具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种用于核电站的基于FPGA的高速多通道核电设备触点扫描装置，基于FPGA并行处理技术，配合并行总线，在预设轮询周期内扫描并判断触点状态。

具体包括：第一机架和至少一个第二机架；第一机架设有第一处理模块和与第一处理模块连接的第一接收模块，第二机架设有第二处理模块和与第二处理模块连接的第二接收模块；第二处理模块与第一处理模块连接，用于将第二机架的触点扫描结果发送至第一处理模块中；

第一接收模块和第二接收模块均包括运算单元、以及与运算单元连接的多通道接收端和逻辑单元；通过多通道接收端并行接收核电设备开关触点信号，且通过逻辑单元对预设的单通道信号进行非运算，将运算结果和对应通道的核电设备开关触点信号通过运算单元进行异或预处理，并将预处理后的核电设备开关触点信号分别发送至第一处理模块和第二处理模块；

第一处理模块和第二处理模块根据预处理后的核电设备开关触点信号与配置信息集得到触点扫描结果，根据触点扫描结果判断故障通道，并根据预设轮询周期得到故障通道内核电设备开关触点故障信号的先后顺序。

在本实施例中，第一机架即图1中所示的Master机架，在第一机架中设有基于FPGA的Master FPGA处理模块，和与Master FPGA处理模块连接的第一接收模块。

如图2所示，所述Master FPGA处理模块包括FPGA处理芯片、核电站主控制系统DCCX通讯隔离模块、核电站备用控制系统DCCY通讯隔离模块、串口隔离模块、机架总线隔离模块、背板总线隔离模块、数字输出DO模块、缓存模块和存储模块；

其中，FPGA处理芯片通过机架总线与Slave FPGA处理模块连接，用于接收SlaveFPGA处理模块传输的触点扫描结果；

FPGA处理芯片通过背板总线连接第一接收模块，用于接收核电设备开关触点信号；

FPGA处理芯片中配置与外部设备的通讯接口；

优选地，通讯接口包括与核电站主控系统、核电站备用控制系统进行通讯的接口，可将核电设备开关触点信号上传至核电站控制系统。

优选地，通讯接口还包括与工作站进行通讯的接口，即通过串口将报警信息上传至工作站，或，通过串口从工作站下载配置信息集，实现信息交互。

优选地，通讯接口还包括输出报警信息的接口，即通过DO模块输出报警信息。

优选地，机架总线、背板总线以及与核电站主控系统、核电站备用控制系统或工作站等的通讯接口均设有对应的隔离模块。

优选地，FPGA处理芯片还可接收Slave FPGA处理模块传输的核电设备开关触点信号。

在本实施例中，第二机架即图1中所示的Slave机架；在第二机架中设有基于FPGA的Slave FPGA处理模块，和与Slave FPGA处理模块连接的第二接收模块。

如图3所示，所述Slave FPGA处理模块包含FPGA处理芯片、机架总线隔离模块、背板总线隔离模块、缓存模块和存储模块；

其中，FPGA处理芯片通过机架总线与Master FPGA处理模块连接，用于发送触点扫描结果，以及经第二接收模块传输的核电设备开关触点信号。

FPGA处理芯片通过背板总线连接第二接收模块，用于接收核电设备开关触点信号。

优选地，机架总线、背板总线的通讯接口均设有对应的隔离模块。

在本实施例中，所述第一接收模块和第二接收模块结构相同，均包括64个通道，即DI-64板卡，用于接收核电设备开关触点信号；

优选地，核电设备开关触点信号是核电设备DO输出的断开或闭合信号。

优选地，本实施例设有三个第二机架，在第一机架和第二机架内均连接16个DI-64板卡，每个DI-64板卡配置64个通道，则共有64*16*3+64*15=4032个通道；

在本实施例中，如图4所示，第一接收模块和第二接收模块可通过硬件拨码实现通道配置；

具体地，逻辑单元包括拨码开关DI2-1和DI2-2、光电耦合器U10和非门电路U11；根据预设的单通道信号触发拨码开关的开闭，根据拨码开关的开闭控制光电耦合器的导通，将光电耦合器输出的电压信号经非门电路后得到与核电设备开关触点信号进行异或处理的信号；多通道接收端C2处为触点信号连接点，将两路信号进行异或处理。

优选地，拨码开关闭合，光电耦合器导通，输出电压为低电平，经非门电路后变为高电平，得到与核电设备开关触点信号进行异或处理的信号。

优选地，单通道信号为单通道为断开信号或闭合信号。

在本实施例中，由Master FPGA处理模块接收第一接收模块的核电设备开关触点信号和Slave FPGA处理模块上传的其它触点信号，并通过串口发送至工作站进行存储；然后根据扫描结果将故障通道信息通过DO模块输出，并报警；

Master FPGA处理模块将配置信息集发送给Slave FPGA处理模块，在Slave FPGA板卡处理模块中同样根据自身机架采集的核电设备开关触点信号得到扫描结果，并将扫描结果发送至Master FPGA处理模块。

优选地，Slave FPGA处理模块只处理并存储本机架内的通道信息，并上传至Master FPGA处理模块，Master FPGA处理模块需存储运算，将结果上传，并下载来自工作站的配置信息集。

优选地，报警信息是在Master FPGA处理模块中经过逻辑运算处理产生的；若核电设备开关触点信号与配置信息集不符，即发出报警。

优选地，配置信息集是预制的通道触点闭合或断开的信息集，用于与核电设备开关触点信号进行比较，若采集到的触点状态与预设不符，即发出报警信息。

在本实施例中，轮询周期设为纳秒级，优选设为FPGA处理模块每10ns轮询DI-64板卡的64个通道信息，通道信息经背板总线及背板总线隔离模块传输至Master FPGA处理模块中，Slave FPGA处理模块将其他通道信息经机架总线传输至Master FPGA处理模块内；得到扫描结果后，Master FPGA处理模块将故障通道信息经DO模块输出到外部报警设备。

本实施例的多通道核电设备触点扫描装置可用于获取核电站现场各系统或设备的继电器、限位开关以及其他类似的触点信号，一旦被监视的触点状态发生变化，则输出报警信息，从而核电站控制系统发出相应的报警或消报信息，且由触点扫描装置处理的触点信号仅用于报警而不参与程序控制。

现有的核电站用触点扫描装置在两毫秒轮询完所有触点，那么只能区分两毫秒间隔的触点状态，若两个重要信号出现故障的时间间隔为纳秒，就无法区分故障出现的先后顺序；本实施例将轮询周期间隔设为纳米级，轮询时间间隔缩短，可区分故障信号出现的先后顺序，从而判断故障信号是否具有连锁关系。

实施例2

本实施例提供一种上述用于核电站的基于FPGA的高速多通道核电设备触点扫描装置的工作方法，包括：

通过多通道接收端并行接收核电设备开关触点信号；

通过逻辑单元对预设的单通道信号进行非运算，将运算结果和对应通道的核电设备开关触点信号通过运算单元进行异或预处理；

将预处理后的核电设备开关触点信号分别发送至第一处理模块和第二处理模块，以使第一处理模块和第二处理模块根据预处理后的核电设备开关触点信号与配置信息集得到触点扫描结果；

由第一处理模块根据自身的触点扫描结果和第二处理模块的触点扫描结果判断故障通道，并根据预设轮询周期得到故障通道内核电设备开关触点故障信号的先后顺序。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。