一、引言
核电站数字化仪控系统（DigitalControlSystem，DCS）作为核电机组的关键组成设备，是直接影响核电站安全、稳定运行的关键性成套设备之一，堪称核电站运行的“神经中枢”。核电站机组的安全、经济运行在很大程度上取决于DCS系统的性能水平。因此DCS系统在集成后需要通过各种测试活动进行验证，以确定系统的安全性。
安全专设功能是DCS安全级保护系统（RPS）的重要组成部分，用于控制安全设施动作。测试的目的为验证安全专设功能设计是否按照设计输入完成安全级系统保护功能。
传统的测试方法为将各种触发安全专设事件的工艺参数手动输入DCS反应堆保护系统，即RPC系统（RPC，ReactorProtectionCabinet），监视专设功能的执行机构，即SLC系统（SLC，SafetyLogicCabinet）是否输出相应的专设信号，是否完成对设备的相应的逻辑控制。
此种测试方法在整个测试流程中有大量人工参与的环节，需要多人配合完成，使用测试工具，手动在多台RPC机柜上注入信号，逻辑执行后，由测试人员亲自到多台SLC机柜查看输出结果，并以手工方式检测设备逻辑的正确性。由于工艺的复杂性，需要大量、分散地输入输出信号，使得目前的测试效率低、消耗人力多，并且人工参与环节存在人为错误的风险。
为了解决目前测试方法在安全级专设功能测试中的不足，本文提出了一种基于网络的自动化测试系统。该网络化测试系统采用NI公司的PXI控制硬件平台结合NI的图形化编程软件LabVIEW开发构建。该系统可实现多个待测控制柜中所有信号点的工况自动输入，通过网络形成闭环测试（在闭环内可以*自动运行，无需人工参与），更直观、便捷的显示测试过程，并自动生成测试报告。
由于采用网络化思想，扩展性好，与其它测试系统相结合，可以提高测试的集成化程度。下面以详细介绍网络化测试系统的设计及在DCS安全级专设功能测试中的应用。
二、网络测试系统设计
2.1测试系统总体设计
安全级专设功能测试使用黑盒测试方法。向保护系统输入模拟现场工况的测试信号，保护系统内部经过逻辑运算触发安全保护专设功能，引起多设备安全保护动作，通过采集设备动作指令和模拟发送设备反馈信号，监视系统输出是否达到预期结果。为了实现专设功能测试，需要测试系统完成以上大量、分散的测试信号的采集和发送，测试工况的自动化执行，现场设备状态的自动反馈模拟。
该测试系统由5台测试装置和一部交换机组成，一台测试装置通过硬接线与RPC机柜相连，模拟现场传感器发送信号，简称RPC测试装置，作为客户端；4台测试装置通过硬接线与A/B列专设SLC系统相连，模拟现场设备，简称SLC测试装置，作为服务器。5台测试装置通过交换机相连，构成独立的星型网络结构。
RPC测试装置向RPC机柜发送电信号，经过RPC机柜处理后成为网络信号进入安全级DCS系统总线，经网络传输后到达SLC控制柜，经过逻辑运算后通过I/O模块向现场设备发出DO信号，zui终被SLC测试装置采集。SLC测试装置模拟设备逻辑动作，将设备动作反馈回SLC控制柜，并通过网络将测试输出传送到RPC测试装置，zui终通过对比预期结果，自动得出测试结论，至此形成一个*闭环的测试回路。整个系统结构如图1所示。
2.2通讯模块设计
网络化测试系统的关键部分为通讯模块，经过多种方案的对比，zui终采用基于TCP协议的C/S（客户端/服务器）通信模式。通讯模块分为两部分：服务器提供测试数据；客户端采集数据。测试时需要提供四台SLC测试装置的计算机名和分配的网络端口号。数据传输过程如下：首先由客户端向服务器发送连接请求，服务器侦听到请求后回复并在的端口建立连接，然后开始传输，数据传输完成后关闭连接，传输过程结束。
为保证网络测试系统数据传输的可靠性，防止因网络故障造成连接中断导致测试数据丢失，在客户端中增加一个不断循环的队列，按队列中的“服务器名称/端口号”对，依次访问每台服务器。而在服务器端中增加一个循环不断监听连接，在每次数据交换完毕断开连接之后，返回监听状态，等待下一次连接。为进一步提高整个系统的可靠性，建立一套对传输错误的响应机制。在以下三种情况下，软件会中断传输并报警：（1）TCP校验和有误（2）报文长度有误（3）响应超时。
为了提高大量测试数据传输的性，采用将开关量进行编码，压缩字符串长度的方法。LabVIEW的TCP网络传输模块传递的数据类型为字符串类型，如果把开关量直接转为字符串会使字符串长度过大，增加传输时间，无法达到测试网络响应时间的要求，所以采用将开关量直接转为十进制数的方法：每32路开关量定义为一个布尔型数组，再由二进制数转为十进制数。同等信息量的十进制数只有十位，转为字符串后，其长度不到二进制数转字符串的三分之一，大大提高了传输效率。在客户端用同样的规则译码，编码一译码的流程如图2所示。
2.3数据库设计
安全级专设功能测试对于响应速度的要求很高，这就对网络传输效率提出了很高的要求。网络传输的信息包括点名和点值，一个点名所占的空间大约是点值的30倍，而且点名在测试中不会随时发生变化，因此取消实时传输点名，点名信息由数据库提供。
