用于控制特别是是核设施的电气设施的可编程逻辑电路、关联的控制装置和方法

摘要

本发明涉及一种用于特别是核设施的控制电气设施的可编程逻辑电路(10)，可编程逻辑电路包括操作单元(14)，该操作单元包括：多种类型的功能块(FB1、FBi、FBN)，两种不同类型的功能块适于执行至少一个不同功能；至少一个处理模块，该至少一个处理模块适于接收要执行的功能块的至少一个序列(46)；以及至少一个内部存储器(38)，该至少一个内部存储器被配置为存储至少所述序列(46)。根据本发明，可编程逻辑电路(10)包括：各类型的单个功能块，给定功能块适于被调用几次；和执行模块(22)，该执行模块被配置为根据所述序列(46)串行执行所调用的功能块。

权利要求

1.一种用于控制特别是核设施的电气设施的可编程逻辑电路(10)，所述可编程逻辑电路包括操作单元(14)，该操作单元包括：多种类型的功能块(FB1、FBi、FBN)，两种不同类型的功能块适于执行至少一个不同功能；

至少一个处理模块，该至少一个处理模块适于接收要执行的功能块的至少一个序列(46)；以及至少一个内部存储器(38)，该至少一个内部存储器被配置为存储至少所述序列(46)，其特征在于：所述可编程逻辑电路包括：各类型的单个功能块，给定功能块适于被调用几次；和执行模块(22)，该执行模块被配置为根据所述序列(46)串行执行所调用的功能块。

2.根据权利要求1所述的可编程逻辑电路(10)，其中，所述可编程逻辑电路(10)为FPGA类型。

3.根据权利要求1或2所述的可编程逻辑电路(10)，其中，所述执行模块(22)是有限状态机。

4.根据前述权利要求中任意一项所述的可编程逻辑电路(10)，其中，所述操作单元(14)还包括多个(64)可平行浮点单元(FPU)。

5.根据前述权利要求中任意一项所述的可编程逻辑电路(PM)，其中，至少一个处理模块适于接收应用程序(34)，该应用程序与包括所述序列和至少一个其他计算机文件的一组计算机配置文件对应，所述至少一个其他计算机文件属于包括以下文件的组：所述存储器(38)的配置文件(36)，该配置文件与表对应，该表使在其存储器(38)中的地址与所述可编程逻辑电路(PM)的至少一个输入/输出信号关联；

文件(40)，该文件具有适于使用参数执行至少一个功能的功能块的参数的值；

文件(42)，该文件对于各功能块列出了被分配给该功能块的一个或多个输入的、所述存储器的地址；以及文件(44)，该文件对于各功能块列出了被分配给该功能块的一个或多个输出的、所述存储器的地址。

6.根据权利要求5所述的可编程逻辑电路(PM)，其中，所述参数值根据要执行的功能块的所述序列在它们的文件(40)内排序。

7.根据前述权利要求中任意一项所述的可编程逻辑电路(PM)，其中，所述存储器(38)包括分别专用于二进制数据和模拟数据的至少两个数据存储区域(48、50)。

8.根据权利要求7所述的可编程逻辑电路(PM)，其中，各存储区域(48、50)包括至少三个专用子区域：专用于所述可编程逻辑电路(10)的所述输入数据的至少一个子区域(52、58)，专用于所述可编程逻辑电路(10)的所述输出数据的至少一个子区域(56、62)，以及专用于在所述序列(46)的执行期间获得的临时数据的至少一个子区域(54、60)。

9.根据权利要求8所述的可编程逻辑电路(PM)，其中，专用于所述输入数据的子区域(52、58)或专用于所述输出数据的子区域(56、62)是同步触发寄存器。

10.一种用于控制特别是核设施的电气设施的控制装置，其特征在于：所述控制装置包括根据前述权利要求1至9中任意一项所述的至少一个可编程逻辑电路(10)。

11.根据权利要求10所述的用于控制电气设施的控制装置，其中，所述控制装置包括根据前述权利要求1至9中任意一项所述的多个可编程逻辑电路(10)。

12.根据权利要求10或11所述的用于控制电气设施的控制装置，还包括：至少一个电源模块(84)；

专用于获取不同输入数据的一个或几个模块(86)、专用于发布不同输出数据的一个或几个模块(88)以及一个或几个服务维护诊断模块(68)当中的辅助模块；以及通信总线(70)，该通信总线被配置为将所述可编程逻辑电路(10)链接到所述辅助模块(86、88、68)。

13.根据权利要求12所述的用于控制电气设施的控制装置，其中，所述通信总线(70)包括沿各传输方向分别专用于各可编程逻辑电路(10)的输入数据和输出数据的四个多点低压差分信令(M-LVDS)链路。

