圖1：WedField ECS-100H 係統框架圖

　　數據采集器分為數據采集控製器和AI、DI、DO三類IO卡件
，如圖2所示。數據采集控製器實現對20ms

、100ms周期采集數據以及後續計算的ROP裕量值進行記錄和發送
，具備高精度實時時鍾，每5秒通過SNTP協議與GPS授時儀時鍾同步一次，保證時間的同步。AI卡采用ECS-100係統中最新快速AI采集技術，實現高速AI采集，每塊卡件實現6路點點隔離AI采集；DI是4路點點隔離卡；DO卡是16通道卡件
，外接繼電器隔離。工程師站采用DELL服務器，安裝在機櫃中。工程師站軟件是在目前ECS-100係統最新軟件AdvanTro-Pro2.0的基礎上改進而來

，增加了秦山第三核電廠數據采集係統特有的20msshijianjiangelishishujuxianshigongneng，bingzengjiaxiangyingdexuyaolishijiludexinhaodiandezutaigongneng。lingwaigongchengshizhanruanjianjubeilishishujudaochugongneng
，cunchengwenbenwenjian，liyuqitaruanjianduilishishujujinxingtongjihefenxi。
　　機櫃設計基本原則是在ECS-100係統機櫃的基礎上，按照抗震性要求進行修改設計。機櫃的外殼部分由具備核級（1E級）儀表櫃生產能力的蘇州東儀公司提供
，保證了機櫃的抗震要求。
　　數據采集係統與PDS網關計算機之間采用光纖連接
，設計上實現雙網冗餘通訊


，保證數據通訊的可靠性。

　　ECS-100H數據采集係統的可靠性設計
　　係(xi)統(tong)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)取(qu)決(jue)於(yu)係(xi)統(tong)各(ge)個(ge)部(bu)件(jian)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)以(yi)及(ji)這(zhe)些(xie)部(bu)件(jian)在(zai)執(zhi)行(xing)係(xi)統(tong)任(ren)務(wu)時(shi)的(de)協(xie)作(zuo)方(fang)式(shi)。係(xi)統(tong)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)是(shi)在(zai)係(xi)統(tong)的(de)設(she)計(ji)階(jie)段(duan)產(chan)生(sheng)，在(zai)係(xi)統(tong)的(de)生(sheng)產(chan)製(zhi)造(zao)階(jie)段(duan)得(de)到(dao)保(bao)證(zheng)
，在(zai)應(ying)用(yong)階(jie)段(duan)實(shi)現(xian)和(he)提(ti)高(gao)的(de)。
　　按照以上原則
，提高數據采集係統的可靠性從三個方麵給予保證：在設計階段采取措施提高係統的可靠性，這種可靠性是係統固有的
；zaishengchanzhizaojieduancaiqucuoshibaozhengxitongkekaoxing，sanshizaigongchengyingyongjieduantigaoshixianhetigaoxitongdekekaoxing。lingwai，tigongzuzhishangdebaozhengjiangshitigaoxitongkekaoxingdeyoulibaozheng。zhidingyangedezhibaotixihezhiliangjihuashitigaoxitongkekaoxingsuobixude。

　　采用成熟的技術
　　使用成熟的技術可以減少係統的技術風險。數采係統的主要技術例如冗餘技術、網絡通訊技術
，均采用ECS-100係統成熟的技術
，這些技術經過多年的應用已經相當成熟可靠。例如
，數采係統的20ms快速模擬量采集卡件，設計時采用了模塊化的設計方法
，除快速采樣電路需要定製外，其他模塊如I/O通訊電路
、電源電路、CPU電路
、以及與這些模塊相關的軟件模塊都是沿用以前ECS-100係統成熟的設計。相對於全新的開發，大大降低了係統的風險。


圖2：數據采集係統的內部結構圖

　　采用各種可靠性措施
　　一個dcsxitongdeguyoukekaoxingshizaishejixitongshijiuchanshengde，shejishibixuyingyongkekaoxinglilunhejishuzuozhidao，renzhenfenxixitongdegexiangjishuzhibiao，ranhoujiangkekaoxingzhibiaofenjiedaogegedanyuan(操作站