本文使用基于ADO技术的LabVIEW数据库访问包LabSQL作为接口程序，SQLServer数据库作为数据源建立数据库，如图3所示。首先在SQLServer中建立一个工作表，该工作表包括点名、测试装置硬件通道号、测试装置号、装置内序号，然后在LabVIEW通讯程序中加入LabSQL函数以访问这个工作表。每台测试装置都拥有一个*的测试装置号。
数据库的应用：在SLC测试装置端，依据工作表提供的“装置内序号一测试装置硬件通道号”的对应关系，将每个通道的当前值取出，按序号进行排序后打包发送到RPC测试装置。RPC测试装置端，RPC测试装置会根据数据库中“点名一测试装置号一装置内序号”检索出对应的点，显示点名和点值。
2.4测试软件设计
测试软件采用NI公司的LABVIEW语言开发实现。软件设计上致力于构建一个开放式通用测试平台，实现现场设备的模拟、测试信号的自动发送和采集以及不同测试装置之间的信息交互。
RPC测试装置软件功能包括以下两部分，人机界面如图4所示：
（1）作为整个测试系统的主控软件，实现测试配置，测试操作、测试监视等；
（2）模拟场传感器发送测试信号和接受SLC测试装置传输来的网络信号。
针对于测试输入输出点、工况的配置，测试脚本设计“手动模式”、“自动模式”两种，手动模式手动选择测试点，自动模式直接导入测试用例的发送的点和真值表。测试软件右侧显示RPC视叮试装置向RPC机柜发送信号，同时监视通过网络传送来的SLC测试装置的设备指令、反馈信号。
SLC测试软件的主要功能是仿真现场设备。具体为接收DCS系统发送的控制信号后，根据现场设备控制逻辑关系得出正确的反馈信号，回传给DCS系统，从而模拟真实设备的指令响应情况。SLC测试软件界面如图5所示。
整个测试系统的测试流程为：RPC测试装置向DCS系统发出对现场环境虚拟的传感器信号，DCS系统经过逻辑运算，发出对现场设备的控制指令。SLC测试装置接收DCS指令，模拟真实设备的指令响应情况，并显示在人机界面上。测试人员可以在一个客户端上就了解整个DCS系统和相关现场设备在当前工况下的状态。测试系统信号传输图如图6所示。
三、网络测试系统应用
3.1测试步骤
本章以反应堆冷却剂系统的安全专设功能测试为例介绍网络化测试系统在安全级专设功能测试中的应用。首先，将RPC测试装置通过硬接线与RPC系统连接，然后，打开RPC测试装置软件界面，设置服务器名称和端口号，选择测试模式为自动测试模式，配置测试点、测试工况。测试输入信号包括：核电站一回路中三个反应堆冷却环路主泵转速、P7（核功率信号大于10％Pn或汽机负荷大于10％）信号，如表3-1测试记录表格，测试输入信号部分：
SLC测试装置接收到安全级保护系统经过逻辑运算后的输出设备指令，通过脚本模拟以下设备安全保护动作：反应堆冷却环路系统中的三个主泵设备RCPOO1PO、RCP002PO、RCP003PO，辅助给水系统中四个阀门设备ASG137VV、ASG237VV、ASG138VV、ASG238VV，辅助给水系统中两个阀门设备ASG013VD、ASG015VD，将设备反馈给安全级保护系统，同时将设备反馈信号通过网络传输给RPC测试装置，进行测试结果判断，如表1测试记录表格，预期结果部分。
3.2测试结果验证
设备RCPOO1PO，RCPO02PO，RCP003PO是指核电站一回路中的三个冷却回路中的三个冷却主泵，为核电站一回路冷却系统提供冷却水源；设备ASG013VD、ASG015VD、ASG017VD、ASG137VV、ASG237VV、ASG138VV、ASG238VV是辅助给水系统环路中四个阀门，只有这些阀门打开，其辅助给水系统才能启动，当主回路系统中出现故障时，才能向蒸汽发生器二次侧供水，使一回路保持一个冷源，排除堆芯剩余的功率，进而保证核电系统正常运行。设备阀门ASG013VD、ASG015VD是蒸汽发生器的排污系统的控制阀门，只有将其阀门打开其系统对蒸汽发生器进行排污，对蒸汽发生器进行清洗，当触发上述专设功能时，要关闭排污系统，保证蒸汽发生器中的有足够的水量。
根据以上工艺要求设计测试工况的真值表，如表1测试记录表格，输入真值表和输出预期结果部分。通过脚本实现将实际测试信号与预期结果比较自动得出测试结果，如表1测试记录表格中“Result”部分。
四、总结
文章介绍了在LabVIEW编程环境下的一个网络化测试系统，其实现了CPR1000核电站大范围大量不同类型信号的发送与采集，数据实时采集、存储与传输，现场设备仿真等功能，能够满足核电站数字化仪控系统对安全专设功能的测试需要。该方法的创新点主要有：
（1）针对CPR1000堆型安全级系统功能测试的特点，实现了模拟现场设备反馈，实时大规模信号注入和信号采集，各系统测试协同的功能。
（2）该测试系统的网络具有开放性，安装了文中介绍的通讯软件的工控机都可以接入网络，根据实际测试的需要增加、删除或变更网络中的节点，使得系统具有可裁剪性，能满足不同的测试需求。
（3）基于LabVIEW的虚拟仪器技术，系统在功能上具有良好的可拓展性。本文根据专设功能测试的需求开发了相关测试应用软件——工况模拟和设备仿真。同样，根据不同的测试需求，可以开发各种应用程序，包括仿真、示波、数据处理、图形编辑、存储打印等，从而充分利用整个网络化测试系统的软硬件资源。
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