14.根据权利要求11至13中任意一项所述的用于控制电气设施的控制装置，包括被配置为链接所述多个可编程逻辑电路(10)的光纤通信网络(92)。

15.根据权利要求11至14中任意一项所述的用于控制电气设施的控制装置，其中，所述多个可编程逻辑电路(10)当中的主可编程逻辑电路(10a)适于连接到时钟，并且被配置为借助于所述光纤通信网络(92)使所述多个可编程逻辑电路(10)的其他可编程逻辑电路同步。

16.根据权利要求15所述的用于控制电气设施的控制装置，其中，所述主可编程逻辑电路(10a)还被配置为借助于所述通信总线(70)使所述辅助模块同步。

17.根据权利要求11至16中任意一项所述的用于控制电气设施的控制装置，其中，所述多个可编程逻辑电路(10、10a、10b)收容在同一机架(82)中。

18.根据权利要求11至17中任意一项所述的用于控制电气设施的控制装置，其中，所述多个可编程逻辑电路中的可编程逻辑电路(10、10a、10b)分在至少两个不同机架(90A、90B、

90C)中。

说明书

用于控制特别是是核设施的电气设施的可编程逻辑电路、关

联的控制装置和方法

【技术领域】

[0001] 本发明涉及一种用于控制特别是核设施的电气设施的可编程逻辑电路，可编程逻辑电路包括操作单元，该操作单元包括：

[0002] 多种类型的功能块，两种不同类型的功能块适于执行至少一个不同功能；

[0003] 至少一个处理模块，该至少一个处理模块适于接收要执行的功能块的至少一个序列；以及

[0004] 至少一个内部存储器，该至少一个内部存储器被配置为存储至少所述序列。

[0005] 此外，本发明还涉及一种用于控制特别是核设施的电气设施的控制装置，该控制装置包括至少一个这种可编程逻辑电路。

[0006] 另外，本发明还涉及一种用于控制电气设施的方法，该方法至少部分由前面提及的用于控制电气设施的控制装置来实现。【背景技术】

[0007] 从文献EP 2988420 A1已知一种用于基于电子板控制电气设施的系统，该电子板包括两个FPGA(现场可编程门阵列)可编程逻辑电路。

[0008] 第一FPGA充当主要的，并且包括一组功能块，该组功能块包括相同类型(例如，“AND”型)的功能块，这些功能块与用于核设施的给定控制命令应用的这种类型的块的实例的数量一样多。第二FPGA点对点地连接到第一FPGA的输入和输出，并且充当第一FPGA的功能块的物理连接矩阵。

[0009] 在所考虑控制命令应用的各修改时或在控制命令应用的变化的情况下，用VHDL(甚高速集成电路(VHSIC)硬件描述语言(HDL))或Verilog重新编程和将功能块连接到彼此的第二FPGA的重新鉴定是必要的。

[0010] 实际上，在核设施控制命令上下文中，各FPGA设计必须通过使用复杂开发和验证过程来非常仔细地鉴定。

[0011] 用于用硬件描述语言VHDL或Verilog重新编程的这种步骤需要操作员熟悉该语言，并且重新鉴定需要验证时间和努力。

[0012] 为了补偿这些缺点，在文献EP 3107212 A1中描述了一种解决方案，该解决方案基于实现还包括一组功能块的FPGA，这些功能块根据几个连续循环并行执行，以便获得核设施的给定控制命令应用的结果。根据该解决方案，FPGA电路至少包括相同类型的功能块，这些功能块与该类型的块的实例的数量一样多。此外，在该文献中，数据输送器使得可以使得二进制和模拟值穿过各分别具有特定架构的功能块之间，这允许功能块从输送器提取它们的输入和输出数据，和将它们发送到输送器。

[0013] 然而，该解决方案需要相同类型且从在核设施控制命令系统的设计期间获取的经验来经验地定义的大量功能块。此外，在为了获得与应用关联的结果而必要的几个连续循环期间并行执行功能块需要实现同步，特别是使用时间延迟，以便保证各功能块之间与各循环之间的数据传递的确定性。【发明内容】

[0014] 因此，本发明的目的是提出一种基于实现可编程逻辑电路的、用于核设施的控制命令的另选解决方案，对于该可编程逻辑电路，在控制命令应用变化的情况下，避免用VHDL进行的重新编程或处理模块的重新鉴定，同时减少所实现的逻辑资源的数量并同时更简单地满足安全装置(诸如核设施的控制装置)所需的确定性安全性演示需求。

[0015] 为此，本发明涉及一种前面提及的类型的可编程逻辑电路，其中，该可编程逻辑电路包括：各类型的单个功能块，给定功能块适于被调用几次；和执行模块，该执行模块被配置为根据所述序列串行执行所调用的功能块。