，工程師站，網絡，控製站)，再(zai)將(jiang)各(ge)可(ke)靠(kao)性(xing)指(zhi)標(biao)從(cong)單(dan)元(yuan)分(fen)解(jie)到(dao)板(ban)級(ji)。從(cong)單(dan)元(yuan)級(ji)和(he)板(ban)級(ji)設(she)計(ji)中(zhong)，分(fen)析(xi)出(chu)最(zui)重(zhong)要(yao)的(de)部(bu)件(jian)和(he)單(dan)元(yuan)，將(jiang)這(zhe)些(xie)單(dan)元(yuan)或(huo)部(bu)件(jian)定(ding)為(wei)關(guan)鍵(jian)件(jian)

，采(cai)用(yong)各(ge)種(zhong)措(cuo)施(shi)
，保(bao)證(zheng)這(zhe)些(xie)關(guan)鍵(jian)部(bu)件(jian)的(de)正(zheng)常(chang)工(gong)作(zuo)。
　　DCS是應用於工業現場的控製計算機係統
，各種工業現場信號要直接接入計算機係統，一般情況下，環境也較為嚴酷。引起DCS的故障因素有兩類：
　　・外部因素：環境條件、電源性能指標的波動、電磁幹擾、衝擊、振動
、腐蝕、其它的外部幹擾
；
　　・內部因素：元器件失效，連接不可靠以及軟件問題等。
　　了解了影響係統可
靠性主要因素之後，就可以找到提高可靠性的措施。

　　冗餘措施
　　采取冗餘措施是提高係統可靠性的有力措施。為了提高數據采集係統不受個別部件故障影響的能力，整個係統采用了很多冗餘備份措施：
　　電源冗餘：SDS#1和SDS#2兩套停堆數采櫃內的電源均實行1:1冗餘配置
，當控製櫃內任何一路電源故障時
，另一路電源可以無擾切換並承擔全部的電源供應



，此時單台電源的負荷在60%以下，符合核電應用要求。
數采控製器冗餘配置：SDS#1以及SDS#2兩(liang)個(ge)停(ting)堆(dui)係(xi)統(tong)分(fen)屬(shu)於(yu)兩(liang)個(ge)不(bu)同(tong)工(gong)作(zuo)原(yuan)理(li)的(de)停(ting)堆(dui)係(xi)統(tong)
，符(fu)合(he)核(he)電(dian)站(zhan)係(xi)統(tong)的(de)多(duo)樣(yang)化(hua)要(yao)求(qiu)。每(mei)個(ge)停(ting)堆(dui)係(xi)統(tong)有(you)三(san)個(ge)基(ji)本(ben)相(xiang)同(tong)但(dan)完(wan)全(quan)獨(du)立(li)的(de)通(tong)道(dao)

，數(shu)采(cai)係(xi)統(tong)工(gong)程(cheng)設(she)計(ji)時(shi)
，對(dui)每(mei)個(ge)通(tong)道(dao)配(pei)置(zhi)了(le)獨(du)立(li)數(shu)采(cai)控(kong)製(zhi)器(qi)進(jin)行(xing)數(shu)據(ju)采(cai)集(ji)。這(zhe)三(san)個(ge)通(tong)道(dao)邏(luo)輯(ji)上(shang)是(shi)冗(rong)餘(yu)的(de)。
　　通信網絡的冗餘措施：DCS的通信網絡是整個係統的命脈

，大部分DCS出現問題是在網絡通信上。數據采集係統采用冗餘以太網，隻要有一個網絡通道正常工作，係統就可完成正常通信。
　　各操作員站的備份使用：數(shu)據(ju)采(cai)集(ji)係(xi)統(tong)所(suo)有(you)操(cao)作(zuo)員(yuan)站(zhan)全(quan)部(bu)工(gong)作(zuo)在(zai)相(xiang)互(hu)熱(re)備(bei)份(fen)狀(zhuang)況(kuang)，係(xi)統(tong)中(zhong)隻(zhi)要(yao)有(you)一(yi)個(ge)操(cao)作(zuo)員(yuan)站(zhan)處(chu)於(yu)正(zheng)常(chang)狀(zhuang)態(tai)，係(xi)統(tong)就(jiu)可(ke)正(zheng)常(chang)工(gong)作(zuo)，完(wan)成(cheng)規(gui)定(ding)的(de)操(cao)作(zuo)及(ji)控(kong)製(zhi)調(tiao)節(jie)等(deng)功(gong)能(neng)。
　　數采站內的冗餘措施：數(shu)據(ju)采(cai)集(ji)係(xi)統(tong)的(de)數(shu)采(cai)站(zhan)用(yong)來(lai)完(wan)成(cheng)現(xian)場(chang)數(shu)據(ju)的(de)采(cai)集(ji)和(he)部(bu)分(fen)算(suan)法(fa)的(de)運(yun)算(suan)和(he)執(zhi)行(xing)
，其(qi)可(ke)靠(kao)性(xing)變(bian)得(de)尤(you)為(wei)重(zhong)要(yao)。對(dui)其(qi)中(zhong)許(xu)多(duo)部(bu)件(jian)進(jin)行(xing)在(zai)線(xian)熱(re)備(bei)份(fen)
，一(yi)旦(dan)一(yi)個(ge)部(bu)件(jian)出(chu)現(xian)故(gu)障(zhang)
，備(bei)份(fen)部(bu)件(jian)會(hui)自(zi)動(dong)承(cheng)擔(dan)起(qi)工(gong)作(zuo)。

