图1  该维修测试平台硬件构成示意图

    计算机辅助维修测试装置（如图1所示）主要包括一个Bailey 9020系列模块的接口盒和一台便携式工业控制计算机。便携式工业控制计算机内装插有：一块24路模拟量输入模板、一块路模拟量输出模板、一块24路开关量输入模板、二块48路继电器模板、一块信号转接板和24V直流电源。使用一根40芯的扁电缆将Bailey 9020系列模块的接口盒与装插在便携式工控机内的信号转接板相连，构成一套完整的维修测试装置。这种计算机辅助的维修测试装置在使用时，可将Bailey 9020系列模块直接插入接口盒即可开始维修测试。
(1)  模拟量输入模板
    24路模拟量输入板主要用于采集被测模块的模拟量输出信号（电压或电流），同时保留四路备用模拟量输入通道，可以由维修测量人员人为选择测量被测模块前端信号或内部关键测点。
?  信号通道数：24路；
?  采集信号类型：电流：4~20mA，电压：±10V；
?  A/D采样位数：16位；
?  转换精度：0.04%；
?  信号分辨率：1 mV；
?  单通道转换时间：≤25ms；
?  共模抑制比：大信号：≥90dB
?  共模电压：500VAC（有效值，50Hz）；
?  差模抑制比：≥60dB；
?  隔离电压（模拟信号与计算机电气隔离）：≥500VAC（有效值，50Hz）；
?  与计算机数据接口总线：ISA；
?  设计有板件工作状态指示灯和电源指示灯。
(2)  模拟量输出模板
    主要用于提供被测Bailey 9020系列模块的模拟量注入信号（电压或电流），同时保留四路模拟量输出通道，可以由维修测量人员自由选择注入被测模块前端信号或内部关键测点。
?  信号通道数：8路；
?  输出信号类型：电流：4~20mA，电压：±10V；
?  D/A转换位数：16位；
?  D/A转换精度：0.04%；
?  信号分辨率：1 mV；
?  单通道转换时间：≤25ms；
?  隔离电压（模拟信号与计算机电气隔离）：≥500VAC（有效值，50Hz）；
?  与计算机数据接口总线：ISA；
?  设计有板件工作状态指示灯和电源指示灯。
(3)  开关量输入模板
    可采集触点型和直流电压型信号，主要用于读取被测模块的开关结点的状态。
?  信号通道数：24路；
?  通道扫描时间：≤10ms；
?  通道0状态：触点闭合；
?  通道1状态：触点断开；
?  隔离电压（现场信号与计算机电气隔离）：≥500VAC（有效值，50Hz）；
?  与计算机数据接口总线：ISA。
(4)  继电器模板
    用于根据被测模块的测试要求，将相应的信号短接或断开，以满足被测模块的各种工作状态。同时，此板还用于设置模拟量输入板和模拟量输出板的采集通道。并且在通道板发生故障或改变配置时具有信号保持功能，具有冗余通道，具备根据需要重新组态功能。
?  信号通道数：48路；
?  通道扫描时间：≤20ms；
?  通道1状态：触点闭合；
?  通道0状态：触点断开；
?  触点电压信号：≥500VAC或≥50VDC；
?  隔离电压（现场信号与计算机电气隔离）：≥500VAC（有效值，50Hz）；
?  与计算机数据接口总线：ISA。
3.2  软件
    维修测试平台软件是一套在WINDOWS NT环境下运行的，基于图形组态的强大的多功能数据显示和分析平台。此平台所有软件均为中文界面（也可设计为中英文混合界面），组态和调试灵活便捷，通过组态的方式，可以灵活的修改和添加Bailey 9020系列模块的测试方法和测试数据的分析。
    系统组态软件包可用于定义应用系统硬件配置，有界面设计、报表生成和算法定义等功能。它主要由六个子系统组成，主要包括：数据库组态工具、设备组态工具、图形组态工具、算法组态工具、报表组态工具等。算法组态工具支持符合国际IEEE1131-3标准的四种组态工具语言。图形组态工具采用矢量绘图方法提供方便的绘图工具和多种动态显示方法，通过图形界面操作人员完成Bailey 9020系列模块的自动（或手动）的维修测试工作，进行实时测试监控。报表组态工具可定制用户所需的被测模块的特定报表，支持维修测试平台的在线打印报表功能。
    此维修测试平台软件还包括有离线分析工具软件包，可用于历史数据的连续查询和离线分析。

