具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例提供了一种控制系统的分析方法，用于对核级冷水机组控制系统进行分析，该方法包括：

S101、按照功能层次将核级冷水机组控制系统进行划分，得到多个功能单元，按照结构层次将核级冷水机组控制系统进行划分，得到多个结构单元。

可选的，在实际应用中，核级冷水机组控制系统的功能层次主要由电厂对核级冷水机组的功能要求导出，因此，本发明对核级冷水机组控制系统的结构层次进行分析。

其中，本发明的初始约定层次(即最高层次的功能单元)为核级冷水机组控制系统，通过对电厂的应用需求及冷水机组的功能的需求分析，获得如图2所示的核级冷水机组控制系统的控制架构。其中，设备操作及显示系统201通过网络通讯与网络通讯系统202连接，网络通讯系统202通过网络通讯与光电转换系统203连接，光电转换系统203通过光纤与逻辑控制系统204连接，逻辑控制系统204通过网络通讯与IO采集系统205连接，核级冷水机组206通过硬接线与信号调理系统207连接，核级冷水机组206通过硬接线与IO采集系统205连接，信号调理系统207通过硬接线与IO采集系统205连接，信号调理系统207通过硬接线与故障记录系统208连接。

可选的，在本发明的另一可选实施例中，根据上述如图2所示控制架构，结合功能及信号流向，对核级冷水机组的控制系统300进行分解，获得如图3所示的多个功能单元，包括：设备操作及显示单元301、系统供电单元302、信号隔离分配单元303、信号采集单元304、IO通讯单元305、逻辑处理单元306、信号输出单元307和网络通讯单元308。

可选的，在实际应用中，对于结构层次划分时，最低约定层次根据核电厂运维阶段的维修计划和方式确定，对于核级冷水机组控制系统的局部硬件故障，核电厂采用的维修方式为对故障结构单元进行备件替换，因此，本发明将控制系统的最低约定层次定位最小可更换单元。

可选的，在本发明的另一可选实施例中，根据上述如图2所示控制架构，逐级拆分至最小可更换单元，获得如图4所示的多个结构单元，包括：人机交互设备(Human MachineInterface，HMI)401、系统供电设备402、热电阻调理隔离设备403、信号调理隔离设备404、隔离分配继电器405、数字量采集卡(DigitalInput，DI)406、模拟量采集卡(Analog Input，AI)407、IO总线管理卡408、IO通讯卡(Sub-module Communication Unit，SCU)409、主处理卡410、数字量输出卡(DigitalOutput，DO)411、模拟量输出卡(Analog Output，AO)412、网络通讯卡413、光电转换卡414、网络通讯设备415和光电转换设备416，其中，IO通讯卡409、主处理卡410、网络通讯卡413和光电转换卡414分别位于主控制站417和从控制站418中，数字量采集卡406、模拟量采集卡407、IO总线管理卡408、数字量输出卡411和模拟量输出卡412位于IO机箱419中，信号调理隔离设备404为4～20m信号调理隔离设备，采用220V、50HZ交流电通过系统供电设备402为上述控制系统进行供电。

S102、为各单元组合分别设置对应的故障编码，其中，单元组合包括：一个功能单元和一个功能单元对应的各结构单元，故障编码用于指示对应的单元组合。

其中，为了对上述控制系统的故障模式进行统计、分析、跟踪和反馈，需根据上述划分的层次制定编码体系，即建立功能单元和结构单元的对应关系，并为单元组合设置对应的故障编码。

S103、基于各功能单元的故障判定依据，按照从最低层次到最高层次的顺序，为各功能单元制定其所具有的故障模式。

其中，上述故障模式可根据所要判断的功能单元的功能，结合试验、分析、统计和预测的相关数据进行获取，本发明对上述具体的故障模式不做过多限定。

上述故障判定依据可根据功能单元在实际应用场景中的功能、使用环境、性能指标等数据的允许极限进行确定，对于具体的故障判定依据，本发明不做过多限定。

可选的，在实际应用中，本发明可根据需求，优先对最低层次的功能单元制定故障模式及故障判定依据，然后逐层向上依次制定各层次功能单元的故障模式及故障判定依据，具体执行顺序以达成本发明的目的为准，本发明对具体执行顺序不做过多限定。