[0016] 根据本发明的可编程逻辑电路然后使得可以显著减少逻辑资源的数量，因此减小可编程逻辑电路的尺寸和能耗，同时由于根据所调用的功能块在单个循环(与期间可编程逻辑电路的输入数据固定在存储器中并仅将在接着的循环期间重新评价的时间对应的循环)期间的执行次序(即，顺序)串行执行所调用的功能块而保证控制命令应用的确定。换言之，根据本发明，与在序列中列出的一系列功能块的执行对应的单个循环对于获得给定控制命令应用的结果是必要的。

[0017] 根据本发明的其他有利方面，可编程逻辑电路包括以下特征中的一个或多个，这些特征单独考虑或根据所有技术上可以的组合来考虑：

[0018] 可编程逻辑电路为FPGA类型；

[0019] 执行模块是有限状态机；

[0020] 操作单元还包括多个可平行浮点单元；

[0021] 至少一个处理模块适于接收应用程序，该应用程序与包括所述序列和至少一个其他计算机文件的一组计算机配置文件对应，所述至少一个其他计算机文件属于包括以下文件的组：

[0022] 存储器的配置文件，该配置文件与表对应，该表使在其存储器中的地址与可编程逻辑电路的至少一个输入/输出信号关联；

[0023] 文件，该文件具有适于使用参数执行至少一个功能的功能块的参数的值；

[0024] 文件，该文件对于各功能块列出了被分配给该功能块的一个或多个输入的、存储器的地址；

[0025] 文件，该文件对于各功能块列出了被分配给该功能块的一个或多个输出的、存储器的地址；

[0026] 参数值根据要执行的功能块的所述序列在它们的文件内排序；

[0027] 存储器包括分别专用于二进制数据和模拟数据的至少两个数据存储区域；

[0028] 各存储区域包括至少三个专用子区域：

[0029] 专用于可编程逻辑电路的输入数据的至少一个子区域，

[0030] 专用于可编程逻辑电路的输出数据的至少一个子区域，以及

[0031] 专用于在所述序列的执行期间获得的临时数据的至少一个子区域；

[0032] 专用于输入数据的子区域或专用于输出数据的子区域是同步触发寄存器。

[0033] 本发明还涉及一种如上面定义的控制装置。

[0034] 根据本发明的其他有利方面，控制装置包括以下特征中的一个或多个，这些特征单独考虑或根据所有技术上可以的组合来考虑：

[0035] 控制装置包括前面提及类型的多个可编程逻辑电路；

[0036] 控制装置还包括：

[0037] 至少一个电源模块；

[0038] 专用于获取不同输入数据的一个或几个模块、专用于发布不同输出数据的一个或几个模块以及一个或几个服务维护诊断模块当中的辅助模块；以及

[0039] 通信总线，该通信总线被配置为将可编程逻辑电路链接到辅助模块；

[0040] 通信总线包括沿各传输方向分别专用于各可编程逻辑电路的输入数据和输出数据的四个多点低压差分信令(M-LVDS)链路；

[0041] 控制装置包括被配置为链接多个可编程逻辑电路的光纤通信网络；

[0042] 在控制装置中，多个可编程逻辑电路当中的各主可编程逻辑电路适于连接到时钟，并且被配置为借助于光纤通信网络使多个可编程逻辑电路的其他可编程逻辑电路同步；

[0043] 在控制装置中，主可编程逻辑电路还被配置为借助于通信总线使辅助模块同步；

[0044] 在控制装置中，多个可编程逻辑电路收容在同一机架中；

[0045] 在控制装置中，多个可编程逻辑电路中的可编程逻辑电路)分在至少两个不同机架中。

[0046] 本发明还涉及一种电气设施的控制方法，该控制方法至少部分由包括可编程逻辑电路的、电气设施的控制装置来实现，该可编程逻辑电路包括操作单元，该操作单元包括：

[0047] 多种类型的功能块，两种不同类型的功能块适于执行至少一个不同功能；

[0048] 至少一个处理模块，该至少一个处理模块适于接收要执行的功能块的至少一个序列；以及

[0049] 至少一个内部存储器，该至少一个内部存储器被配置为存储至少所述序列，[0050] 可编程逻辑电路包括各类型的单个功能块，单个功能块适于被调用几次，并且可编程逻辑电路包括执行模块，该执行模块被配置为根据所述序列串行执行所调用的功能块，

[0051] 方法至少包括以下步骤：

[0052] 接收要执行的功能块的至少一个序列；

[0053] 根据所述序列串行执行所调用的功能块。

[0054] 根据本发明的其他有利方面，控制方法包括以下特征中的一个或多个，这些特征单独考虑或根据所有技术上可以的组合来考虑：

[0055] 方法的实现分布在几个不同的实体上，即，维护计划的应用程序生成器以及前面提及的类型的控制装置，该控制装置包括至少一个服务维护诊断模块和前面提及的类型的至少一个可编程逻辑电路；