4  功能简述

表1  模块功能以及参数列表

4.1  Bailey 9020系统模块
    Bailey公司Bailey系列产品大量应用于大亚湾核电站以及岭澳核电站反应堆控制系统和反应堆的保护系统（KRG以及SIP系统）中（四台机组共有二十余种一千多块Bailey板件），是核电站反应堆保护控制系统中的重要环节。该系列板件维护质量的好坏关系到核电站的安全生产以及稳定运行。
    Bailey 9020系统模块包含有多种型号的模块，每种模块通过特定的跳线，实现过程控制所需要多种功能。常用的模块及其功能说明如表1所示。
4.2  维修测试平台的功能简介
    保障Bailey 9020系列模拟板件的正常工作必须要有可靠的验证和维修的手段。在大亚湾核电站，主要通过定期试验检查过程仪表系统的可靠性，而检测出来的故障模块以及故障通道的处理就必须依赖于专用的Bailey 模块校验设备以及专业人员。
    借助于专用设备，专业人员就可以对Bailey模块和Bailey 9020系列模块进行功能检查，并纠正模块的偏差，这就是模块校验。Bailey模块的校验就是模拟模块的运行环境，通过试验手段获得当前模块的特定参数，并将模块的特性参数调整在判断准则和精度要求的范围内。
Bailey 模块的校验工作包含了以下三个部分的内容：
?  模拟运行环境：运行环境的模拟主要是模拟模块运行时的供电以及信号回路，为运行数据的模拟提供条件；
?  模拟运行数据：运行数据的模拟是指模拟模块运行时可能接收到的信号（电压、电流、电阻），从而得到与之相应的模块输出信号；
?  获得试验数据并分析数据：通过对输入输出信号的分析，获得模块的特性参数。
    Bailey模块的校验过程是人和设备有机结合的过程，人的因素是整个校验过程中的关键因素。这使得Bailey模块校验过程中引入了一些不必要的误差。误差的大小取决于校验人员的熟练程度、责任心以及校验人员的状态。Bailey 9020系列模块维修平台的开发有效地解决了这个问题。它将原来需要人进行的判断和手动操作、计算、分析的工作内容全部交给计算机来完成，提高了工作效率以及模块校验工作的可靠性。
    针对Bailey 9020系列模块的技术特点和校验要求，Bailey 9020系列模块维修平台设计了两种模块校验方式，即无需工作人员介入的自动校验方式和人员部分介入的手动校验方式。
    自动校验方式是指在没有校验人员干预的情况下，维修平台自动模拟某型号模块的运行环境，完成模块外部跳线的设置，并模拟该模块正常运行时可能出现的运行参数作为模块的输入信号，通过对输入信号及其响应信号的采集和分析，判断模块合格与否。同时给出规定格式的测试报表和相关的趋势曲线。
    手动校验方式是指在模块超差时，维修平台自动模拟某型号模块的运行环境，完成模块外部跳线的设置，并按照维修人员的要求模拟模块的输入信号，以便维修人员对模块进行调校。手动校验方式下工作人员所要做的是在人机界面下选择模块校验所需要的模拟量信号同时调整Bailey模块本体的电位器，将模块的特性参数调整到满意的范围内。
    自动和手动校验方式可以随时进行切换。
4.3  操作范例
    以阈值继电器模块为例。阈值继电器模块是联系过程仪表与执行机构的关键性模块。它接收上游过程仪表处理回路传递过来的模拟量信号，与继电器内部固有的定值进行比较，带动比较起翻转，从而输出开关量信号，并以此产生报警并触发反应堆控制、保护系统动作，从而达到危机预警以及危机紧急响应的设计目的。
    阈值继电器的原理以及结构是Bailey9020系列模块中比较简单的一类。它的基本功能如图2所示。