　　抗幹擾措施
　　DCS的應用環境肯定會受到一些幹擾，這些幹擾如果處理不當則容易造成係統運故障。數據采集係統采用各種EMC兼容技術等提高係統的抗幹擾能力。數據采集係統的整體EMC指標達到工業三級，也就是說
，可以在嚴酷的工業環境條件下正常工作。

　　快速自診斷、隔離措施
　　DCS本身是可修複係統，由於長期運行
，故障是難免的
，這就要求在設計DCS時應盡量減少修複時間，以保證係統因故障的影響最小。
　　自診斷：數據采集係統I/O控製器均帶有CPU，每模塊均周期性地進行自診斷。
　　故障指示：數據采集係統的所有模塊上均有指示燈
、運行燈、故障燈、網絡通信燈
，以顯示模塊的運行狀態。此外，在數據采集係統的操作員站上，操作人員可隨時調出係統狀態圖

，從圖中可以看到每站、每個模塊的運行狀態。
　　故障隔離：數shu據ju采cai集ji係xi統tong的de故gu障zhang模mo型xing遵zun循xun單dan一yi故gu障zhang原yuan則ze。任ren何he模mo塊kuai的de故gu障zhang隻zhi影ying響xiang其qi自zi身shen的de工gong作zuo
，不bu會hui影ying響xiang到dao其qi他ta模mo塊kuai的de工gong作zuo。例li如ru，當dang某mou一yi模mo塊kuai的de電dian源yuan發fa生sheng短duan路lu故gu障zhang時shi
，其qi他ta模mo塊kuai的de電dian源yuan不bu受shou影ying響xiang繼ji續xu正zheng常chang工gong作zuo。當dang冗rong餘yu的de一yi塊kuai卡ka件jian故gu障zhang時shi
，該gai卡ka的de所suo有you功gong能neng會hui被bei無wu擾rao地di切qie換huan到dao另ling一yi塊kuai卡ka件jian上shang，該gai卡ka則ze可ke以yi拔ba除chu維wei修xiu。
　　可帶電更換模塊：shujucaijixitongdesuoyoumokuaijunkedaidianbacha，duixitongdeyunxingbuhuichanshengrenheyingxiang
，baozhengleshujucaijixitongzaimouxiemokuaiguzhangshi，weixiurenyuankeyizaibuyingxiangxitongyunxingdeqingkuangxiashixianzaixianweixiu。ciwai，shujucaijixitongdesuoyouI/O信號與I/O模塊是通過底板連接的，模塊主體上不接信號線，因此
，更換模塊時不會涉及到I/O接線的變動。

　　低功耗設計以及降額設計措施
　　發fa熱re高gao，往wang往wang是shi引yin起qi係xi統tong不bu穩wen定ding的de重zhong要yao原yuan因yin之zhi一yi。數shu據ju采cai集ji係xi統tong的de各ge種zhong卡ka件jian包bao括kuo數shu采cai卡ka
，均jun采cai用yong了le低di功gong耗hao設she計ji

，從cong其qi提ti供gong的de卡ka件jian資zi料liao看kan，卡ka件jian消xiao耗hao功gong率lv比bi較jiao小xiao

，卡ka件jian發fa熱re少shao。例li如ru
，關guan鍵jian部bu件jian數shu采cai控kong製zhi器qi的de典dian型xing功gong耗hao為wei400mA/5V, CPU不(bu)需(xu)要(yao)風(feng)扇(shan)冷(leng)卻(que)
，而(er)風(feng)扇(shan)往(wang)往(wang)是(shi)係(xi)統(tong)長(chang)時(shi)間(jian)運(yun)行(xing)的(de)薄(bo)弱(ruo)環(huan)節(jie)。另(ling)外(wai)，對(dui)於(yu)一(yi)些(xie)對(dui)電(dian)壓(ya)電(dian)流(liu)敏(min)感(gan)的(de)器(qi)件(jian)，為(wei)保(bao)證(zheng)其(qi)可(ke)靠(kao)正(zheng)常(chang)工(gong)作(zuo)
，數(shu)采(cai)係(xi)統(tong)采(cai)用(yong)了(le)降(jiang)額(e)設(she)計(ji)。

