一種dcs系統(tǒng)物理量變化率測(cè)試的信號(hào)模擬發(fā)生裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及核電領(lǐng)域，更具體地說是一種用于核電廠DCS系統(tǒng)測(cè)試中物理量變化率測(cè)試的信號(hào)模擬發(fā)生裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在核電站DCS系統(tǒng)測(cè)試中，需要測(cè)試裝置模擬某些物理變量的“變化率”。通過模擬這些信號(hào)，用來驗(yàn)證被測(cè)系統(tǒng)在該變化率下，是否產(chǎn)生正確的邏輯動(dòng)作。比如:當(dāng)DCS系統(tǒng)測(cè)試到某反應(yīng)堆型中的“核中子通量”正或負(fù)變化率達(dá)到某一數(shù)值時(shí)，會(huì)觸發(fā)反應(yīng)堆執(zhí)行相應(yīng)的保護(hù)動(dòng)作。
[0003]目前通用的測(cè)試方法是通過數(shù)據(jù)采集板卡以一定的時(shí)間間隔輸出某種預(yù)先編制好的階梯波，用這種階梯波來模擬多種現(xiàn)場變化信號(hào)。
[0004]由于數(shù)據(jù)采集板卡的輸出速率及控制軟件編程效率的影響會(huì)帶來如下問題:
[0005]I)輸出波形的平滑度受采集板卡輸出建立時(shí)間指標(biāo)的影響。
[0006]根據(jù)采樣定理，“在進(jìn)行模擬/數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換過程中，當(dāng)采樣頻率fs.max大于信號(hào)中最高頻率fmax的2倍時(shí)(fs.max>2fmax)，采樣之后的數(shù)字信號(hào)完整地保留了原始信號(hào)中的信息”，一般實(shí)際應(yīng)用中保證采樣頻率為信號(hào)最高頻率的5?10倍。通用的數(shù)據(jù)采集板卡，模擬量輸出的刷新速率都在ms級(jí)范圍內(nèi)，如果需要更快的刷新速率則無法實(shí)現(xiàn)；
[0007]2)輸出波形的復(fù)雜程度受測(cè)試軟件的影響，如果在通用測(cè)試軟件中插入復(fù)雜的波形生成算法，將使程序變得異常復(fù)雜，并可能對(duì)測(cè)試帶來不穩(wěn)定性；
[0008]這就要求測(cè)試裝置在每個(gè)時(shí)間周期都進(jìn)行運(yùn)算并輸出。不僅增加測(cè)試裝置中的CPU負(fù)荷，也增加了對(duì)數(shù)據(jù)采集板卡輸出速率和精度的要求。
[0009]3)受測(cè)試策略的影響，如系統(tǒng)測(cè)試的單步通常是以秒為單位，在每一步各個(gè)通道輸出一個(gè)固定值，這樣就無法實(shí)現(xiàn)相對(duì)快速的變化。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0010]為解決上述問題，本實(shí)用新型提供了一種用于核電廠DCS系統(tǒng)物理量變化率測(cè)試的信號(hào)模擬發(fā)生裝置，
[0011]—種DCS系統(tǒng)物理量變化率測(cè)試的信號(hào)模擬發(fā)生裝置，包括自動(dòng)測(cè)試模塊，包括函數(shù)發(fā)生器和模擬量調(diào)理板卡，其中，
[0012]所述自動(dòng)測(cè)試模塊包括控制機(jī)箱和若干數(shù)據(jù)采集板卡；
[0013]所述數(shù)據(jù)采集板卡除了完成常規(guī)的自動(dòng)測(cè)試功能外，還用于觸發(fā)函數(shù)發(fā)生器進(jìn)行波形同步輸出，并控制模擬量調(diào)理板卡被測(cè)通道的切換；
[0014]所述函數(shù)發(fā)生器，用于按照事先編輯好的參數(shù)，輸出物理變化率波形信號(hào)；
[0015]所述模擬量調(diào)理板卡包括模擬量采集端口和數(shù)字量采集端口，模擬量采集端口采集函數(shù)發(fā)生器輸出的模擬量波形電壓信號(hào)，數(shù)字量采集端口采集數(shù)據(jù)采集板卡發(fā)出的控制信號(hào)；
[0016]所述數(shù)字量輸入/輸出板卡連接數(shù)字量調(diào)理電路，所述數(shù)字量調(diào)理電路用于控制函數(shù)發(fā)生器的同步及模擬量調(diào)理板卡中的通道的切換；
[0017]自動(dòng)測(cè)試模塊與函數(shù)發(fā)生器和模擬量調(diào)理板卡電連接，所述數(shù)據(jù)采集板卡向函數(shù)發(fā)生器觸發(fā)同步信號(hào)，函數(shù)發(fā)生器讀取該信號(hào)后輸出電壓型模擬量信號(hào)，模擬量調(diào)理板卡與函數(shù)發(fā)生器匹配，模擬量調(diào)理板卡將函數(shù)發(fā)生器發(fā)出的電壓型模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換為與被測(cè)系統(tǒng)匹配的模擬量信號(hào)。
[0018]進(jìn)一步，所述數(shù)據(jù)采集板卡為多通道數(shù)字量輸入/輸出板卡，控制函數(shù)發(fā)生器的信號(hào)同步及模擬量調(diào)理板卡中的通道的切換。
[0019]進(jìn)一步，所述自動(dòng)測(cè)試模塊包括通訊模塊，所述通訊模塊與函數(shù)發(fā)生器進(jìn)行通訊，用于控制函數(shù)發(fā)生器波形輸出。
[0020]進(jìn)一步，所述控制機(jī)箱包括NI控制單元。