S104、根据最高层次的功能单元的故障模式，为最高层次的功能单元制定其所具有的故障模式的严酷度等级。

可选的，在实际应用中，上述严酷度等级针对初始约定层次进行制定，在此，请结合如表1所示的本发明另一可选实施例进行理解：

在此为方便理解，上述本发明另一可选实施例采用第三代核电厂的冷水机组作为示例，在三代核电厂中，核级冷水机组采用冗余配置，电厂正常运行时，冷水机组均处于运行状态，每台冷水机组根据电厂冷量需要，采用功率调节模式输出，当1台冷水机组损坏或处于维修状态时，所缺失的冷量将由其它机组提供。依据上述工艺运行原理及单台冷水机组的故障影响的严重程度，得出如表1所示的核级冷水机组控制系统故障模式的严酷度等级评分：

表1、严酷度评级表

可选的，上述对严酷等级的评分准则及具体情况，为本发明实施例为了说明而设定的，本领域技术人员可根据实际情况自行设定，本发明对此不做过多限定。

S105、根据第一数量和第二数量计算各功能单元在其所具有的各故障模式下的故障概率，其中，第一数量为在第一历史时间段内正常运行并在第二历史时间段内发生故障的功能单元的数量；第二数量为在第一历史时间段内正常运行并在第二历史时间段内正常运行的功能单元的数量，第二历史时间段为第一历史时间段之后的时间段。

其中，上述故障概率可作为衡量上述核级水冷机组控制系统的可靠性指标，依据上述故障概率可对上述控制系统各层次功能单元的可靠性进行评判，从而在设计研发阶段，发现存在安全隐患或设计缺陷的薄弱环节，并进行针对性修改和预防。

S106、至少基于故障编码、故障模式、严酷度等级和故障概率，生成核级冷水机组控制系统的分析表。

本发明实施例提供的一种控制系统的分析方法及装置，通过电厂对于核电冷确机组控制系统运行数据与功能元件的功能性指标，对控制系统进行功能层次划分，使得在对各功能单元的可靠性进行分析时更为细化精准，本发明还可按照生成的故障编码实现对任一功能元件的故障模式、严酷程度等数据进行调取，使得在对故障模式、功能单元是否故障的索引和调用时更为高效，同时，基于上述故障编码所包含的故障模式、故障判定依据、故障模式的严酷度等级等数据，使得在设计和研发阶段，通过对上述数据的研判和仿真运行，即可实现在设计研发阶段，实现对设计中存在安全隐患或设计缺陷的薄弱环节的捕获，从而进行针对行修改和预防，在降低成本的同时，提高了核级冷水机组控制系统的可靠性和安全性。

可选的，上述多个功能单元，可以包括：

设备操作及显示单元、系统供电单元、信号隔离分配单元、信号采集单元、IO通讯单元、逻辑处理单元、信号输出单元、网络通讯单元中的至少一个。

可选的，上述多个结构单元，可以包括：

人机交互设备、系统供电设备、热电阻调理隔离设备、信号调理隔离设备、隔离分配继电器、数字量采集卡、模拟量采集卡、IO总线管理卡、IO通讯卡、主处理卡、数字量输出卡、模拟量输出卡、网络通讯卡、光电转换卡、网络通讯设备、光电转换设备中的至少一个。