　　通訊網絡的可靠性措施
　　shujucaijixitongdesuoyoutongxunwangluojunshixianlerongyujishu。dangwangluowuguzhangqingkuangxia，liangtiaorongyudetongxunwangluoshangchuanshuxiangtongdeshuju。dangrenheyitiaowangluofashengguzhangshi
，lingyitiaowangluozedanfuqisuoyoudetongxunrenwu。baozhengleshujudekekaochuanshu。
　　數據采集係統過程控製網具有工業以太網負荷測試、故障偵測、冗餘傳輸等功能
，並且能根據網絡的運行狀況（負荷和故障情況），自動進行無擾冗餘切換
，切換過程是安全可靠的，不會丟失數據包。
　　該gai係xi統tong對dui冗rong餘yu網wang絡luo的de兩liang個ge獨du立li通tong道dao進jin行xing實shi時shi嚴yan格ge的de故gu障zhang診zhen斷duan
，並bing為wei係xi統tong內nei任ren何he節jie點dian建jian立li故gu障zhang狀zhuang態tai標biao誌zhi，以yi此ci作zuo為wei冗rong餘yu處chu理li的de基ji礎chu。當dang網wang絡luo存cun在zai不bu穩wen定ding因yin素su或huo局ju部bu發fa生sheng故gu障zhang的de情qing況kuang下xia，冗rong餘yu網wang絡luo自zi動dong剔ti除chu故gu障zhang部bu分fen線xian路lu，使shi網wang絡luo處chu於yu部bu分fen冗rong餘yu或huo不bu冗rong餘yu的de單dan網wang模mo式shi下xia，以yi保bao證zheng網wang絡luo仍reng然ran能neng夠gou正zheng常chang傳chuan輸shu過guo程cheng數shu據ju。
　　采用冗餘傳輸模式，保證數據安全到達目的節點，保證最大的傳輸可靠性。

　　軟件的可靠性措施
　　軟件對dcs的de可ke靠kao性xing有you很hen大da的de影ying響xiang，軟ruan件jian故gu障zhang
，特te別bie是shi係xi統tong死si機ji帶dai來lai的de危wei害hai是shi最zui大da的de，經jing過guo了le解jie
，數shu據ju采cai集ji係xi統tong的de軟ruan件jian開kai發fa投tou入ru遠yuan大da於yu硬ying件jian開kai發fa投tou入ru。在zai數shu據ju采cai集ji係xi統tong的de開kai發fa中zhong，參can考kao了le核he安an全quan計ji算suan機ji係xi統tong的de軟ruan件jian設she計ji和he開kai發fa要yao求qiu：
　　整個軟件開發過程按正向設計進行，包括：軟件需求分析階段、概要設計階段、詳細設計階段、編碼階段、模塊測試階段、連調階段和係統集成階段。在每個階段中實施檢驗和確認。
　　多級模塊化結構設計：首先按照係統的需求分析將整個係統的
功能分解成多個功能相對獨立的軟件任務
；將每一個任務逐級分解，直到功能單一的模塊。明確各個模塊的功能和輸入/輸出接口定義，作為檢測依據。
　　此(ci)外(wai)，資(zi)源(yuan)分(fen)配(pei)留(liu)出(chu)很(hen)大(da)裕(yu)度(du)。整(zheng)個(ge)軟(ruan)件(jian)經(jing)過(guo)嚴(yan)格(ge)測(ce)試(shi)
，窮(qiong)盡(jin)各(ge)種(zhong)故(gu)障(zhang)可(ke)能(neng)
，確(que)保(bao)係(xi)統(tong)不(bu)死(si)機(ji)

，不(bu)出(chu)故(gu)障(zhang)。對(dui)所(suo)有(you)接(jie)口(kou)關(guan)係(xi)嚴(yan)格(ge)定(ding)義(yi)，且(qie)均(jun)設(she)立(li)非(fei)法(fa)進(jin)入(ru)和(he)退(tui)出(chu)處(chu)理(li)措(cuo)施(shi)。

