核电厂网络化控制系统展望

王 硕，陈日罡

（中国核电工程有限公司 北京核工程研究设计院 仪控设计所，北京 100083）

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工业现场的网络通信是为了保证核电厂各个系统的安全稳定运行应运而生的，是核电厂安全稳定运行的重要支柱之一。其中，控制系统作为电厂内部的中枢神经，深受网络通信技术发展的影响。从最早的20世纪40年代开始，早期的现场基地式仪表和后期的继电器构成了控制系统的前身，即模拟控制系统，此时系统内无“网络”的概念，不同设备间通过电信号、气压信号等模拟信号交互和联锁。70年代中期，由于设备大型化工艺流程连续性要求高，要控制的工艺参数增多，要求集中显示，模拟控制系统已经无法满足需求，而随着微处理器、网络技术（此时带宽基本为10Mb/s、100Mb/s）的发展，PLC（Programmable Logic Controller）技术及DCS（Distributed Control System）系统逐渐被大家认可与推广，并于20世纪90年代发展至顶峰。在20世纪90年代后期，随着各类现场总线技术的出现，极大丰富了可从底层设备获取的数据规模，FCS（Fieldbus Control System）控制系统开始逐步被使用，但根据第4版IEC61158的规定，目前总线类型多达20种，且不同类总线从物理层开始就无法相互兼容，给各类数据的互联互通带来困扰[1]。21世纪伊始，随着网络带宽的逐步增大，其数据量上限、时间延迟、确定性等问题都逐步得到解决，且随着大数据、人工智能技术、云计算等需求的日益强烈，NCS（Network Control System，网络控制系统）系统[2]开始走进大家的视野当中，NCS系统使用对时间确定度较高的TSN[3]等先进网络，并配合大规模应用的集群服务器，真正实现了“一网到底”。……