本发明属于核过程控制系统运行维护领域，具体涉及一种压水堆核电厂核级数字化仪控系统运行维护方法。
背景技术：
核级数字化仪控系统(以下称kcs)是核电厂数字化仪控系统中重要的安全系统，其主要功能是在异常工况或事故工况下，通过停堆和(或)启动专设安全设施，以防止或减轻堆芯和冷却剂系统部件的损坏，保护三大核安全屏障的完整性，避免引起放射性物质大量逸出，保护核电厂周围环境不受污染以及人员的安全。
kcs系统投入运行后需要对其进行控制组态核查、逻辑功能定期试验、临时控制变更实施及撤销等运行维护工作，特别是根据核电相关法规和导则要求，为保证核级数字化仪控系统的可靠性，需要对其逻辑功能进行定期试验。一般工程上，鉴于kcs系统自身具有有较强的系统自检功能，因此，未设计专门的试验装置对其实施逻辑功能试验。然而，实际上kcs系统自检并不能完整覆盖软件逻辑状态的诊断，以及对于系统内部存在的信号硬接线无法进行检查，因此仍需要针对kcs逻辑功能定期试验开发试验装置，以实现对kcs逻辑功能的完整验证。
传统的kcs系统控制组态核查,通常采用人工手动方式，对于控制组态版本进行检查,每次均需要对上百个分组态逐项进行人工检查并比对，有耗费时间、耗费人力及易人因失误的缺点。
对于机组上下行过程中实施和撤销的临时控制变更工作，每次均需要多人逐一进行信号点的强制操作，信号量较多且均为重要的反应堆保护信号，易产生人因失误导致重要设备误动作的风险。
对于逻辑功能定期试验，传统试验方式为采用手动注入电信号和采集反馈信号并判断试验结果的方式。传统试验方式需要大量的信号源及人力支持，频繁插拔测试电缆或切换试验开关，且用时较长，而大修期间执行窗口有限，短时间的密集人力的复杂工作，为工作带来了较大的风险。
上述运行维护工作，均存在工作风险高、人工操作量大、自动化水平低、易出错等问题，耗时耗力的同时给机组的运行带来较大安全风险。针对以上问题，亟需研制一种专门针对核级数字化仪控系统运行维护的方法，使得系统运行维护工作的实施更加安全、快速、便捷、高效。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是研发一种专门针对核级数字化仪控系统运行维护的方法，实现控制组态核查、临时控制变更实施的自动执行，以及kcs逻辑功能的定期检测，确保kcs可靠运行。同时该装置需要具备安全性、便携性、易用性、快速性的特点。
为了实现这一目的，本发明采取的技术方案是：
一种压水堆核电厂核级数字化仪控系统运行维护方法，包括以下步骤：
一、确定应用系统
该压水堆核电厂核级数字化仪控系统运行维护方法应用于核级数字化控制系统中，核级数字化控制系统分为两部分：(1)参与停堆保护信号处理的四个通道，每个通道含两个停堆子组；(2)参与专设安全设施驱动的两个列，每个列包含两个专设逻辑处理子组和一个专设数据处理子组；
上述四个通道和两个列按照功能划分为14个子组，每个子组由一个主控制器和若干拓展控制器组成；每个子组内的通讯以及子组间的通讯采用硬接线和光纤的形式实现；
二、确定该方法的具体功能及实现过程
(2.1)通过人机接口模块为运行维护人员提供人机交互界面，将所有运行维护工作集中在一台试验专用电脑上完成；具体包括如下三个功能：控制组态核查、临时控制变更实施与解除、逻辑功能试验；
(2.1.1)控制组态核查功能通过如下①～⑦实现：
①控制组态导入-工作对象选择：通过人机接口模块分别选择要执行检查的组态；
②控制组态导入-实际组态导入：步骤(2.1.1)①中选择的每个控制组态对应着不同的ip地址，利用人机接口模块通过ip寻找对应的实际组态信息图形化控制组态，并将信息读取，导入进人机接口模块；
③检查项选择-分项选择：通过人机接口模块，对控制组态核查的各个分项目进行选择；
