使用NI LabVIEW进行核电站控制模块的自动化测试

Author(s):
Art Frink - Florida Power Corp

Industry:
Electronics

Products:
LabVIEW, Datalogging and Supervisory Control

The Challenge:
实现对于某旧核电站电子控制模块的自动化测试，提高性能、可靠性并降低成本。

The Solution:
使用由LabVIEW进行控制的NI GPIB仪器开发一个基于PC的虚拟仪器系统。

介绍

当控制系统使用20年后，其制造商通知佛罗里达电力公司将不再继续对于设备进行支持。水晶河核电站的工程师们开始考虑其他对策。要更换一个核电站中的主要控制系统绝不是简单的事情。新技术在改进性能的同时，会导致成本增加。然而从总的建设费用和核电站运营成本角度来看，引入新技术还是很有必要的；除了经济上的考虑外，新技术的引入还有可能带来一些启动问题以及无法确定运行初始可靠性的问题。所以工程师们考虑在现存系统的基础上进行修改维护，并且备用零件可以从一个废弃的核电站获得。为了满足对于测试的日益严格的要求以及电力产业中检查时间的不断缩小的趋势，工程师们必须使用自动化测试系统。本文中使用了LabVIEW开发了一个原型测试系统。

设计

本文尽可能使用现有的材料和仪器，设计并构建了一个机架式测试系统，并在设计过程中考虑到了原型系统将来的可扩展性。从库存中，取出Keithley 199数字万用表、Wavetek 650函数发生器以及Elgar AT8A电源；在某化学系统的升级之后，剩余了一个带有轮脚的19英寸机架；并保留原项目中使用的一台安装LabVIEW 3.0的Dell 486/33电脑。因此最后补充的硬件仅包括AT-GPIB/TNT GPIB接口板卡、Keithley 707开关矩阵以及一个机架式电脑显示器；额外购买的软件包括基于LabVIEW的SQL工具包以及来自Crystal Reports的报告生成器。

这个使用LabVIEW进行开发的测试程序需要满足两个基本要求。首先是灵活性。待测的两个核电站控制系统中，共有分别属于46个基本类型的652个模块。属于同一类型的模块本身是相同的，但需要对每个模块分别设定参数以及不同的测试标准。另外，生成适用于质量记录备案的标准化测试报告也是十分必要的。

为了满足灵活性，本文采用了一个Microsoft Access 2.0数据库，并为每种类型的模块创建了一个或多个数据表格。工程师们可以在获得结果时，方便地修改表格的数据。同时也很容易为某一个输出曲线增删测试点。此外，数据库还可以存储历史记录以备查询或打印测试报告。
LabVIEW调用库函数节点提供了无缝接口来调用Crystal报告生成器，以满足报告生成的需求。

本文首先选择了六个类型的模块进行原型设计。通过Access数据库和SQL工具包，能够获得各种类型之间的相似性，因此只需要对其中三种类型的模块进行编程。另外，操作者可以对本系统进行编程，但希望尽量减少人为因素的干扰。这六种（实际上是三种）类型的模块总共能够代表652个模块中的198个（即百分之30）。

操作

在程序的操作者界面中包含了两个由数据库自动更新的列表框，分别显示两个核电站控制系统中的模块类型列表。双击选定的模块类型，通过Call Instrument VI启动相应的VI就能够在列表框中显示出系统中所有属于该类型的模块。接着双击并插入选中的模块。

将模块插入到测试机架并弹出消息框之后，测试过程就不需要额外的干预。但操作者仍可以改变报告生成选项，选择打开或关闭Crystal报告生成器，或使用由LabVIEW生成的无格式报告。当测试结束之后，会提示测试是否成功，以选择测试下一个模块，或返回初始界面。

结果

水晶河3号电站由于更换燃料于1996年二月下旬关闭。整合控制系统以及非核仪器控制的测试于两周后开始。参考历史数据，本系统为每个模块预留了30分钟的测试时间。而通过使用新的基于LabVIEW的测试系统，实际的平均测试时间达到了每个模块15分钟，其中还包括了停工时间。由于模块类型不同，单个模块的实际测试时间一般为两分钟至五分钟不等，而测试过程中还受到的一些外界影响造成测试时间加长。例如，Keithley 199数字万用表在测试过程中失灵，当更换成Keithley 2000之后，需要对于系统的软硬件进行少量修改和调整。就总体而言，测试相当成功，不仅大幅度提高了测试能力而且获得了高度一致性的测试结果。若能够消除设备故障造成的影响，测试速度还能够进一步提高。

总结与展望

在成功地进行了原型开发后，下一步的开发将涉及以下几个方面。首先，对于现有VI进行修改以提高性能并改善用户界面。其次，为了准备于1998年进行的下一次燃料充填，编写适用于其他模块类型的VI。此外，还将评估测试模块的校准能力。本系统有望在市场推广后应用到具有类似控制系统的其他电站中。

有关该案例分析得更多详情，请联系：

Arthur Frink

Florida Power Corp.

Arthur Frink

佛罗里达电力公司

15760 W. Power Line Street

Crystal River, FL 34428-6708

电话：（352）563-4318

电子邮箱：arthur.frink@fpc.com

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