基于FPGA的核电站仪控系统的设计和验证

发布时间：2020-11-07 15:48

　　 FPGA (Field Programmable Gate Array,现场可编程门阵列)是新一代核电站安全级仪控系统的最佳备选项。FPGA具有超越微处理器和软件系统的优势,然而,作为核能发电领域的一项新技术,FPGA的适用性、可靠性以及许可中可能存在的问题都具有不确定性。 本文分析了FPGA在核电站仪控系统的应用中需要遵守的标准。基于经过NRC(美国核管理委员会)许可的HFC-6000系统平台,按照FPGA的开发生命周期,将已有的HFC-6000TMR Demo应用系统程序移植到FPGA上,并实现柴油发电机启动序列和核电站外围设施专设安全设施驱动系统(BOP ESFAS)应用两个功能。本文先采用图形化语言LabVIEW作为工具,开发基于虚拟仪器的TMR Demo系统,以深入理解系统需求和控制逻辑；再以原理图设计输入方式,在FPGA集成开发环境Quartus Ⅱ上开发基于FPGA的TMR Demo程序,并设计FPGA TMR Demo应用系统,同时对程序和系统进行功能和时序仿真验证；最后,利用NI PXI虚拟仪器平台构建测试系统平台,并与FPGA TMR Demo应用系统联机,进行FPGA TMR Demo系统测试。 核电站FPGA仪控系统设计的相关标准尚未成熟,通过开展FPGA核电站仪控系统实践,研究FPGA核电仪控系统的开发设计方法以及VV(验证与确认)方法,能够更好地理解FPGA仪控系统设计和VV的相关标准,获得利用FPGA替代现有核电站保护系统的设计方法,为FPGA技术在核电站仪控系统的应用和VV活动开展探索和基础研究。
【学位单位】：厦门大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2014
【中图分类】：TM623
【文章目录】：
摘要
Abstract
Table of contents
第一章 绪论
    1.1 课题背景及意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 本文的研究内容
    1.4 本文的组织
第二章 FPGA核电仪控相关标准和导则
    2.1 FPGA核电仪控相关法规标准概述
    2.2 基于FPGA的核电仪控系统的开发生命周期
    2.3 本章小结
第三章 HFC-6000平台及TMR Demo应用系统
    3.1 HFC-6000平台概况
    3.2 TMR Demo应用系统
        3.2.1 柴油发电机启动序列
        3.2.2 核电站外围设施专设安全设施驱动系统应用
    3.3 本章小结
第四章 基于LabVIEW的TMR Demo虚拟仪器开发
    4.1 虚拟仪器技术及LabVIEW简介
    4.2 TMR Demo虚拟仪器开发
        4.2.1 基于LabVIEW的实现方案
        4.2.2 TMR Demo虚拟仪器设计
    4.3 基于LabVIEW的TMR Demo应用系统仿真
    4.4 本章小结
第五章 基于FPGA的TMR Demo应用系统的实现与验证
    5.1 FPGA的基本结构
    5.2 FPGA芯片选择
    5.3 FPGA的开发工具
    5.4 FPGA设计流程
    5.5 基于FPGA的TMR Demo系统实现
        5.5.1 基于FPGA的整体实现方案
        5.5.2 FPGA TMR Demo系统实现方案
    5.6 基于FPGA实现方案的验证
        5.6.1 FPGA设计的验证方法
        5.6.2 FPGA实现的仿真验证
        5.6.3 电路设计
        5.6.4 FPGA TMR Demo系统的验证
    5.7 本章小结
第六章 基于NI-PXI的FPGA TMR Demo系统测试和验证
    6.1 测试平台构建
        6.1.1 NI基于FPGA的设计方法
        6.1.2 NI PXI平台
        6.1.3 测试系统架构
    6.2 基于NI-PXI的测试过程
    6.3 基于NI-PXI的测试结果
    6.4 本章小结
第七章 总结与展望
    7.1 总结
    7.2 展望
附录
参考文献
致谢

【参考文献】

相关期刊论文 前9条

1 贾玉臣;吴嗣亮;;基于FPGA的专用信号处理器设计[J];电讯技术;2005年06期

2 张卫杰;侯孝民;;高速大容量数据采集系统设计与实现[J];电子测量与仪器学报;2005年04期

3 汪洋;;基于SOPC的嵌入式系统设计[J];仪器仪表用户;2008年02期

4 韦智康;梁嘉琳;;FPGA技术应用于核电领域的优势及缺陷分析[J];仪器仪表用户;2013年06期

5 段然;梁婕;;SoC系统验证方法研究[J];航天控制;2009年03期

6 蒋安平;;SOC设计验证技术[J];中国集成电路;2004年05期

7 须自明;刘战;王国章;于宗光;;各种验证技术在SoC设计中的应用[J];微计算机信息;2006年02期

8 王国章;须自明;刘战;于宗光;;SoC芯片验证技术的研究[J];微计算机信息;2007年23期

9 卞家宏,马永水;MM440变频器在全自动离心机电控系统中的应用[J];自动化仪表;2004年10期

本文编号：2874153