1个ALCSPV进程，1个ALCSPV可以运行多个线程，每个线程可以运行多个模块。不同电脑之间的通信通过TCP/IP协议进行，ALCSPV进程内部的通信通过共享内存方式实现。在每个计算周期内，模块的任务执行顺序为：①将数据从共享内存拷出；②运算；③将数据拷进至共享内存。ALICES需要对每个线程和模块进行配置，实现特定功能。

线程配置属性包括计算周期和同步。计算周期定义该线程内所有模块从左到右逐个计算完成的时间。ALICES的教控台画面显示的线程周期为50ms，其他线程周期为100ms。同步定义若某个线程出现延时情况，其他线程是否等待该线程计算完毕再进行下个周期计算。ALICES只有SPPA-S2000平台接口的模块采用非同步功能，保证在物理模型延迟情况下，不影响DCS逻辑控制的运算。

模块配置属性包括取值机制和功能实现。取值机制定义该模块计算是采用上个周期计算的值还是这个周期刚计算完的值。功能实现定义模块实现的具体功能，分为服务器模块和教控台模块2类。服务器模块实现两相流计算、单向流计算、逻辑控制计算、第三方接口通信、教控台控制指令监听等任务；教员台模块实现画面显示、控制指令、日志等控制任务。

集成平台ALICES与其他平台及子系统的通信基于第三方接口，通过不同的协议实现。

3 子系统通信

3.1 SPPA-S2000通信

ALCIES与SPPA-S2000之间的通信通过模型供应商CORYS基于西门子平台的专用接口协议开发的第三方程序实现。图3为SPPA-S2000的通信示意图，CEPR全范围模拟机在PUAT（临时升级测试）前共有80个虚拟AP（AS），运行在2台虚拟AP服务器上。AS的数据发送到PU上的AS通信软件ASR（ASR负责AS和OM690之间的通信，总共6个，每个ASR对应若干个AS），由ASR把数据发送至数据转换软件DKON，DKON再把数据发送至数据处理程序PDV、警报显示次序程序RMA和短期读取程序RSP（Ring Buffer），最后PU把数据传递给每个OT。PU传过来的数据先存在OT的PDV、RMA和RSP上，再传至显示软件VIS；OT使用图形化用户接口程序BED来捕捉管理鼠标键盘的操作，并传至VIS，VIS负责在各显示器上显示正确的画面和数据。

3.2 JDT通信

JDT通信采用ANS.1协议，模型服务器运行ANS.1服务器端，NI和CI/BOP JDT系统各运行1个ANS.1客服端。ANS.1主要实现以下三个功能：①提供JDT系统故障仿真和教控台软件接口；②提供JDT火灾探头仿真和教控台软件接口；③提供JDT系统和DCS仿真平台SPPA-S2000之间的信号传输接口。

对于CI JDT系统，图文工作站、面板和探头功能实现均采用simulation方式。对于NI JDT系统，工作站人机界面（下转第173页）（上接第108页）和面板采用Stimulation方式仿真，探头仿真采用电厂部分真实板卡和开发专用软件实现其功能。板卡主要为Simu1600和WAGO，其中Simu1600实现探头仿真功能，WAGO实现I/O功能。JDT操作员站和消防面板与JDT服务器之间的通信通过JDT系统内部的接口通信程序实现。

3.3 QDS通信

QDS显示来自RPS系统的信号，RPS数据库通过AREVA自行开发的模拟机专用工具CATS将代码移植在模型服务器下运行。QDS供应商开发的QDS SIM客服端软件运行在模型服务器中，其与RPS数据库通过共享内存定期实现数据交换。QDS SIM客服端和服务端通过TCP/IP协议通信，并在TXS SU中通过共享内存的形式，在QDS SIM客服端和QDS服务进程中实现数据通信。QDS-CPU板卡和触摸屏之间通过LLC协议（逻辑链路控制）实现数据通信。

3.4 MCR灯光系统通信

FSS主控室每个灯具镇流器具有唯一地址编码，灯光系统配备专用外部接口设备通过RS232串口协议和模型服务器通信，调光器可以通过模型服务器和控制终端就地（RS485）操作两种方式实现对其控制。调光器通过DALI总线对下游的灯具（镇流器）进行控制，实现灯光系统控制功能。

3.5 SICS仪表通信

FSS SICS仪表通信采用CAN BUS总线技术。CAN IP模块作为1个网关，通过MAC地址进行唯一地址标识，最多能控制网内64个I/O模块（CEPR I/O模块有DI/DO/AO三种），每个I/O模块通过硬拨码的方式在每个网段内实现唯一地址标识，仪表根据不同的功能需求通过硬接线接入相应的I/O模块中。模型服务器通过TCP/IP协议与CAN IP模块通信。

在模型服务器中，有SICS相对应的软盘台，其中定义了各个仪表的地址变量，包括了I/O信号类型、CAN IP网段、该网段内的I/O模块地址、仪表硬接线的I/O接口地址，这些组成了每个SICS仪表信号唯一的mapping地址。

3.6 MCR时钟通信

MCR 时钟通过RS232串口连接至模型服务器，实现初始化和同步功能。

4 结束语

CEPR FSS自2014年8月份正式投入使用以来，通信正常稳定，有效支持了学员培训、RO/SRO考试、程序验证、现场调试等工作。掌握ALICES本身及第三方接口协议的通信方式，可以快速解决由于通信问题导致模拟机发生的故障，是保障FSS可用率的条件之一，也是将来进行FSS功能升级和技术改造的基础。

【参考文献】

[1]CORYS，CEPR TAISHAN Nuclear Power Project FSS Software Installation and Maintenance Manual[Z].

[2]Siemens，Internal_structure_OM690_en_v1.1[Z].

[责任编辑：张涛]