[0056] 方法还包括以下步骤：

[0057] 对可编程逻辑电路的功能块编程，

[0058] 开发描述能够由如所编程的各功能块实现的功能的特性的库文件，并且将所述库文件存储在应用程序生成器的存储器中，

[0059] 使用连接到应用程序生成器的图形发布器来开发示出电气设施的控制命令应用的功能图，

[0060] 经由应用程序生成器将功能图的数据转换成要执行的功能块的至少一个序列，该序列的各功能块根据之前在库文件中编程并编索引的内容来实现功能，

[0061] 经由服务维护诊断模块将应用程序生成器连接到电气设施的控制装置，[0062] 至少将要执行的功能块的序列加载到控制装置中；

[0063] 库文件对于各已编程的功能块包括：

[0064] 其类型、

[0065] 它适于实现的至少一个功能的描述、

[0066] 其与预定硬件描述语言代码对应的标识符、

[0067] 其输入的数量和/或类型、

[0068] 其输出的数量和/或类型、

[0069] 它适于使用的参数的数量和/或类型。【附图说明】

[0070] 本发明的这些特征和优点将在阅读以下描述时显现，该以下描述仅被提供为非限制性示例，并且参照附图来进行，附图中：

[0071] 图1是根据本发明的可编程逻辑电路的示意图；

[0072] 图2是示出了要执行的示例性控制命令应用的图；

[0073] 图3是根据本发明的可编程逻辑电路到服务维护诊断模块的连接的示意图；

[0074] 图4是根据本发明的控制装置的示意图，该控制装置根据一个实施方式包括图1的可编程逻辑电路；以及

[0075] 图5和图6分别示出了包括图1所示的多个可编程逻辑电路的控制装置的两个变型例。【具体实施方式】

[0076] 在图1中，可编程逻辑电路10是处理模块(PM)。更具体地，可编程逻辑电路10以电子结构(诸如现场可编程门阵列(FPGA))的形式制成。

[0077] 这种FPGA 10包括用于控制输入信号的模块12、操作单元14(OPU)以及用于控制输出信号的模块16。

[0078] 操作单元14包括多个18N种类型的不同功能块FB1...FBi...FBN，N为整数，并且I为一与N之间的功能块类型索引。

[0079] 两个不同的功能块类型适于执行至少一个不同功能。“功能”指代适于由FPGA实现的功能。

[0080] 根据本发明，操作单元包括各类型的单个功能块。

[0081] 各功能块还在可编程逻辑电路的设计期间对于所有情况鉴定一次，并且根据本发明，随后仅被调用为在控制命令应用期间执行，在控制命令应用的变化/修改的情况下没有任何重新鉴定是必要的。

[0082] 如果有必要，则各块实例还可以具有操作单元14的执行模块22的专用内存空间20，这使得可以存储从一个执行循环到下一个永久的值。

[0083] 因此，根据本发明适于由FPGA实现的一组功能用VHDL对于所有情况实现(即，根据预备步骤编程)一次。它们的特性例如被列出并存储在库文件100内，该库文件存储在远离根据本发明的可编程逻辑电路10且与其不同的维护单元76(图3中例示)的配置数据的自动生成器110的存储器(未示出)内。

[0084] 换言之，库文件100描述了能够由如所编程的各功能块实现的功能的特性。

[0085] 这种库文件100例如对于各功能块包括：

[0086] 其类型、

[0087] 它适于实现的至少一个功能的描述、

[0088] 其与预定随机代码对应的标识符、

[0089] 其输入的数量和/或类型、

[0090] 其输出的数量和/或类型、

[0091] 它适于使用的的参数的数量和/或类型。

[0092] 这种库文件100预先开发，并且由维护单元76的自动配置数据生成器使用，这使得可以自动将一组功能图120翻译成应用程序34。

[0093] 图2例示了要执行的示例性控制命令应用的功能图120。这种应用对应于核反应堆的四个不同点处的极限温度检测。

[0094] 这种应用由操作员从连接到应用程序34的自动生成器100的图形发布器来生成，而不需要用VHDL或Verilog硬件描述语言的特定知识。

[0095] 应用程序34自动生成器110适于由应用程序34生成器110将来自这种功能图120的数据转换成要执行的功能块的至少一个序列46，该序列的各功能块根据之前在库文件100中编程并编索引的内容来实现功能。

[0096] 对于这种控制命令应用的实现，四种24、26、28、30不同的功能块是必要的，即，由示出功能块之间的因果关系的引导链路图形连接的四种LIN、THR、VOTER以及AND。

[0097] 更具体地，操作员图形地定义与例如核反应堆的不同测量点对应的控制命令应用的输入和信号(即，E1、E2、E3以及E4)的数量。

[0098] 根据该控制命令应用，点Ei(i＝1至4)的电信号是各能够使用类型LIN的功能块转换成物理数据(这里为温度)的下一个。

[0099] 然后，使用类型THR的功能块26将在类型LIN的功能块24的输出处获得的温度与温度阈值进行比较，该功能块26具有该温度阈值，作为参数，即，例如100℃。

