[发明专利]一种用于DCS现场控制站系统诊断的独立测试链路

说明书

技术领域

本发明涉及工业控制领域，具体涉及一种对核电站DCS现场控制站系统进行诊断的安全性测试系统。

背景技术

在DCS系统中，与工控机连接的现场控制站起着核心数据处理的功能，现场控制站主要包括2部分，主控单元和输入输出模块（IO模块）,其中IO模块完成现场信号的采集和输出（包括模拟量和数字量），主控单元是现场控制站的核心部分，完成数据的处理、运算及系统的配置、管理等功能。主控单元和IO模块的数据交互主要通过总线的方式实现。现场控制站除了正常数据的采集和输出功能外，为了保证系统的可靠运行，工控机还要对主控单元和IO模块进行测试，以确定系统是否正常。测试链路往往不是时时刻刻都在传输数据，而是在需要的时候进行测试命令的传输。传统的基于微处理器实现的现场控制站中，测试功能和主控单元与IO模块的数据采集和输出都是基于同一条数据通信网络实现的。如国内的和利时产品，法国AREVA的产品，其内部都是只有一条IO总线，用于传输各类数据。而在核电某些场合，要求安全功能和辅助功能需要独立实现，以确保安全功能的正常运行，如做不到功能独立，则辅助功能需按照安全功能要求开发，但这会极大的增加成本。不这样做的话，传统的基于微处理器实现的现场控制站中的测试功能任何一个环节发生故障时，故障会发生蔓延，进而影响正常的IO数据采集和输出，造成较为严重的后果；另外，测试功能和IO数据采集功能在同一个链路上实现，极大增加了该链路的网络负荷，网络负荷高，会造成处理的复杂度增加，从而降低系统整体的可靠性。此外，基本CPU系统架构的DCS系统要想真正实现测试功能和正常数据采集功能分开，还需要利用双CPU架构，同时需要两套软件做支撑，开发成本非常高。

发明内容

为解决现有技术中核电站DCS现场控制站系统诊断的测试链路与正常数据采集之间相互影响的问题，本发明提供一种用于DCS现场控制站系统诊断的独立测试链路，具体方案如下：一种用于DCS现场控制站系统诊断的独立测试链路，包括与工控机连接的主控单元，与主控单元连接的用于采集现场信号的IO模块，其特征在于，所述主控单元和IO模块之间连接有独立的数据通信链路、冗余数据通信链路和测试链路，其中主控单元和IO模块分别通过各自的FPGA模块控制各链路独立运行。

为实现电气隔离：所述数据通信链路、冗余数据通信链路和测试链路由分别设置在主控单元和IO模块上的RS485收发器进行连接。

为提高测试链路的独立性：所述FPGA模块内部采用独立电路模块控制测试链路的运行。

优选为：所述主控单元上的FPGA模块还连接有配置IC1、EEPROM1、CPLD1、时钟晶振1及连接工控机的，其中CPLD1还分别与看门狗电路1和时钟晶振1连接；

所述IO模块上的FPGA模块还连接有配置IC2、EEPROM2、CPLD2、时钟晶振2及连接现场信号的通道电路，其中CPLD2还连接有看门狗2和时钟晶振2。

为实现数据链路和测试链路的独立运行：所述主控单元的FPGA模块内部设置有数据处理单元、测试管理单元、控制FPGA模块连接部件的控制单元和故障报警单元，其中：

所述数据处理单元包括算法逻辑模块、数据仲裁模块1和分别处理数据通信链路和冗余数据通信链路且依次连接的链路层处理模块1、应用层处理模块1、数据存取整理模块1，其中算法逻辑模块与数据仲裁模块1连接，数据仲裁模块1分别与两个数据存取整理模块1连接，数据处理单元还设置有在数据通信链路和冗余数据通信链路出现故障时进行处理的数据故障处理模块1；

所述测试管理单元包括依次与测试链路连接的链路层处理模块2、应用层处理模块2、数据存取整理模块2和数据解析校验处理模块1，测试管理单元还设置有在测试链路出现故障时进行处理的测试故障处理模块1；

控制单元1包括配置IC接口1、EEPROM接口1、时钟晶振处理模块1和CPLD接口1。

为实现数据链路和测试链路的独立运行：所述IO模块的FPGA模块内部设置有控制通电电路的输入输出处理模块、数据处理单元、测试管理单元、控制FPGA模块连接部件的控制单元和故障报警单元2，其中：