④检查项选择-被比较状态导入：人机接口模块通过步骤(2.1.1)③中选择的各分项的编号寻址，自动将系统设定的预期状态导入；
⑤启动检查-生成差异：首先将步骤(2.1.1)②导入的实际组态信息图形化控制组态转换成结构化文本语言格式，与步骤(2.1.1)④中导入的预期状态进行比对，生成比对差异文件；
⑥启动检查-判断差异：通过预先设定的比对规则，将步骤(2.1.1)⑤中得到的比对差异文件中的比对差异信息进行分类并通过不同颜色显示，汇总出整体判断结果及统计；
⑦结果生成-报告生成：通过步骤(2.1.1)⑥中得到的判断结果及统计，生成比对报告；
(2.1.2)临时控制变更实施与解除
(2.1.2.1)临时控制变更实施功能通过如下①～⑤实现：
①控制模式改变：针对不同的变更，选择14个控制器中涉及临时控制变更的部分，将其控制器模式切换到program模式；
②选择变更脚本：在装置的操作页面中选择要实施的临时控制变更脚本，将脚本导入执行程序；
③初始状态检查：装置检查控制器状态及变量状态，并与预期值进行比较，给出判断；
若与预期值一致，则继续进行临时控制变更的实施；
若与预期值不一致，则给出提示信息，结束此次流程，待找到原因重新预制初始状态后进行实施；
④初始信号记录：装置根据脚本读取系统内的变量初始值，并进行记录；
⑤变更实施：装置通过脚本，首先将变量置于手动状态，然后给予变量预期的赋值，最后读取并记录实施后变量状态并更新软件界面中的已实施变更的变量清单；
(2.1.2.2)临时控制变更解除功能通过如下①～⑤实现：
①控制模式改变：将控制器切换到编程program模式；针对不同的变更，选择14个控制器中涉及临时控制变更的部分，将其控制器模式切换到program模式；
②选择变更脚本：选择要解除的临时控制变更脚本，将脚本导入执行程序；
③初始信号记录：根据脚本读取系统内的变量初始值，并进行记录；
④初始状态检查：检查控制器状态及变量状态，并与预期值进行比较，给出判断；
若与预期值一致，则继续进行临时控制变更的解除；
若与预期值不一致，则给出提示信息，结束此次流程，待找到原因重新预制初始状态后进行解除；
⑤变更解除：通过脚本将变量置于自动状态，然后读取并记录解除后变量状态并更新软件界面中的已解除变更的变量清单；
(2.1.3)逻辑功能试验功能通过如下①～⑧实现：
①控制器模式选择：针对不同的试验逻辑，将对应的控制器模式切换到program模式；
②控制器选择：选择执行试验的指定控制器，选中控制器初始化、执行、回复脚本；
③试验前系统状态自动化检查：运行kcs系统检查脚本，通过读取kcs系统内的变量当前值，与脚本中预设的试验初始条件值进行比较，如一致则满足试验条件，进行下一步；
否则报错并提示不满足试验条件的变量；
操作人员对提示的不满足试验条件的变量进行核查、处理，直至试验条件满足；
④一键初始化试验状态：通过运行初始化脚本，该初始化脚本执行后，实现两个功能：
一是闭锁kcs系统控制器内的输出信号，将控制回路与现场设备进行隔离，保证整个试验过程中，不误触发保护信号，避免造成安全级设备误动作；
二是自动化的将kcs系统试验相关变量值设置为脚本文件预先设定的特定状态，满足后续试验信号的初始化需求；
⑤执行试验脚本：根据保护系统的功能划分为子组，子组内划分功能模块，执行模式分两种：
一种为子组内单个功能试验；
一种是可选功能试验自动化批量执行，通过选择需要的试验脚本，实现子组内多个功能脚本验证；
⑥试验过程控制：试验过程中，自动化运行脚本，并通过通讯信号改变相关变量，自动化的收集试验结果，并与期望值进行比较，如试验通过，则提示该脚本运行成功，软件自动化的复位信号到初始状态，并进行下一组功能脚本试验；