可选的，上述信号隔离分配单元，分别与热电阻调理隔离设备、信号调理隔离设备、隔离分配继电器对应。

上述信号采集单元，分别与数字量采集卡、模拟量采集卡对应。

上述IO通讯单元，分别与IO总线管理卡、IO通讯卡对应。

上述逻辑处理单元，与主处理卡对应。

上述信号输出单元，分别与数字量输出卡、模拟量输出卡对应。

上述网络通讯单元，分别与网络通讯卡、光电转换卡、网络通讯设备、光电转换设备对应。

上述设备操作及显示单元，与人机交互设备对应。

上述系统供电单元，与系统供电设备对应。

上述对应关系及故障编码，请参照本发明如图5所示另一可选实施例进行理解，图5中虚线框内的各数字为故障编码。其中，人机交互设备的故障编码为501，系统供电设备的故障编码为502，热电阻调理隔离设备的故障编码为503，信号调理隔离设备的故障编码为504，隔离分配继电器的故障编码为505，数字量采集卡的故障编码为506，模拟量采集卡的故障编码为507，IO总线管理卡的故障编码为508，IO通讯卡的故障编码为509，主处理卡的故障编码为510，数字量输出卡的故障编码为511，模拟量输出卡的故障编码为512，网络通讯卡的故障编码为513，光电转换卡的故障编码为514，网络通讯设备的故障编码为515，光电转换设备的故障编码为516，对于上述故障编码的具体数值，可根据实际需要自行选择，本发明在此不做过多限定。

可选的，上述故障模式，包括：

第一类型的故障模式和/或第二类型的故障模式。

第一类型的故障模式为：能够由控制系统自诊断的失效。

第二类型的故障模式为：无法由控制系统自诊断的失效。

可选的，为方便理解，请结合如表2所示的本发明另一可选实施例对上述故障模式进行理解，可根据功能单元的参数信息与历史数据，自行对上述故障模式进行设定，本发明对具体的故障模式不做过多限定。

表2、故障模式对照表

可选的，上述故障判定依据，包括：

第一判定依据、第二判定依据、第三判定依据中的至少一个。

第一判定依据为：控制系统在预设运行条件下运行预设时长的过程中，功能单元不能完成规定的功能。

第二判定依据为：控制系统在预设运行条件下运行预设时长的过程中，功能单元的预设性能指标无法保持在预设的指标范围内。

第三判定依据为：控制系统在预设运行条件下运行预设时长的过程中，功能单元发生故障且故障造成的影响超出预设影响范围。

可选的，上述故障判定依据可根据功能单元的参数指标、运行历史数据、维护期限自主设定，本发明对此不做过多限制。

可选的，上述根据第一数量和第二数量计算各功能单元在其所具有的各故障模式下的故障概率，包括：

根据

计算获得功能单元在目标故障模式下的故障概率λ(t)，其中，dN_f(t)为第一数量，dt为第二历史时间段的时长，N_s(t)为第二数量。

可选的，上述方法还包括：

确定各故障模式对应的补偿措施和诊断方法。

将补偿措施和诊断方法加入到生成的核级冷水机组控制系统的分析表中。

本发明实施例提供的一种控制系统的分析方法及装置，通过电厂对于核电冷确机组控制系统运行数据与功能元件的功能性指标，对控制系统进行功能层次划分，使得在对各功能单元的可靠性进行分析时更为细化精准，本发明还可按照生成的故障编码实现对任一功能元件的故障模式、严酷程度等数据进行调取，使得在对故障模式、功能单元是否故障的索引和调用时更为高效，同时，基于上述故障编码所包含的故障模式、故障判定依据、故障模式的严酷度等级等数据，使得在设计和研发阶段，通过对上述数据的研判和仿真运行，即可实现在设计研发阶段，实现对设计中存在安全隐患或设计缺陷的薄弱环节的捕获，从而进行针对行修改和预防，在降低成本的同时，提高了核级冷水机组控制系统的可靠性和安全性。

与上述一种控制系统的分析方法的实施例相对应，本发明还提供了一种控制系统的分析装置，该装置用于对核级水冷机组控制系统进行分析，如图6所示，该装置包括：

层次划分单元801，用于按照功能层次将核级冷水机组控制系统进行划分，得到多个功能单元，按照结构层次将核级冷水机组控制系统进行划分，得到多个结构单元。

编码设置单元802，用于为各单元组合分别设置对应的故障编码，其中，单元组合包括：一个功能单元和一个功能单元对应的各结构单元，故障编码用于指示对应的单元组合。

故障模式设置单元803，用于基于各功能单元的故障判定依据，按照从最低层次到最高层次的顺序，为各功能单元制定其所具有的故障模式。

严酷度等级设置单元804，用于根据最高层次的功能单元的故障模式，为最高层次的功能单元制定其所具有的故障模式的严酷度等级。

故障概率计算单元805，用于根据第一数量和第二数量计算各功能单元在其所具有的各故障模式下的故障概率，其中，第一数量为在第一历史时间段内正常运行并在第二历史时间段内发生故障的功能单元的数量；第二数量为在第一历史时间段内正常运行并在第二历史时间段内正常运行的功能单元的数量，第二历史时间段为第一历史时间段之后的时间段。