[0100] 目标控制命令应用接着包括由应用于与各输入点关联的四个信号的功能块28VOTER实现的投票功能。一旦四个比较中的至少两个具有相同的结果，则投票功能例如为能够确认或作废与温度阈值的比较(即，二进制结果)的2/4投票功能。

[0101] 最后，目标控制命令应用能够使用AND功能块30将禁止结果的推压按钮32(能够由操作员手动致动)的启动考虑在内。换言之，AND功能结果30接收与推压按钮32和VOTER功能块28的输出信号分别对应的两个二进制输入，并且在推压按钮32尚未致动时递送VOTER功能块的二进制结果33，作为输出，否则递送相反的二进制结果33。

[0102] 由此，对于该控制命令应用示例，自动生成器110所使用的库文件100例如为下表的形式：

[0103]

[0104] 关于图1，功能块FB1例如为类型LIN，并且代码0x01在FPGA板上分配给它，功能块FBi＝5为类型THR，并且代码0x02分配给它，功能块FBi＝12为类型VOTER，并且代码0x03分配给它，并且功能块FBi＝18为类型AND，并且代码0x04分配给它。

[0105] 从图2所示的图和上述库文件100，自动生成形成应用程序34的一组配置计算机文件。

[0106] 这种应用程序34特别包括：

[0107] 操作单元14的存储器38的配置文件36，该配置文件与表对应，该表使在其存储器中的地址与可编程逻辑电路10的至少一个输入/输出信号关联；

[0108] 功能块的参数值的文件40，这些功能块适于使用参数执行至少一个功能；

[0109] 文件42，该文件对于各功能块列出了被分配给该功能块的一个或几个输入的、存储器的所述地址；

[0110] 文件44，该文件对于各功能块列出了被分配给该功能块的一个或几个输出的、存储器的所述地址；

[0111] 要执行的功能块的序列46。

[0112] 操作单元14的存储器38包括至少两个空间48和50，该至少两个空间用于存储分别专用于二进制数据(在两个不同位上编码的布尔)和模拟数据(例如在三十二位上包括的浮点数)的数据。在未示出的变型例中，操作单元14的存储器38还包括专用于文件40的参数的值的数据存储空间。

[0113] 二进制数据存储空间48转而优先化为至少三个子空间，即：专用于可编程逻辑电路10的二进制输入数据的第一子空间52、专用于在序列46的执行期间获得的临时二进制数据的第二子空间54、以及专用于可编程逻辑电路的二进制输出数据的第三子空间56。

[0114] 同样，模拟数据存储空间50转而优先化为至少三个子空间，即：专用于可编程逻辑电路10的模拟输入数据的第一子空间58、专用于在序列46的执行期间获得的临时模拟数据的第二子空间60、以及专用于可编程逻辑电路的模拟输出数据的第三子空间58。

[0115] 存储器38的配置文件36被配置为在控制命令应用(例如，对应于图2所示的控制命令应用)的单个执行循环期间由操作单元14的执行模块22读取。

[0116] 在序列46的执行期间，执行模块22在存储器38中的、存储值的配置文件36中将应用的输入和输出的值作为整体读取。

[0117] 换言之，配置文件36是不同存储子空间(即，寄存器)中的、在可编程逻辑电路10的输入和输出处的存储地址的分配表。

[0118] 根据图2所示的控制命令应用示例，五个输入值具有与分别表示点E1至E4的温度测量的电信号对应的四个模拟值ina_E1、ina_E2、ina_E3以及ina_E4和表示推压按钮32的启动/停用的二进制值inb_P1。

[0119] 输出值outb_ACT在根据功能块的序列46执行功能块之后递送。

[0120] 由此，对于图2所例示的该示例性控制命令应用，配置文件36例如为下表的形式：

[0121]

[0122] 根据本发明，要执行的功能块的序列46是计算机文件，该计算机文件从图的因果链列出要由执行期望控制命令应用的操作单元14的执行模块22串行执行的功能块的实例化顺序。

[0123] 序列46是例如以以下排序表的形式示出的计算机文件：

[0124]FB的代码 FB_TYPE 实例
0x01 LIN LIN1
0x02 THR THR1
0x01 LIN LIN2
0x02 THR THR2
0x01 LIN LIN3
0x02 THR THR3
0x01 LIN LIN4
0x02 THR THR4
0x03 VOTER VOTER
0x04 AND AND
0x00 STOP STOP

[0125] 换言之，根据本发明，根据在上述序列46的计算机文件中指示的功能块的系列的连续实例，一次执行单个功能块FB(该功能块的代码在之前描述的库文件中指示)。