　　ECS-100H數據采集係統的可靠性製造
　　要保證一個係統的可靠性，隻有可靠性設計是遠遠不夠的，它必須靠嚴格的生產、製造技術來實現。
　　通tong過guo對dui供gong應ying商shang質zhi保bao體ti係xi的de審shen查zha，以yi及ji參can觀guan其qi生sheng產chan過guo程cheng獲huo得de的de相xiang關guan資zi料liao，數shu采cai係xi統tong的de生sheng產chan過guo程cheng是shi高gao要yao求qiu且qie嚴yan格ge可ke控kong的de
，生sheng產chan過guo程cheng製zhi定ding的de一yi些xie規gui則ze為wei係xi統tong的de可ke靠kao性xing提ti供gong了le保bao證zheng：確(que)保(bao)生(sheng)產(chan)所(suo)用(yong)的(de)元(yuan)器(qi)件(jian)直(zhi)接(jie)從(cong)具(ju)有(you)質(zhi)量(liang)保(bao)證(zheng)體(ti)係(xi)的(de)原(yuan)製(zhi)造(zao)廠(chang)家(jia)定(ding)貨(huo)

，數(shu)據(ju)采(cai)集(ji)係(xi)統(tong)所(suo)用(yong)的(de)芯(xin)片(pian)直(zhi)接(jie)來(lai)自(zi)著(zhu)名(ming)的(de)器(qi)件(jian)廠(chang)商(shang)。確(que)保(bao)數(shu)據(ju)采(cai)集(ji)係(xi)統(tong)所(suo)有(you)的(de)板(ban)級(ji)產(chan)品(pin)采(cai)用(yong)先(xian)進(jin)的(de)機(ji)器(qi)焊(han)接(jie)技(ji)術(shu)來(lai)生(sheng)產(chan)。並(bing)嚴(yan)格(ge)進(jin)行(xing)老(lao)化(hua)

，以(yi)淘(tao)汰(tai)不(bu)合(he)格(ge)品(pin)。
　　公司按IS09001國際質量標準製定嚴格的《質量保證體係》。數shu據ju采cai集ji係xi統tong的de工gong程cheng化hua設she計ji和he管guan理li保bao證zheng產chan品pin的de質zhi量liang是shi客ke觀guan的de，而er不bu依yi賴lai於yu某mou個ge人ren。工gong程cheng合he同tong執zhi行xing過guo程cheng的de每mei一yi個ge環huan節jie均jun通tong過guo文wen件jian進jin行xing有you效xiao的de控kong製zhi，不bu受shou人ren為wei因yin素su幹gan擾rao。
　　工程實施過程也需要按照可靠性要求進行。例如
，合理的工藝控製方案設計
、kekaodejiedixitongshejidengdeng。qinshandisanhedianchangdeshujucaijixitongdegongchengshejishihelide，qiezhunbeichongfen
，zuizhongyuanmandiwanchengleshejihetiaoshigongzuo
，bingyicitouyunchenggong。lingwai
，weilebaozhengqinshandisanhedianchangshucaixitongdeyanzhichenggongyuyouliangdehouxufuwu，zhejiangzhongkongjishugufenyouxiangongsichenglilezhuanmendehedianxiangmuzu，peibeileyixieyoufengfugongchengjingyandegongchengshicongshikaifaguocheng

、工程實施測試和檢驗等工作。

　　總結
　　WebField ECS-100H係統投運後，提供高速（20ms開關量模擬量）
、高精度(0.1%)的數據采集功能，采集數據除在本地的工程師站進行各種數據顯示趨勢記錄外，還通過PDS網關計算機送到電站的PDS係xi統tong進jin行xing數shu據ju處chu理li。另ling外wai，由you於yu其qi提ti供gong了le精jing確que的de功gong率lv裕yu量liang數shu據ju，操cao作zuo員yuan可ke以yi在zai不bu降jiang功gong率lv或huo少shao降jiang功gong率lv情qing況kuang下xia進jin行xing換huan料liao，提ti高gao了le經jing濟ji效xiao益yi。實shi踐jian證zheng明ming，該gai係xi統tong能neng夠gou滿man足zu安an全quan功gong能neng的de要yao求qiu。係xi統tong投tou入ru運yun行xing以yi來lai，穩wen定ding可ke靠kao
，數shu據ju傳chuan輸shu完wan整zheng快kuai速su。
　　總之，係統的可靠性貫穿於係統的設計與開發
、生產製造、工程實施等一係列過程中，各過程的各種經驗積累在可靠性保證方麵起著十分重要的作用。