分析表生成单元806，用于至少基于故障编码、故障模式、严酷度等级和故障概率，生成核级冷水机组控制系统的分析表。

可选的，所述多个功能单元，可以包括：

设备操作及显示单元、系统供电单元、信号隔离分配单元、信号采集单元、IO通讯单元、逻辑处理单元、信号输出单元、网络通讯单元中的至少一个。

可选的，所述多个结构单元，可以包括：

人机交互设备、系统供电设备、热电阻调理隔离设备、信号调理隔离设备、隔离分配继电器、数字量采集卡、模拟量采集卡、IO总线管理卡、IO通讯卡、主处理卡、数字量输出卡、模拟量输出卡、网络通讯卡、光电转换卡、网络通讯设备、光电转换设备中的至少一个。

可选的，上述信号隔离分配单元，分别与热电阻调理隔离设备、信号调理隔离设备、隔离分配继电器对应；

上述信号采集单元，分别与数字量采集卡、模拟量采集卡对应。

上述IO通讯单元，分别与IO总线管理卡、IO通讯卡对应。

上述逻辑处理单元，与主处理卡对应。

上述信号输出单元，分别与数字量输出卡、模拟量输出卡对应。

上述网络通讯单元，分别与网络通讯卡、光电转换卡、网络通讯设备、光电转换设备对应。

上述设备操作及显示单元，与人机交互设备对应。

上述系统供电单元，与系统供电设备对应。

可选的，上述故障模式，包括：

第一类型的故障模式和/或第二类型的故障模式。

第一类型的故障模式为：能够由控制系统自诊断的失效。

第二类型的故障模式为：无法由控制系统自诊断的失效。

可选的，上述故障判定依据，包括：

第一判定依据、第二判定依据、第三判定依据中的至少一个。

第一判定依据为：控制系统在预设运行条件下运行预设时长的过程中，功能单元不能完成规定的功能。

第二判定依据为：控制系统在预设运行条件下运行预设时长的过程中，功能单元的预设性能指标无法保持在预设的指标范围内。

第三判定依据为：控制系统在预设运行条件下运行预设时长的过程中，功能单元发生故障且故障造成的影响超出预设影响范围。

可选的，故障概率计算单元805具体用于：

根据

计算获得功能单元在目标故障模式下的故障概率λ(t)，其中，dN_f(t)为第一数量，dt为第二历史时间段的时长，N_s(t)为第二数量。

可选的，如图6所示的装置，还包括：

补偿措施确定单元，用于确定各故障模式对应的补偿措施和诊断方法。

填表单元，用于将所述补偿措施和所述诊断措施加入到生成的所述核级冷水机组控制系统的分析表中。

上述一种控制系统的分析装置包括处理器和存储器，上述层次划分单元、编码设置单元、故障模式设置单元、严酷度等级设置单元、故障概率计算单元、分析表生成单元和措施调取单元等均作为程序单元存储在存储器中，由处理器执行存储在存储器中的上述程序单元来实现相应的功能。

处理器中包含内核，由内核去存储器中调取相应的程序单元。内核可以设置一个或以上，通过调整内核参数来实现对控制系统的分析。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其它可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其它可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

在一个典型的配置中，设备包括一个或多个处理器(CPU)、存储器和总线。设备还可以包括输入/输出接口、网络接口等。

存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)，存储器包括至少一个存储芯片。存储器是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其它数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其它类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其它内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其它光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其它磁性存储设备或任何其它非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

本领域技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其它变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。