[0126] 这种串行执行保证控制命令应用的执行确定，因为各功能块的输出数据在实例的过程期间存储和/或再注入在接着的功能块的输入处。

[0127] 根据现有技术，为了执行图2所示的控制命令应用，必须使FPGA包括类型LIN的四个功能块、类型THR的四个功能块、类型VOTER的一个功能块以及类型AND的一个功能块或总共大约十个不同的功能块。

[0128] 相反，根据本发明，各类型的单个功能块是必要的，并且“被调用”与根据要执行的控制命令应用需要的一样多的次数。由此，关于图2的示例性应用，执行这种应用必要的功能块的数量从十个减少到四个，这允许FPGA的尺寸的减小(即，紧密度的优化)和/或在内部集成对于其他控制命令应用可调用的功能块的可能性的降低。

[0129] 换言之，根据本发明的可编程逻辑电路的硬件印记(例如，VHDL印记)是唯一且永久的，已量化功能块适于从一个控制命令应用向另一个重复使用。根据本发明，仅应用程序34从一个控制命令应用到另一个不同，同一功能块例如在用于第一控制命令应用的第一实例中和在用于与第一控制命令应用不同的第二控制命令应用的最后一个实例中调用。

[0130] 功能块的参数值的计算机文件40转而包括在执行序列46期间必要的参数的值，这些参数值考虑功能块的执行序列46来排序。

[0131] 参数值的计算机文件40例如以以下排序表的形式示出：

[0132]参数值 功能块的实例 参数值
0x0000000042c80000 THR1 100.0
0x0000000042c80000 THR2 100.0
0x0000000042c80000 THR3 100.0
0x0000000042c80000 THR4 100.0

[0133] 换言之，对于图2所示的示例性控制命令应用，类型THR的同一功能块FBi＝5用同一参数值(即，100℃的温度)实例化四次。

[0134] 根据其他示例性控制命令应用，不同的参数值适于与类型THR的功能块FBi＝5的不同实例关联。由此，在不修改硬件印记(例如，VHDL印记)的情况下并因此在不重新鉴定可编程电路的情况下，本发明允许同一功能块在控制命令系统的寿命期间或从一个应用到另一个应用的参数变化。因此，使得可编程电路的操作演变更容易。

[0135] 此外，如之前指示的，应用程序34还包括两个计算机文件42和44，该两个文件对于各功能块一方面分别列出了被分配给该功能块的一个或几个输入操作数的存储器38的地址，并且另一方面分别列出了被分配给该功能块的一个或几个输出操作数的存储器的地址。

[0136] 关于图2所示的应用，这两个计算机文件42和44例如分别为以下形式：

[0137]

[0138]

[0139]

[0140] 执行模块22然后作为有限状态机操作，并且在各功能块实例时在应用程序34的文件42和44中指示的存储地址处自动分配和/或存储输入和输出值。

[0141] 指针允许执行模块22对于各功能块实例确定要在文件42和44中读取的输入和输出值的地址的起始位置。在各功能块实例的执行结束时，后者根据所读取的输入值的数量和所生成的输出值的数量更新指针，这允许执行模块22对于以下块实例确定要在文件42和44中读取的地址。

[0142] 换言之，应用程序34的计算机文件具有协同效应，使得执行模块22被配置为将它们中的所有考虑在内，以便在不在不同的功能块之间物理地创建任何链路的情况下实现串行执行。

[0143] 由此，关于图2所例示的示例性控制命令应用，执行模块22被配置为读取序列46并确定哪一个是要执行的第一功能块。

[0144] 该第一块是类型LIN的功能块FB1，并且执行模块22然后被配置为根据与各功能块的输入数据关联的计算机文件42向该块分配在专用于存储器38的输入模拟数据的子空间58的地址0x001处存储的ina_E1的模拟值，作为输入。

[0145] 然后执行类型LIN的功能块FB1，并且根据与各功能块的输出数据关联的计算机文件44将作为输出递送的wa_a1的模拟值存储在专用于临时模拟数据的存储子区域60的地址0x0800处。

[0146] 然后，执行模块22被配置为读取序列46并确定哪一个是要执行的第二功能块。该第二块是类型THR的功能块FBi＝5，并且在FPGA板上向它分配代码0x02。执行模块22然后被配置为向该块分配在地址0x0800处存储的wa_a1的值以及是模拟参数的值的堆上的下一值的参数的值100.0，作为输入。

[0147] 然后执行类型THR的功能块FB5，并且由执行模块22将作为输出递送的wb_b1的二进制值书写并存储在专用于临时二进制数据的子区域54的地址0x0804处。

[0148] 接着，根据序列46，要执行的第三功能块再次为类型LIN的功能块FB1。在类型LIN的该同一功能块FB1的该第二实例期间，执行模块22然后被配置为向该块分配在专用于存储器38的输入模拟数据的子区域58的地址0x0005处存储的ina_E2的模拟值，作为输入。