[0021]進(jìn)一步，所述數(shù)字量輸入/輸出板卡包括若干通道，其中一個(gè)通道向函數(shù)發(fā)生器端口發(fā)出信號(hào)，控制函數(shù)發(fā)生器輸出波形。
[0022]進(jìn)一步，所述模擬量調(diào)理板卡采用μ s級(jí)信號(hào)芯片。
[0023]進(jìn)一步，所述模擬量調(diào)理板卡包括采集模塊電路，所述集模塊電路采用儀表型運(yùn)算放大器采集0-5V差分電壓信號(hào)，采用緩沖運(yùn)放為低電壓偏置高精度運(yùn)放電路。
[0024]進(jìn)一步，所述采集模塊電路包括四個(gè)輸出通道，所述輸出通道采用四個(gè)隔離運(yùn)算放大器，同時(shí)采用四個(gè)隔離DC//DC電源模塊分別對(duì)所述模擬量調(diào)理板卡四個(gè)輸出通道供電。
[0025]本實(shí)用新型的有益效果為:
[0026]本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了核電廠DCS及其它系統(tǒng)DCS測(cè)試中，與“變化率”相關(guān)功能的全自動(dòng)測(cè)試并保證了較高的測(cè)試精度。
[0027]本實(shí)用新型不僅可以在自動(dòng)測(cè)試程序中實(shí)現(xiàn)信號(hào)同步；還可以實(shí)現(xiàn)不同信號(hào)源的無縫切換；更為重要的是，由于采用商業(yè)化且高精度的函數(shù)發(fā)生器，即可以完全仿真現(xiàn)場的真實(shí)信號(hào)，也保證了測(cè)試的精度及溯源性。
【附圖說明】
[0028]圖1為本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖2為本實(shí)用新型的模擬量調(diào)理板卡切換機(jī)制示意圖；
[0030]圖3為本實(shí)用新型的調(diào)理電路原理圖；
[0031]圖4為本實(shí)用新型的模擬量調(diào)理板卡輸出通道每路電源原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]為使本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0033]如圖1所示，一種DCS系統(tǒng)物理量變化率測(cè)試的信號(hào)模擬發(fā)生裝置，包括自動(dòng)測(cè)試模塊、函數(shù)發(fā)生器1、模擬量調(diào)理板卡2。
[0034]自動(dòng)測(cè)試模塊包括控制機(jī)箱及四塊數(shù)據(jù)采集板卡，數(shù)據(jù)采集板卡均采用與NI(美國國家儀器公司)兼容的通用數(shù)據(jù)采集板卡。除了完成函數(shù)發(fā)生器控制及波形輸出，以及測(cè)試過程中的通道切換外，還用來進(jìn)行常規(guī)測(cè)試。數(shù)據(jù)采集板卡其中包括的一塊數(shù)字量輸入/輸出板卡，它控制函數(shù)發(fā)生器的同步及模擬量調(diào)理板卡中的通道的切換。
[0035]所述函數(shù)發(fā)生器1，用于按照事先編輯好的參數(shù)，在量程和頻域兩個(gè)維度上，精確地輸出指定的物理變化率波形；
[0036]本實(shí)用新型的信號(hào)模擬發(fā)生裝置是嵌入在一個(gè)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)中的，除數(shù)字輸入/輸出板卡外的其他數(shù)據(jù)采集板卡的作用是實(shí)現(xiàn)這個(gè)系統(tǒng)的常規(guī)測(cè)試功能。
[0037]自動(dòng)測(cè)試模塊中的控制機(jī)箱采用NI PX1-1045，控制核心是NI控制單元(NI PX1-8108)，機(jī)箱中還包含3個(gè)數(shù)據(jù)采集板卡，和一個(gè)數(shù)字量輸入/輸出板卡(NIPX1-6509)。數(shù)字量輸入/輸出板卡(NI PX1-6509)的若干通道可實(shí)現(xiàn)對(duì)函數(shù)發(fā)生器和調(diào)理板卡的控制。自動(dòng)測(cè)試模塊運(yùn)行于Windows XP操作系統(tǒng)，并運(yùn)行基于N1-Lab view平臺(tái)開發(fā)的自動(dòng)測(cè)試程序。該程序采用分布運(yùn)行的策略，即在某一時(shí)間段同時(shí)對(duì)某些通道發(fā)出信號(hào)，采集被測(cè)系統(tǒng)反饋來的響應(yīng)，并對(duì)該步的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行自動(dòng)判斷和存儲(chǔ)。
[0038]在運(yùn)行過程中，當(dāng)需要函數(shù)發(fā)生器發(fā)出預(yù)先編輯好的波形時(shí)，通過數(shù)字量輸入/輸出板卡NI PX1-6509的一個(gè)通道向函數(shù)發(fā)生器的“Trigger”端口發(fā)出0-5VDC的方波信號(hào)。函數(shù)發(fā)生器讀取該信號(hào)的上升沿后，按照事先編輯好的波形進(jìn)行連續(xù)輸出。測(cè)試結(jié)束后，NI PX1-6509的該通道發(fā)出下降沿，函數(shù)發(fā)生器接到該下降沿，波形輸出結(jié)束。這樣可實(shí)現(xiàn)測(cè)試信號(hào)的同步性。還可通過自動(dòng)測(cè)試模塊的通訊模塊(即以太網(wǎng)口)，實(shí)現(xiàn)對(duì)函數(shù)發(fā)生器輸出波形的控制。
[0039]模擬量調(diào)理板卡的作用是將函數(shù)發(fā)生器輸出的0-5V信號(hào)變?yōu)榕c被測(cè)系統(tǒng)相匹配的模擬量信