7300數位系統與盤面

壹. 概述
貳. 7300類比架構
參. 7300控制櫃數位化架構
肆. 數位化元件介紹
伍. 系統運轉

壹、 概述    

7300系統主要涵蓋NSSS的保護、控制及BOP ESF控制三部份,原系統是由美國西屋公司所提供,是由類比的電子卡片所組成,但由於西屋所提供之卡片品質不好及電子零組件的老化,再加上原廠已不生產,故於 EOC-14 將NSSS控制的部份數位化。
7300控制櫃數位化系統主要涵蓋NSSS所有的控制系統,此新系統取代原來美國西屋公司所提供;安裝於主控制室控制櫃C5 ~ C8之7300類比系統,此系統為英國Invensys公司集團下之Foxboro公司生產之IA系列產品,於本廠 # 1、#2機EOC-14大修施工、測試完成,完成後除了提升設備可靠度之外,也改善低功率時之蒸汽產生器水位控制及飼水旁通閥、主飼水控制閥之自動轉換。

貳、7300類比架構

類比主要分成兩部份:

  1. NSSS保護櫃 C1 ~ C4:屬於CLASS 1E之設備,為了滿足多重性、獨立性的準則,故分成四串;A、B、C、D,測量同一流程的參數有好幾個控道,分別送信號至 C1 ~ C4,任何一個控道電源及迴路均獨立,任一控道異常,不會影響到其他的控道。另外7300還有其他特性,(1)可測試性;各迴路皆設有迴路測試隔離開關,允許執行定期測試。(2)FAIL SAFE;如迴路電源喪失、relay失磁、迴路開路、設定點動作等顯示fail狀況均會引動部份跳脫(Partial Trip)。(3)隔離性:保護櫃送信號到控制櫃、ERF、控制室指示等皆以隔離卡片作為界面,避免下游及非安全設備故障,而影響到保護控道。以蒸汽產生器A的窄幅水位偵測為例,水位的偵測元件有AE-LT- 473、474、475及476,分別送信號至保護櫃 C1 ~ C4,單一控道故障並不會造成水位無法監視,同時也不會影響到其他控道。
    保護櫃顧名思義,就是要保護反應器運轉在設計的安全限值內,所以保護櫃的輸入信號包含流程的溫度、壓力、流量及液位信號,而其輸出除了提供信號作為指示、記錄、警報、控制及ERF外,最主要的是送出跳脫信號給反應器保護系統(SSPS),以引動反應器跳脫,將機組帶到安全的方向。(如附圖一、二、三 )

  2. BOP ESF C1 ~ C4:屬於CLASS 1E之設備,主要分成A、B兩串,C1、C3屬於A串,C2、C4屬於B串,分別對應ESF A串及B串。

參、NSSS控制櫃數位化架構

Foxboro I/A系列屬於開放式的工業系統,幾乎所用到之硬體都已模組化且通用化,不同模組都以軟體化來執行其特定流程控制的工作,且該軟體保有最大的彈性,因此可依照各個使用者(utility)所需流程(process)控制來選用適當的硬體設備;亦即視自己系統所需來量身訂製自己的分散式控制系統。

  1. 控制信號的取信
    重要控制迴路之流程參數,例如蒸汽產生器水位控制迴路之飼水流量、蒸汽流量及蒸汽產生器窄幅水位;調壓槽之壓力及水位控制;控制棒控制迴路;飼水泵泵速控制及蒸汽排放控制等等,均是由三個流程控道選取中間值(median)作為控制信號,當三個控道當中的一個控道故障,控制微處理器(control processor)將自動選取剩下兩個控道之高值,惟一的例外是汽機第一級衝擊室壓力,當一個控道故障,剩下兩個控道是選取低值作為控制信號。避免單一信號故障對機組造成暫態。

  2. 重要組件雙重化
    重要控制迴路之輸入/輸出模組FBM (Field Bus Module)、Field Bus、CP(Control Processor)均為雙重化架構,單一故障不會影響系統控制。

