大亞灣 、嶺澳、秦山等在役核電站的主要儀控系統采用的是常規儀表系統，核電站儀控系統采用數字化技術是核電儀控技術發展的必然。與模擬控制技術相比，數字化控制技術具有明顯的先進性及優勢，而模擬控制技術是落后的技術。數字化技術的應用將有利于改善核電廠的安全狀況及穩定運行水平，降低設備的維修成本。因此，為了提高核電站運行的安全性、可靠性、可用性以及經濟性，國際原子能機構法規及國家核安全法規已經明確規定新一代核電站采用數字化儀控技術。而國內在役的采用模擬或模擬加數字的儀控技術核電站，也將面臨儀控系統的數字化改造問題。

　　目前我國核電站用的高端核級儀表和控制系統等絕大部分使用進口產品。在即將建設的第三代核電站中，在數字化控制系統方面，法國的 EPR 使用的是西門子公司的 TXP 和 TXS(安全保護)系統，美國的西屋公司采用的是愛默生公司的 OVATION 和 ABB 公司的 COMMON Q(AC160)，國內尚無廠家和產品能夠替代;在儀表方面，也大量采用的國外公司的產品，如 ROSEMOUNT1154、3151 等變送器、美國 MASONELAN 調節閥、英國 ROTOK1400 電動執行機構等，國內廠家只有很少的儀表能夠選用，而且大都集中在常規島和公用系統。

　　1 改造的目標

　　進行核電站儀控系統數字化改造首先需要明確通過改造所要達到的目標。

　　1.1 解決備件淘汰和短缺問題

　　電子技術的發展日新月異，舊的技術和設備將很快被淘汰。目前在役核電站中大量采用的如單元組合儀表、核級變送器等儀控設備已經被淘汰，廠家已經停產，備件短缺成為運行維護過程中日益突出的問題，過儀控系統數字化改造可以在一段較長的時間內徹底解決備件淘汰和短缺問題，但是改造后的系統在經歷了一段時間后同樣會面臨備件問題，因此需要在確定改造方案時就充分考慮今后的備件問題。

　　1.2 解決儀控設備老化問題

　　對儀控系統來說，系統故障率在設備壽期內遵循由高到低再到高的規律。在運行初期由于設備中存在的一些隱藏缺陷以及系統設計中未曾考慮周全的小缺陷會在使用初期暴露出來，使系統故障率較高，這一過程通常有一、二年的時間;經過適當的維護及修正后系統便進人一段較長的相對平穩的低故障率區(中期)， 這段時期的長短與設備的壽命、質量相關，有幾年至十幾年左右;隨著國家經濟的快速發展，能源的需求與日俱增，核能作為確保我國經濟發展的戰略性能源，在國民經濟中扮演著越來越重要的角色為了進一步提高核電的經濟效益，核電國產化變得越來越緊迫，其中數字化儀表和控制系統的國產化又是其中重要組成部分。

　　1.3 進一步提高儀控系統的性能

　　經過十多年的核電站運營，我國核電運行技術得到快速發展，但目前的儀控系統在部分性能上難以很好地滿足運行技術的要求，例如數據精度、定期在線試驗、在線參數修改、運行優化、信息共享等。

　　1.4 進一步完善儀控系統的功能

　　數字化儀控系統除了完成其自身的測量、數采、控制等功能外，為預防性維修提供了有效手段。數字化儀控系統依靠大量數字化的信息，能夠有效地實現電站主體設備的實時狀態監督、熱力優化、機組性能在線評估、機組經濟性分析等。

