梁紅培

（三門核電有限公司，浙江臺州 317112）

1 核電廠數(shù)字化控制系統(tǒng)

數(shù)字化（Digital）是基于香農(nóng)采樣定理，將許多復雜多變的信息轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢远攘康臄?shù)字、數(shù)據(jù)，再以這些數(shù)字、數(shù)據(jù)建立適當?shù)臄?shù)字化模型，把它們轉(zhuǎn)變?yōu)橐幌盗卸M制代碼（用0 和1表示），引入微處理器（計算機）內(nèi)部，進而實現(xiàn)后續(xù)一系列的處理和應用，這是數(shù)字化技術應用的基本過程。應用數(shù)字化技術的數(shù)字化設備實現(xiàn)功能，是基于內(nèi)部微處理器中電子化程序的執(zhí)行。

基于更多的需求以及4C（Computer 計算機產(chǎn)品、Communication 通信產(chǎn)品、Consumer electronics 數(shù)碼家電、COM網(wǎng)絡產(chǎn)品的合稱）技術的飛速發(fā)展，目前采用數(shù)字化技術的綜合性數(shù)字化控制系統(tǒng)（Digital Control System）中，最典型的是集散控制系統(tǒng)（DCS），其利用通信網(wǎng)絡把分散在現(xiàn)場執(zhí)行數(shù)據(jù)采集和控制功能的控制站與主控室的各種工作站連接起來，實現(xiàn)分散控制、集中管理。

數(shù)字化控制系統(tǒng)在三門核電廠得到了極其廣泛的應用，包括DCS 和大量的PLC。此外，火警、通信、弱電、實體保衛(wèi)、電梯、吊車等用到的監(jiān)控系統(tǒng)也都是數(shù)字化控制系統(tǒng)。三門核電廠主要的數(shù)字化控制系統(tǒng)情況如下：①發(fā)電直接相關的控制系統(tǒng)：基于Ovation 平臺的DCS，包括電廠控制系統(tǒng)（PLS）、數(shù)據(jù)顯示和處理系統(tǒng)（DDS）、運行和控制中心（OCS）；②停堆和專設觸發(fā)功能的安全保護系統(tǒng)：基于Common Q 平臺的保護和安全監(jiān)控系統(tǒng)（PMS）；③多樣化安全后備系統(tǒng)（DAS）；④預處理水廠應用的廣利核（原和利時）DCS，1 套；⑤用于電廠配套設施（BOP）等的PLC，共計260 余套；⑥堆本體儀表系統(tǒng)（IIS），兩個信號處理機柜；⑦專項控制系統(tǒng)，如輻射監(jiān)測系統(tǒng)（RMS）、特殊監(jiān)測系統(tǒng)（SMS）、地震監(jiān)測系統(tǒng)（SJS）的軟硬件等。

2 數(shù)字化控制系統(tǒng)配置管理的難點

（1）過程中動態(tài)的配置平衡。配置管理既要保證靜態(tài)的一致性，又要確保動態(tài)的配置平衡，這是配置管理的一大難點所在。在數(shù)字化控制系統(tǒng)全生命周期過程中，任何環(huán)節(jié)和領域都要采用流程和工具等管理方式來保證：配置管理“三角”要始終保持一致；所有的變更要經(jīng)過授權審批；符合性是可以審核和審計的。

（2）數(shù)字化設備數(shù)量大，品牌、型號、種類多，更新速度快。由于數(shù)字化控制系統(tǒng)的特殊性及其在核電廠中的廣泛應用，電廠的數(shù)字化系統(tǒng)設備數(shù)量大，設計方和供貨廠家眾多；由于技術發(fā)展和需求變化，數(shù)字化設備更新?lián)Q代非常快；數(shù)字化控制系統(tǒng)軟件由于功能變化及小缺陷和漏洞的修復，補丁發(fā)布和軟件升級更新頻率高。產(chǎn)品更新和軟件升級換代快，給后續(xù)核電廠的數(shù)字化控制系統(tǒng)的配置管理工作帶來了挑戰(zhàn)。