肆、 數位化元件介紹

  1. Workstation(工作站):
    每部機有兩台工作站,分別安裝於JP134及JP135,安裝於JP134稱為AW(Application Workstation),而安裝於JP135稱為WP (Workstation Processer)。應用工作站處理器(AW),為 AP + WP 之合成,此為本系統之主伺服器,功能為給予主網路 上各模組工作性質及任務賦予,Database 的下載及歷史資料的收集,以及整個系統的自我診斷及警報提示,至於工作站處理器(WP) ,此為人機介面之工作站,其層級低於AW,只俱有操作功能。

  2. 控制處理器(CONTROL PROCESSER)
    控制處理器(CP)在FOXBORO分散式數位控制系統中是處理驅動和控制設備的主要組件。雖然它不是直接接在設備上,而是透過設備驅動模組(FBM-FieldBus Modules)與設備連接,但是FBM僅是信號處理而已,如數位、類比之轉換、信號調節、信號整形(signal conditioning)、放大(以低電壓電譯作大電壓的開關)以強化驅動能力等。對於設備控制類型,如比例、積分、微分、計算等控制功能全由控制處理器CP負責。

  3. Field Bus
    Field Bus主要功能是作為CP60FT與FBM之間的信號傳輸,其規範為Coaxial cable 10/ 2 Mbps。

  4. FBM(Field Bus Module):
    FBM是直接連到流程控制設備或現場device做為傳送信號驅動現場設備(如泵、閥門等)或接收現場device信號轉成計數值供CP使用,即FBM最主要的功能是將電子信號(設備所看得懂的類比或數位信號)轉換成計數值(count)。因FBM直接連到現場device,所以要適用不同電子信號(如電壓、電流、電阻等)而會有各種不同型式(type),一般最多有16個數位控道(digital channel)或8個類比控道(analog channel)。

  5. Terminal Assembly(TA)
    作為FBM和輸入/輸出信號之連結。

  6. 控制器(M/A Station)
    手動/自動操作站,主要作為運轉員與7300數位化系統之人機介面。

伍、系統運轉

本系統由於運轉人員並不直接由工作站操作現場設備,故在人機介面(Man-Machine Interface)上僅就運轉員需要知道的作說明:

  1. FoxView視窗
    目前顯示在兩部機之主畫面主要可分為五個部分
    • 主功能選單(Main menu Bar)隨著使用層級不同而有所不同。
    • 系統狀態列(System Bar)
    • 顯示選單(Display Menu Bar)隨著使用層級不同而有所不同。
    • 操作狀態列(Status Bar)
    • 顯示區域(Display area)

  2. 選擇進入操作方式
    系統開機後的初始環境(Initial),即為操作員環境。

  3. 操作畫面的類型
    操作畫面的基本類型可分為下列四種:
    1. 流程畫面(Graphic Display):
      顯示流程與迴路控制,透過相關畫面可以對製程更加了解。
    2. PID畫面(PID Display):
      由PID面板與趨勢圖組成,包括Pband 與 INT等TUNING值的設定。
    3. 群組畫面(Group Display):
      由多組指示面板組成,可監控相關迴路及設定,紀錄迴路之操作狀況。
    4. 趨勢圖畫面(Trend Display):
      紀錄操作變數之時間變化曲線。

  4. 流程畫面
    流程畫面(Graphic Display)又稱為動態畫貌(Dynamic Graphics)是I/A工作站所提供的主要操作畫面,是操作人員與現場儀器的最佳介面。流程畫面顯示了操作工場的部份或全部流程,並包含監視、控制點的資訊及各種可操作的軟鍵,透過流程畫面的軟鍵,可以進入其他的流程畫面(亦即換頁操作),可以呼叫群及趨勢圖畫面,以達到監視和控制的目的。

  5. 警報處理
    1. 警報包括系統警報(System Alarm)及流程警報(Process Alarm)
      所有流程警報及部份系統警報(CP 故障)產生時,主控制盤JP007B-W32警報窗也會動作。
    2. 系統警報
      系統警報可以指示出硬體不正常的警報狀態,因此,系統警報的運作關係著系統硬體及其週邊或通訊網路的健康,監視系統硬體的健全與否是系統管理軟體的主要功能之一,系統軟體的另一功能是可分析每一站台及其通訊的狀況,可確認系統警報。系統管理也提供改換設備和診斷測試的附加功能。
    3. 流程警報
      流程警報是指由Control Processor所產生之警報狀況,這些警報與在CP內部執行的程序控制有關聯。基本上,這些警報一定是超過某些設定範圍。