图2  阈值继电器模块工作原理框图

    如图2所示，E1和E2作为阈值继电器模块的两个输入信号，当二者的差值超过继电器内部的设定值SP时继电器实现翻转动作，即E1-E2>SP，则继电器节点动作。
    图2中所描述的是继电器动作的一种方式（共有四种动作方式），即上升失电动作。与此相对应的还有几种动作方式：上升带电动作/下降带电动作/上升带电动作。阈值继电器要求的参数为设定值和回差。
    下面以岭澳核电站实现一回路棒控系统温度调节棒组插棒阈值继电器模块RGL407XU1的工程实例为例说明校验台的工作原理。
图3为岭澳核电站实际应用的RGL407XU1的接线图，接线图表明阈值继电器模块只有在此环境下才能工作。

图3  RGL407XU1接线

模块的校验过程如下：
(1)  自动方式
?  模拟运行环境：
    正常工况下，要求模块保持如图3所示的接线，FE7F12才能够实现棒位控制的功能。因而在校验RGL407XU1模块时运行环境就是完成如图3所示的接线。
    对应于功能位置RGL407XU1，模块自动完成以下功能：
    48路继电器模块的端子吸合，将模块的15/16/17号端子与地相连，将20端子与28V供电相连，将33和35端子相连，同时将31端子与模出（AO）相连，将22/23/24端子与开关量输入（DI）相连。
?  模拟运行数据
    在完成运行环境的模拟以后，模块供电已经完成，同时模块的设定值有407XU1的35管脚进入35端（理论定值为2.723V）。
为了获得模块的设定值以及节点动作的状态，必须模拟以下数据：
    定值的求取：将电压由2.823V变化到2.623V以1mv/s的步长注入FE7F12的31端，斜波信号从，继电器动作以后，记录下动作时刻的输入电压V1，则该电压即为模块的定值；
    回差的求取：斜波信号重新注入，信号从2.623V变化到2.823V，记录下继电器恢复时刻的电压值V2，则H=V1-V2就是继电器模块的回差。
?  数据分析（判定准则）：
    阈值继电器的品质好坏通过对两种信息的分析得以判断。
    其一就是上述的阈值和回差值，这是模拟量信号。根据表1中的验收准则，要求阈值继电器模块的实际定值不超出理论值40mV，同时回差不超出理论值5mV。也就是说，实际定值在2.683V～2.763V范围内，回差在35mV～45mV范围内时可以宣布模块校验数据合格。
    其二是继电器节点的翻转动作方式，这是一种开关量信号。对于RGL407XU1模块，其节点的翻转方式是下降带电方式。通过对继电器的失电常闭节点23、24管脚的状态监测，可以得到所需要的信号。
    只有模块的校验数据合格同时继电器结点的翻转方式正确，才能说明这块功能位置为RGL407XU1的阈值继电器模块合格。根据工作人员的要求，可以打印报表，并存储趋势曲线，以观察模块的动态特性。
    若数据超差，则自动转手动校验方式，由工作人员对模块的定值和回差进行调校。
(2)  手动方式：
    在手动方式下，同样需要模拟运行环境，完成外部连线的设置，同时显示对话框，提示工作人员设置需要模拟的输入信号。为了便于模块阈值的准确调校，并减少校验时间，手动校验时的运行数据的模拟通过增减按钮以及文本输入两种形式实现。
    手动方式下模块校验结果的合格与否由人工方式判定，计算机根据工作人员的需求提供帮助文件。

5  结语

    Bailey系列模块维修平台自投运以来，为大亚湾核电站的过程仪表系统的维修带来了极大的便利。它的投运提高了Bailey 9020系列模块的维修效率和维修质量，为大亚湾核电站的可靠、安全运行作出了贡献。