如在某组功能试验脚本过程中，试验结果不正确，则终止试验，并将系统恢复到初始状态，同时给出试验过程中出现异常的信号；
整个试验过程的记录以log文件的形式记录，用于试验人员分析试验过程和故障原因；
⑦自动化的进行系统恢复：试验结束后，通过运行系统恢复脚本，恢复控制器中由于初始化而产生的信号闭锁，将控制器中所有的信号状态恢复到试验前的状态；
⑧打印记录：一个子组对应的所有脚本执行结果均为“通过”代表当前子组逻辑功能试验通过；
14个子组逻辑功能试验通过代表kcs逻辑功能试验完成；
试验结果按照规定格式打印输出，作为试验报告文件的一部分进行存档；
(2.2)通过专用通讯协议实现对核级数字化控制系统的全类型变量控制，通过模块及脚本实现对kcs系统的运行维护工作；
(2.3)kcs系统配置信息和运行维护工作内容采用系统设定的格式编制成数据与脚本文件，执行这些数据和脚本文件完成指定的运行维护功能；
(2.4)数据与脚本文件执行过程中，生成一份日志文件，日志文件包含数据和脚本文件中每一条可执行命令的所有状态信息。
进一步的，如上所述的一种压水堆核电厂核级数字化仪控系统运行维护方法，步骤(2.1.1)③中，控制组态核查的各个分项目包括逻辑、版本、扫描时间，运行状态。
进一步的，如上所述的一种压水堆核电厂核级数字化仪控系统运行维护方法，步骤(2.1.1)⑥中，比对差异信息的分类包括重要差异、小差异。
进一步的，如上所述的一种压水堆核电厂核级数字化仪控系统运行维护方法，步骤(2.1.1)⑦中，报告中包括整体判断结果、差异统计和详细差异项。
进一步的，如上所述的一种压水堆核电厂核级数字化仪控系统运行维护方法，步骤(2.1.1)⑦中，详细差异项具体包括软件版本差异、程序版本差异、信号点增减数量、逻辑增减数量及改动量。
进一步的，如上所述的一种压水堆核电厂核级数字化仪控系统运行维护方法，步骤(2.1.2)中，临时控制变更实施与解除的控制变更采用ascii格式编制成脚本文件；(2.3)kcs系统配置信息和运行维护工作内容采用ascii格式编制成数据与脚本文件，执行这些数据和脚本文件完成指定的运行维护功能。
进一步的，如上所述的一种压水堆核电厂核级数字化仪控系统运行维护方法，步骤(2.1.3)中，逻辑功能试验脚本分为停堆逻辑试验、专设逻辑试验、硬接线检查；停堆逻辑试验验证停堆逻辑的正确性；专设逻辑试验验证专设逻辑的正确性；硬接线检查对kcs系统机柜之间的硬接线进行连接正确性检查。
进一步的，如上所述的一种压水堆核电厂核级数字化仪控系统运行维护方法，步骤(2.4)中，所有状态信息包括脚本的执行和停止、数据读/写状态、变量数值、实际与预期的比较结果。
本发明技术方案的显著效果在于：
(1)采用网络通讯协议实现信号注入、信号采集及实施系统状态转换。网络协议方式注入和采集信号不存在精度漂移，可从根本上避免试验误差，且避免人员插拔信号电缆和切换试验开关带来的人因失误风险。
(2)人机界面简单、脚本可读性强、脚本可以较方便地进行二次开发，能够充分规避运行维护工作引入的人因失误风险。
(3)结果自动生成。数据和脚本的执行过程生成日志文件，工作结果自动生成并给出结论。实现运行维护工作的自动、便捷、高效，解放大量的人力及时间。
(4)完全验证了kcs的内部逻辑和硬接线连接，确保了kcs的可用性。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明技术方案进行详细说明。
本发明一种压水堆核电厂核级数字化仪控系统运行维护方法，包括以下步骤：
一、确定应用系统
该压水堆核电厂核级数字化仪控系统运行维护方法应用于核级数字化控制系统中，核级数字化控制系统分为两部分：(1)参与停堆保护信号处理的四个通道，每个通道含两个停堆子组；(2)参与专设安全设施驱动的两个列，每个列包含两个专设逻辑处理子组和一个专设数据处理子组；