（3）數(shù)字化控制系統(tǒng)軟件的配置管理難度大。由于數(shù)字化控制系統(tǒng)中使用了大量的軟件，使得數(shù)字化控制系統(tǒng)及其軟件的配置項的確定難度大，配置管理和配置控制方式完全不同于常規(guī)的可見實體設備，一些關鍵軟件配置信息的缺失給后續(xù)工作帶來了挑戰(zhàn)。長期來看，三門核電廠數(shù)字化控制系統(tǒng)的配置管理面臨著同時維護多機組長壽期（幾十年壽期）的挑戰(zhàn)。后續(xù)三門一期、二期、三期全部建成將有6 臺機組，數(shù)字化控制系統(tǒng)的數(shù)量成倍增加，而人力資源投入有限?？紤]人員流動等問題，5～10年后的人員并不熟悉整個數(shù)字化控制系統(tǒng)的演變歷史和詳細細節(jié)，可能存在巨大的風險。這對后續(xù)的配置管理也是挑戰(zhàn)，如何應對6 臺機組的數(shù)字化控制系統(tǒng)配置管理可能導致的風險和挑戰(zhàn)，需要提前做好理論、流程和工具的準備。

（4）軟件技術的復雜性及軟件變更控制問題。目前三門核電廠一期工程中，1 號機組和全廠公用系統(tǒng)的數(shù)字化控制系統(tǒng)永久變更，業(yè)主自行處理的已有90 個左右。西屋控制的軟件升級最新到達ICP-12.07，軟件釋放或者升級20 次左右，涉及到300余個問題的數(shù)千項內(nèi)容的修改。臨時軟件邏輯變更30 個左右，還有2 號機組的變更陸續(xù)產(chǎn)生，這些臨時軟件邏輯變更需要轉(zhuǎn)永久變更，一些記錄的待改進項后續(xù)也要通過變更來處理。

3 三門核電廠總體應對策略

3.1 全生命周期的完整覆蓋

數(shù)字化控制系統(tǒng)軟硬件的所有配置信息都應有所體現(xiàn)，如文件、清單、手冊、軟件光盤、備份鏡像等，不能僅僅依賴正在運行的軟件來確認軟件的配置項信息。數(shù)字化控制系統(tǒng)的任何改動都應該有評估流程且有記錄，不管是臨時還是永久的，包括軟件邏輯和畫面修改、信號強制、定值和參數(shù)修改、數(shù)據(jù)庫點信息配置修改等。

3.2 建立專門的軟件配置管理大綱

針對軟件配置管理的問題，除了已有的通用程序《配置管理》之外，應用軟件配置管理理念再建立《軟件控制大綱》專項程序[1]。目前，三門核電廠已經(jīng)逐步建立起數(shù)字化設備和軟件的配置管理框架和格式，并取得了一定的成果。將所有可執(zhí)行源代碼作為配置文件發(fā)布，將所有工具軟件、光盤或者其他可讀的介質(zhì)送信息文檔歸檔。建立并維護和更新軟件記錄表，確保技術軟件記錄表上的每個軟件的信息為最新狀態(tài)。建立軟件責任人負責制，為每個軟件分配軟件責任人或者責任人組。這些措施為后續(xù)的配置管理工作打下了基礎。

3.3 分級和分類的策略

數(shù)字化控制系統(tǒng)的軟硬件范圍非常廣泛龐雜，從1E 的保護系統(tǒng)到功能復雜的Non-1E 控制系統(tǒng)，再到功能單一的數(shù)字化設備，各類設備的配置管理要求的嚴格程度大不相同：1E 保護系統(tǒng)需要按照最嚴格的執(zhí)照、法規(guī)標準來執(zhí)行，需要特殊的配置管理大綱來控制；對于Non-1E 和功能單一的數(shù)字化設備不需要專門的配置管理大綱，但是這些設備也要通過一定的方式進行配置控制和管理。三門核電廠根據(jù)軟件控制大綱將軟件進行質(zhì)保分級，分為安全相關（SR）、質(zhì)量相關（AQ）、非安全相關（NS）。針對SR、AQ、NS 三類軟件，明確每類軟件的配置管理要求及需要準備、審查、歸檔和維護的文件。針對最重要的設備和軟件，投入人力和資源進行重點、完整、全面的配置管理。

3.4 常規(guī)配置外的配置管理工作

整合電廠總體的配置管理，以常規(guī)的配置管理理念和要求，完成設計要求、設計文件、現(xiàn)場實體的配置管理工作；再結(jié)合數(shù)字化控制系統(tǒng)的特點，針對不同類型的硬件設備和軟件，額外開展工作。具體的工作方式和成果如下：