[0149] 然后第二次执行类型LIN的功能块FB1，并且将作为输出递送的wa_a2的模拟值存储在专用于临时模拟数据的存储子区域60的地址0x0805处，以此类推，直到完全执行整个序列46为止(即，直到由执行模块22读取停止代码0x00为止)。

[0150] 由此，根据本发明，在给定时刻一次执行单个功能块。

[0151] 根据图1所示的示例，操作单元14还包括多个64M可平行浮点单元(FPU)，M为整数。

[0152] 这种单元例如适于实现平方根或对数计算，并且平行化，以便实现在功能块的执行期间所需的复杂计算，诸如确定用于沸腾危机的出现的热通量与反应堆核心中的实际热通量之间的比，该比被称为临界热通量/DNBR(偏离泡核沸腾比)比。浮点单元的这种池对于操作单元14的所有功能块共享，并且使得可以在后者被配置为实现复杂模拟计算时加速功能块的计算能力。因此，提高可编程逻辑电路10的可扩展性。

[0153] 操作单元14还包括输入/输出接口66，该输入/输出接口适于分别接收和重新发送在配置文件36中编索引并作为整体与控制命令应用关联的输入数据ina_E1、ina_E2、ina_E3、ina_E4以及输出数据inb_P1和outb_ACT。

[0154] 接口66适于经由连接到输入信号的控制模块12的内部配置总线(ICB)接收应用程序34，并且经由该相同数据总线向输出信号的控制模块16发送控制和诊断数据。

[0155] 输入信号的控制模块12和输出信号的控制模块16在操作单元14外部，并且适于与在可编程逻辑电路10外部的设备和/或电路通信。

[0156] 该输入信号控制模块12和该输出信号控制模块16转而各为包括分别专用于模拟和二进制数据的一个或几个存储区域的有限状态机(未示出)。

[0157] 在这些专用存储区域当中，一些专用于控制与通信网络交换的输入和输出数据，并且适于鉴于可编程逻辑电路10的操作循环异步发送/传输的数据。为此，特别专用于网络数据的这些存储区域是同步触发寄存器，以便存储在当前循环期间接收/发送的网络数据，同时在之前循环期间接收/发送的网络数据在当前循环期间由操作单元14使用。因此，可编程逻辑电路10具有特定数量的触发连接器，这使得可以通过通信网络发送/接收这些数据。

[0158] 模块12和16被特别配置为提供与图3所示的服务维护诊断(SMD)模块68通信。

[0159] 这种服务维护诊断模块68特别使得可以在可编程逻辑电路10上加载与要执行的应用或功能块参数的变化(例如，温度阈值从100℃到120℃的变化)关联的应用程序，以对可编程逻辑电路10发起周期维护测试或将根据本发明的可编程逻辑电路转移到处理数据的服务维护诊断模块68。可编程逻辑电路10与服务维护诊断模块68之间的这些数据交换使用链路(诸如连接到分别包含可编程逻辑电路10和服务维护诊断模块68的外壳的背板总线的总线70)来固定。

[0160] 服务维护诊断模块68还包括可编程逻辑电路72(例如，FPGA)和微处理器74，并且适于使用以太网类型的链路78和开关80根据安全过程与例如包括自动生成器110的维护单元76通信，该开关适于与其他电气设施控制装置通信，控制装置包括根据如之前描述的本发明的至少一个可编程逻辑电路10。

[0161] 维护单元76例如远离上面实现可编程逻辑电路10的核电气设施。在该维护单元76内，维护操作员使用图形发布器(不需要VHDL或Verilog的先验知识)来以如例如图2所示的功能图120的形式执行要在核电气设施内实现的控制命令应用。如之前指示的，功能图120接着由自动生成器110转换成应用程序34，该自动生成器使用库文件100来保证应用程序34将在不影响可编程逻辑电路10的已鉴定配置的情况下执行。应用程序34接着经由服务维护诊断模块68加载到可编程逻辑电路10中。

[0162] 图4至图6中分别示出了这种控制装置81的三个架构变型例。

[0163] 在图4中，控制装置81是“单一”可编程逻辑电路10。换言之，控制装置81包括机架82，该机架形成例如具有尺寸6U(U为为机架的高度单位)的外壳，在该机架中，集成单个可编程逻辑电路10。机架82适于还包括电源模块84和辅助模块，即，专用于获取不同输入数据的一个或几个模块86、专用于不同输出数据的发布的一个或几个模块88、以及如之前描述的一个或几个服务维护诊断模块68。此外，可编程逻辑电路10包括例如使用光纤允许到通信网络的连接的连接器(例如，未示出的七个连接器)。

[0164] 应用程序34自动生成器110到控制装置81的连接能够经由服务维护诊断模块68来建立，该服务维护诊断模块被特别配置为一旦建立连接，则将要执行的功能块的序列46加载到控制装置81中。