上述四个通道和两个列按照功能划分为14个子组，每个子组由一个主控制器和若干拓展控制器组成；每个子组内的通讯以及子组间的通讯采用硬接线和光纤的形式实现；
二、确定该方法的具体功能及实现过程
(2.1)通过人机接口模块为运行维护人员提供人机交互界面，将所有运行维护工作集中在一台试验专用电脑上完成；具体包括如下三个功能：控制组态核查、临时控制变更实施与解除、逻辑功能试验；
(2.1.1)控制组态核查功能通过如下①～⑦实现：
①控制组态导入-工作对象选择：通过人机接口模块分别选择要执行检查的组态；
②控制组态导入-实际组态导入：步骤(2.1.1)①中选择的每个控制组态对应着不同的ip地址，利用人机接口模块通过ip寻找对应的实际组态信息图形化控制组态，并将信息读取，导入进人机接口模块；
③检查项选择-分项选择：通过人机接口模块，对控制组态核查的各个分项目进行选择；
本实施例中，控制组态核查的各个分项目包括逻辑、版本、扫描时间，运行状态。
④检查项选择-被比较状态导入：人机接口模块通过步骤(2.1.1)③中选择的各分项的编号寻址，自动将系统设定的预期状态导入；
⑤启动检查-生成差异：首先将步骤(2.1.1)②导入的实际组态信息图形化控制组态转换成结构化文本语言格式，与步骤(2.1.1)④中导入的预期状态进行比对，生成比对差异文件；
⑥启动检查-判断差异：通过预先设定的比对规则，将步骤(2.1.1)⑤中得到的比对差异文件中的比对差异信息进行分类并通过不同颜色显示，汇总出整体判断结果及统计；
本实施例中，比对差异信息的分类包括重要差异、小差异。
⑦结果生成-报告生成：通过步骤(2.1.1)⑥中得到的判断结果及统计，生成比对报告；
本实施例中，报告中包括整体判断结果、差异统计和详细差异项。详细差异项具体包括软件版本差异、程序版本差异、信号点增减数量、逻辑增减数量及改动量。
(2.1.2)临时控制变更实施与解除
(2.1.2.1)临时控制变更实施功能通过如下①～⑤实现：
①控制模式改变：针对不同的变更，选择14个控制器中涉及临时控制变更的部分，将其控制器模式切换到program模式；
②选择变更脚本：在装置的操作页面中选择要实施的临时控制变更脚本，将脚本导入执行程序；
③初始状态检查：装置检查控制器状态及变量状态，并与预期值进行比较，给出判断；
若与预期值一致，则继续进行临时控制变更的实施；
若与预期值不一致，则给出提示信息，结束此次流程，待找到原因重新预制初始状态后进行实施；
④初始信号记录：装置根据脚本读取系统内的变量初始值，并进行记录；
⑤变更实施：装置通过脚本，首先将变量置于手动状态，然后给予变量预期的赋值，最后读取并记录实施后变量状态并更新软件界面中的已实施变更的变量清单；
(2.1.2.2)临时控制变更解除功能通过如下①～⑤实现：
本实施例中，临时控制变更实施与解除的控制变更采用ascii格式编制成脚本文件；
①控制模式改变：将控制器切换到编程program模式；针对不同的变更，选择14个控制器中涉及临时控制变更的部分，将其控制器模式切换到program模式；
②选择变更脚本：选择要解除的临时控制变更脚本，将脚本导入执行程序；
③初始信号记录：根据脚本读取系统内的变量初始值，并进行记录；
④初始状态检查：检查控制器状态及变量状态，并与预期值进行比较，给出判断；
若与预期值一致，则继续进行临时控制变更的解除；
若与预期值不一致，则给出提示信息，结束此次流程，待找到原因重新预制初始状态后进行解除；
⑤变更解除：通过脚本将变量置于自动状态，然后读取并记录解除后变量状态并更新软件界面中的已解除变更的变量清单；
(2.1.3)逻辑功能试验功能通过如下①～⑧实现：