（1）針對安全相關的設備和軟件，發(fā)布三門核電廠PMS 配置信息清單，包括軟件（細化到每個處理器）、硬件、應用程序（Node Box）、運行環(huán)境和工具；發(fā)布PMS 可調(diào)參數(shù)配置清單；發(fā)布RTD 增益偏差參數(shù)清單。

（2）針對質(zhì)量相關的DAS 和Ovation 中重要的控制邏輯，發(fā)布如下文件：組態(tài)邏輯文件，I/O 清單，PID 差異化參數(shù)清單（參數(shù)變動記錄），可調(diào)參數(shù)變動記錄等。

（3）非安全相關的，發(fā)布非安全相關技術軟件信息清單和組態(tài)文件，包括PLC 軟件信息清單。

（4）建立專門的參數(shù)管理程序。調(diào)試和啟動階段，大量的可調(diào)參數(shù)（PID 參數(shù)等）存在優(yōu)化、調(diào)整、完善的情況，對這些變動進行分析評估和記錄并作為配置項進行維護。

4 配置管理關鍵活動的實施

4.1 配置項標識

（1）配置項的標識方法。三門核電廠利用設備編碼、位號、點名、站號、軟件編號、文件編碼、存檔檔案號等作為數(shù)字化控制系統(tǒng)的標識，這些信息是變更控制和配置狀態(tài)統(tǒng)計的基礎，也是審核和復審的基礎。在正常運行期間應慎重增加和減少配置項。

（2）實體硬件配置項標識。通過設備數(shù)據(jù)庫（SPMS）和設備配置圖、接線圖等來標示和控制設備信息，每個受控設備都分配編碼作為唯一標識；材料表（BOM）用于部件標識。受控文件、QA記錄等跟設備編碼在設備數(shù)據(jù)庫中進行關聯(lián)。

（3）軟件配置項標識。軟件配置項按如下標識方法進行：①使用軟硬件配置項表單記錄配置信息，將軟件文件名、大小、數(shù)據(jù)、版本等信息與硬件設備編碼信息關聯(lián)起來；②使用配置數(shù)據(jù)表記錄應用數(shù)據(jù)和參數(shù)信息；③使用圖紙類型碼來標識軟件邏輯圖，并與硬件設備編碼關聯(lián)；④使用受控的存儲介質(zhì)存儲軟件配置信息，如光盤等記錄存檔；⑤使用專用的工程師站或數(shù)字化配置管理服務器存儲和獲取配置文件，配置項放入配置庫中，并確保安?？刂疲虎迾俗R過程要覆蓋完整軟件生命周期中的各個階段所涉及到的配置項。

4.2 基線控制

繼承西屋設計階段已有的基線管理工作成果，吸收西屋的AP1000 儀控項目基線管理的經(jīng)驗。對于影響基線的變更，按照上游系統(tǒng)的設計變更流程完成需求評估，確定基線變更內(nèi)容，固化數(shù)字化控制系統(tǒng)的設計輸入，再進一步開展軟件等變更工作。

4.3 版本控制

在西屋文件和軟件版本的基礎上采用版本控制工具，對每一個公布的變更文檔版本做出標識，包括一個版本的歷史情況，如每個變更的內(nèi)容、日期、人員以及變更原因等，便于后續(xù)查找文件變化的整個歷史。

4.4 專門的軟件變更控制管理流程

在《軟件控制大綱》下開發(fā)了子程序《技術軟件控制大綱實施細則》，建立專門適用于軟件的變更控制流程。將整個流程分為62 個步驟，包括軟件分級、需求明確、開發(fā)、測試、驗證和確認、實施（或軟件移植）、驗收、關閉等環(huán)節(jié)。

軟件變更前必須明確原設計的意圖，并評估變更對原設計的影響。軟件變更的實施仍然通過現(xiàn)場變更通知釋放軟件變更文件包到現(xiàn)場的方式來執(zhí)行。

5 結(jié)束語

針對三門核電廠數(shù)字化控制系統(tǒng)配置管理面臨的挑戰(zhàn)，探討總體策略，借助配置管理平臺+版本控制管理工具，建立了三門核電廠數(shù)字化控制系統(tǒng)全生命周期的配置管理體系。這些成果對三門核電廠數(shù)字化控制系統(tǒng)后續(xù)配置管理工作有重大意義，為數(shù)字化控制系統(tǒng)的長期穩(wěn)定運行打下了堅實的基礎。