[0165] 在机架82内，可编程逻辑电路10是主要的，并且控制使用多点低压差分信令(M-LVDS)(用非限制性示例的方式)借助总线70与辅助模块86、88以及68的通信，这些辅助模块例如以50MHz操作，并且分别专用于二进制和模拟输入数据以及可编程逻辑电路10的二进制和模拟输出数据。有利地，各类型的数据(输入或输出)具有用于二进制数据和模拟数据的独立传输链路。因此，在该场景中，存在四个低电压差分传输链路。

[0166] 因此，未示出的许多实施方式变型例将能够在不超出本发明的范围的情况下实现。例如，专用于获取输入数据的模块86和专用于发布输出数据的模块88将能够收容在已知的“GPIO”(通用输入输出)类型的同一电子板上。

[0167] 电源模块84向机架82的其他模块递送电力稳定的电力供应，并且还被配置为实现例如从24伏直流到5伏的电压转换，以便为外壳82的各模块供电。

[0168] 图5和图6示出了包括图1所示的多个可编程逻辑电路10的控制装置81的两个变型例。

[0169] 这种“多”可编程逻辑电路10架构使得可以增加每控制装置的网络接口的数量，以为了强加冗余规则的安全控制目的复制至少两个可编程逻辑电路10中的控制命令操作，或者以优化外壳82内的模块间路由。

[0170] 在这种“多”可编程逻辑电路10中，同步多个可编程逻辑电路10；该同步借助于连接到时钟的、来自可编程逻辑电路10当中的主逻辑电路10a来进行。

[0171] 主可编程逻辑电路10a特别适于经由图1所示的信号的控制模块12在循环(例如，具有持续时间2ms的循环)的开始和/或结束时发射同步脉冲，并且朝向专用于不同输入数据的其他模块86、专用于不同输出数据的模块88或向其他可编程逻辑电路10发出状态请求，以便在各循环时同步并刷新接着的循环(相同命令控制应用的新迭代)的输入/输出数据。因此，和经由通信网络进行的交换不同，相同的多个可编程逻辑电路内的这些数据交换以同步模式进行。

[0172] 由此，多个可编程逻辑电路10中的所有被配置为在同一循环内同时操作。

[0173] 作为例示，图5和图6中示出了这种“多”可编程逻辑电路10的两个非限制性变型例。

[0174] 在图5中，包括主可编程逻辑电路10a和两个其他可编程逻辑电路10的三个可编程逻辑电路收容在同一机架82中，可编程逻辑电路10和10a适于与彼此和与机架82的辅助模块86、88、68同步通信。在图5所示的实施方式中，可编程逻辑电路10a和10由光纤92与彼此同步通信，光纤为专用于“多”电路架构内的该可编程逻辑电路间通信的连接器。此外，主可编程逻辑电路10a使用总线70与机架82的辅助模块86、88、68同步通信。

[0175] 在图6中，示出了“多”可编程逻辑电路10a和10以及“多”机架90A、90B、90C控制装置81架构。根据该多电路和多机架架构，各机架90A、90B、90C对应于图4中(单电路)或图5中(多电路)描述的结构。

[0176] 各机架还可以包括辅助模块86、88、68。

[0177] 优选地，机架90A中的一个是“主要的”，并且包括用于多电路和多机架控制装置81的所有可编程逻辑电路的主可编程逻辑电路10a，并且确保其外壳的辅助模块86、88、68经由总线70A的同步。

[0178] 控制装置81的可编程逻辑电路10适于从一个机架向另一个并由光纤92在同一机架内同步通信。

[0179] 主机架90A的各“从”机架90B、90C在其可编程逻辑电路10当中包括同步可编程逻辑电路10b，该同步可编程逻辑电路用于借助于机架的总线70B、70C同步其机架的辅助模块86、88、68。

[0180] 在图5和图6的实施方式中且在这不是关于本发明的范围的限制的情况下，独立于可编程逻辑电路10的数量或它包括的机架的数量，每控制装置81实现单个服务维护诊断模块68。

[0181] 在图5和图6的实施方式中且在这不是关于本发明的范围的限制的情况下，仅主可编程逻辑电路10a和同步可编程逻辑电路10b借助于它们相应的总线70A、70B、70C连接到它们相应的机架90A、90B、90C的辅助模块86、88、68。机架的其他可编程逻辑电路10分别借助于主可编程逻辑电路10a或同步可编程逻辑电路10b以及光纤网络92连接到它们机架的辅助模块86、88、68。在该配置中，总线70A、70B、70C有利地沿各传输方向包括例如在50MHz下操作的四个多点低压差分信令(M-LVDS)链路。

[0182] 在未示出的另一个实施方式中，总线70A、70B、70C的尺寸可以被定制为允许各可编程逻辑电路10借助总线70A、70B、70C连接到其机架的辅助模块86、88、68。