　　1.5 進一步提高核電站的安全性和可靠性

　　具備高容錯性、高冗余度是目前的數字化儀控系統的一項重要要求，通過數字化儀控改造，進一步提高了核電站的安全性和可靠性。

　　儀表、智能開關、智能執行器等;FCS以統一的總線協議為核心，所有設備遵循同樣的總線協議，以保證其可互 操作性和開放性;FCS的本質是信息處理現場化，以此獲得更多的現場信息，同時在現場完成控制任務。不難看出 ，FCS對于來自現場的開關量信號并沒有新技術新設備，因此FCS仍需要處理開關量信號十分成熟和完善的PLC，PLC可以作為一個站掛在高速總線上，充分發揮其在處理開關量方面的優勢。PLC = Programmable Logic Controller，可編程邏輯控制器，一種數字運算操作的電子系統，專為在工業環境應用而設計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內部存儲程序，執行邏輯運算，順序控制，定時，計數與算術操作等面向用戶的指令，并通過數字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產過程。是工業控制的核心部分。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller,PLC)，它主要用來代替繼電器實現邏輯控制。隨著技術的發展，這種采用微型計算機技術的工業控制裝置的功能已經大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡稱PC。但是為了避免與個人計算機(Personal Computer)的簡稱混淆，所以將可編程序控制器簡稱PLC。

　　2 數字化儀控方案

　　目前的數字化儀控系統主要包括：分散控制系統 (DCS)、可編程序控制器(PLC)和現場總線控制系統(FCS)三種，但能稱為全數字化儀控系統的只有FCS 一種。全數字化儀控系統降低了人因失效引起非計劃停堆停機的概率，并從軟件和硬件上確保了電站安全系統的高可靠性;全數字化儀控系統自投入臨時運行至今一直穩定運行，從未發生由于全數字儀控系統軟件或硬件原因造成的非計劃停堆;與傳統的模擬儀控系統相比，數字化儀控系統大大提高了核電廠運行的效率、安全性和可靠性。

　　目前在火電站，DCS主要應用于以模擬量控制為主的包括機、爐、電等在內的所謂主系統，PLC主要應用于以開關量控制為主的包括水、煤、灰等在內的所謂輔助系統，FCS應用于火電站尚處初級階段。Dcs 在火電站的應用經歷了二三十年，它的設計思想、組態配置、功能匹配均已達較完善的程度，新型的DCS也具備了很強的順序控制功能，因此DCS已滲透到火電廠控制系統的各個領域。

　　借鑒數字化儀控系統在火電站的應用經驗，將DCS和PLC引人核電站儀控系統，作為其數字化儀控的方案是可行的。DCS，即所謂的分布式控制系統，或在有些資料中稱之為集散系統，是相對于集中式控制系統而言的一種新型計算機控制系統，它是在集中式控制系統的基礎上發展、演變而來的。在系統功能方面，DCS和集中式控制系統的區別不大，但在系統功能的實現方法上卻完全不同。DCS的骨架——系統網絡，它是DCS的基礎和核心。由于網絡對于DCS整個系統的實時性、可靠性和擴充性，起著決定性的作用，因此各廠家都在這方面進行了精心的設計。對于DCS的系統網絡來說，它必須滿足實時性的要求，即在確定的時間限度內完成信息的傳送。這里所說的“確定”的時間限度，是指在無論何種情況下，信息傳送都能在這個時間限度內完成，而這個時間限度則是根據被控制過程的實時性要求確定的。因此，衡量系統網絡性能的指標并不是網絡的速率，即通常所說的每秒比特數(bps)，而是系統網絡的實時性，即能在多長的時間內確保所需信息的傳輸完成。系統網絡還必須非常可靠，無論在任何情況下，網絡通信都不能中斷，因此多數廠家的DCS均采用雙總線、環形或雙重星形的網絡拓撲結構。

　　另一種可選方案是FCS系統，即多變量、多節點、串行、數字通信系統取代單變量、單點、并行、模擬系統;全數字化、智能、多功能取代模擬式單功能儀器、儀表、控制裝置;互聯、雙向、開放的系統取代單向、封閉的系統;

　　大量分散的虛擬控制站取代集中的控制站。FCS以數字智能現場裝置為基礎，數字智能現場裝置包括：智能儀表、智能開關、智能執行器等。

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