本实施例中，逻辑功能试验脚本分为停堆逻辑试验、专设逻辑试验、硬接线检查；停堆逻辑试验验证停堆逻辑的正确性；专设逻辑试验验证专设逻辑的正确性；硬接线检查对kcs系统机柜之间的硬接线进行连接正确性检查。
①控制器模式选择：针对不同的试验逻辑，将对应的控制器模式切换到program模式；
②控制器选择：选择执行试验的指定控制器，选中控制器初始化、执行、回复脚本；
③试验前系统状态自动化检查：运行kcs系统检查脚本，通过读取kcs系统内的变量当前值，与脚本中预设的试验初始条件值进行比较，如一致则满足试验条件，进行下一步；
否则报错并提示不满足试验条件的变量；
操作人员对提示的不满足试验条件的变量进行核查、处理，直至试验条件满足；
④一键初始化试验状态：通过运行初始化脚本，该初始化脚本执行后，实现两个功能：
一是闭锁kcs系统控制器内的输出信号，将控制回路与现场设备进行隔离，保证整个试验过程中，不误触发保护信号，避免造成安全级设备误动作；
二是自动化的将kcs系统试验相关变量值设置为脚本文件预先设定的特定状态，满足后续试验信号的初始化需求；
⑤执行试验脚本：根据保护系统的功能划分为子组，子组内划分功能模块，执行模式分两种：
一种为子组内单个功能试验；
一种是可选功能试验自动化批量执行，通过选择需要的试验脚本，实现子组内多个功能脚本验证；
⑥试验过程控制：试验过程中，自动化运行脚本，并通过通讯信号改变相关变量，自动化的收集试验结果，并与期望值进行比较，如试验通过，则提示该脚本运行成功，软件自动化的复位信号到初始状态，并进行下一组功能脚本试验；
如在某组功能试验脚本过程中，试验结果不正确，则终止试验，并将系统恢复到初始状态，同时给出试验过程中出现异常的信号；
整个试验过程的记录以log文件的形式记录，用于试验人员分析试验过程和故障原因；
⑦自动化的进行系统恢复：试验结束后，通过运行系统恢复脚本，恢复控制器中由于初始化而产生的信号闭锁，将控制器中所有的信号状态恢复到试验前的状态；
⑧打印记录：一个子组对应的所有脚本执行结果均为“通过”代表当前子组逻辑功能试验通过；
14个子组逻辑功能试验通过代表kcs逻辑功能试验完成；
试验结果按照规定格式打印输出，作为试验报告文件的一部分进行存档；
(2.2)通过专用通讯协议实现对核级数字化控制系统的全类型变量控制，通过模块及脚本实现对kcs系统的运行维护工作；
(2.3)kcs系统配置信息和运行维护工作内容采用系统设定的ascii格式编制成数据与脚本文件，执行这些数据和脚本文件完成指定的运行维护功能；
(2.4)数据与脚本文件执行过程中，生成一份日志文件，日志文件包含数据和脚本文件中每一条可执行命令的所有状态信息。
所有状态信息包括脚本的执行和停止、数据读/写状态、变量数值、实际与预期的比较结果。
本方法用于压水堆核电厂核级数字化仪控系统(kcs系统)运行维护工作，可靠性高，自动化程度高，可快速、有效的判断kcs的可靠性，探测故障和检查保护系统可运行性，保障机组安全稳定运行。在未采用本专利所述技术路线的情况下，以逻辑功能试验为例，实施需要人工注入模拟量信号，人工收集反馈信号并进行人工对比，最少需要六名工程师及六台工程师站同时工作，试验窗口最少需要一周，人力和时间成本较高，自动化水平低。本专利提及的方案所需资源为一名工程师、一套专用试验装置，完成全部逻辑试验所需工期仅为一天。
本方法操作简单，选择功能模块及脚本，程序便可自动执行相关功能并给出结果。执行的每项工作均设置严格的工作条件判断、初始工况设定、工作结束后状态恢复及检查内容，可确保工作过程中不会导致系统误动，安全性高。如工作开始或结束的条件不满足要求，则会暂停工作并产生日志文件，方便工程师进行实时的故障排查。
在实施维护工作时采用本方法，可以实现快速准确地执行kcs系统运行维护工作，缩短工期，节省人力物力。