基于FPGA的具有组态功能的核电站安全级仪控系统及方法

专利主权项内容

1.一种基于FPGA的具有组态功能的核电站安全级仪控系统，该核电站安全级仪控系统包括FPGA主控芯片，该FPGA主控芯片包括：Block-RAM模块，用于存储数据，该数据包括由DCS功能图转化的组态化数据；基本应用功能模块，用于执行DCS功能图上的功能；以及主控逻辑模块，用于从所述Block-RAM模块中调取数据，并控制所述基本应用功能模块利用所述数据执行DCS功能图上的功能；其中，所述Block-RAM模块包括：功能数据存储单元，用于存储功能数据，该功能数据包括待调取的基本应用功能模块的ID信息及调取顺序信息；配置参数数据存储单元，用于存储配置参数数据；显示数据存储单元，用于存储显示数据；以及人机界面软操作命令数据存储单元，用于存储人机界面软操作命令数据；其中，所述功能数据存储单元、配置参数数据存储单元、显示数据存储单元及人机界面软操作命令数据存储单元存储的数据为由DCS功能图转化的组态化数据；其中，所述功能数据存储单元用于存储组态化的功能数据，该组态化的功能数据的包结构包括：两个字节帧头FFBC、基本应用功能模块的ID号、一个保留字节0x00、输入数据地址列表；其中，每个输入数据地址为4个字节长度，输入数据的数量由基本应用功能模块的类型和配置参数决定；所述配置参数数据存储单元用于存储组态化的配置参数数据，该配置参数的字节长度由基本应用功能模块的类型决定；所述显示数据存储单元用于存储组态化的显示数据，该组态化的显示数据的包结构包括：显示数据在内存中的地址，每个地址采用两个字节表示；所述人机界面软操作命令数据存储单元用于存储组态化的人机界面软操作命令数据，该组态化的人机界面软操作命令数据的包结构包括：软操作命令的内存地址，每个软操作命令地址采用两个字节表示；所述Block-RAM模块还包括：功能信号数据存储单元和基本应用功能模块中间运算结果存储单元；其中，所述功能信号数据存储单元用于存储功能信号数据，该功能信号数据包括：报警信号数据、显示信号数据及系统是否正常运行信号数据；其中，所述基本应用功能模块包括：基本逻辑运算单元，用于根据配置参数实现相应的逻辑运算，包括与、或、非、异或、同或运算；基本数学运算单元，用于根据配置参数实现相应的数学运算，包括加、减、乘、除、数值比较运算；以及复杂数学运算单元，用于根据配置参数实现相应的复杂数学运算，包括指数、对数、开方、查找表运算；其中，所述基本应用功能模块还包括：传递函数单元，用于根据配置参数进行一阶滤波、微分、超前校正、滞后校正、超前-滞后校正传递函数控制；IO处理单元，用于将IO输入数据存储到相应的内存地址，及将相应的内存数据输出到IO通道；背板通信处理单元，用于将背板通信输入数据存储到相应的内存地址，将相应的内存数据输出到背板通信通道；软操作处理单元，用于将软操作命令数据存储单元的数据存储到相应的运算内存地址；以及延时操作单元，用于进行延时开、延时关、取脉冲操作；其中，该核电站安全级仪控系统还包括：内存控制模块、机箱外串行通信控制模块、机箱内背板通信控制模块、模拟量/数字量/脉冲量输入输出寄存器、模拟量/数字量/脉冲量输入输出控制模块及复选模块；其中：所述内存控制模块用于仲裁主控逻辑模块、机箱外串行通信控制模块、及机箱内背板通信控制模块的读写请求，并对FPGA主控芯片内部Block-RAM进行读写操作；所述机箱外串行通信控制模块用于对外部通信输入帧进行解包、并将其存储到Block-RAM模块中，同时对需要发送到外部的数据，先将其从Block-RAM模块中取出，再打包成帧，然后发送外部硬件接口；所述机箱内背板通信控制模块用于对机箱内板卡通信输入帧进行解包、并将其存储到Block-RAM中，同时对需要发送到机箱内板卡的数据，将其从Block-RAM模块中取出，打包成帧，并发送至外部硬件接口；所述模拟量/数字量/脉冲量输入输出寄存器用作所述主控逻辑模块与模拟量/数字量/脉冲量输入输出控制模块进行数据交互的数据通道；所述模拟量/数字量/脉冲量输入输出控制模块用于将外部IO输入读取到寄存器，同时将寄存器的值发送到外部IO输出接口；所述复选模块用于选择基本应用功能模块，与所述主控逻辑模块进行数据交互。