1、成果简介 基于FPGA（现场可编程门阵列Field Programmable Gate Aarry）技术的核安全级控制系统NicSys®8000N是国内首次自主开发，满足IEC 61226标准中执行A类功能和IEC61508标准中功能安全完整性等级SIL3要求。本系统自主研发双FPGA架构技术、高速并行冗余计算技术、预开发组态技术、高可靠性功能安全通信技术、高覆盖率的内建自诊断技术、高可靠性数字化安全维护技术六大关键创新技术，保证了系统的高安全性高可靠性，系统进行了全面的验证与确认和第三方评定，是国内首个通过国际原子能机构(IAEA)和TÜV认证的基于FPGA技术开发的核安全级控制系统平台。 基于FPGA技术的核安全级控制系统技术自主可控，总体技术达到了国际先进水平，其中双FPGA架构、多路冗余总线、预开发组态技术达到国际领先水平，具有显著的经济社会效益和重要战略意义。 基于FPGA技术的核安全级控制系统已应用于“华龙一号”三代核电，600MW示范快堆工程，第四代核能钍基熔盐堆，以及各类试验堆。控制系统采用模块化的设计和总线技术，具备应用于多种类型的安全级控制系统能力，包括各类新建/改造的核电厂反应堆紧急停堆、反应堆专设安全驱动、核测量、多样化驱动系统等，也可应用于核化工、核燃料、三废及退役等领域的安全级控制系统，以及其他高可靠性、高网络安全领域的核心关键信息基础建设。 2、主要创新点 基于FPGA技术的核安全级控制系统研制过程中，形成了基于双FPGA的多样性架构技术、高速冗余并行计算技术、预开发组态技术、高可靠性功能安全通信技术、高覆盖率的内建故障自诊断技术、高可靠性数字化安全维护技术六大关键技术，为数字化控制系统奠定技术基础。 （1）基于双FPGA的多样性架构技术 为解决CPU技术软件共因故障问题和保证功能独立及安全问题，是国内首次自主开发双FPGA架构技术，对安全功能处理FPGA与辅助诊断功能诊断FPGA进行芯片级隔离，功能完全隔离。 （2）高速冗余并行计算技术 为提高系统处理能力及缩短系统响应时间，充分利用FPGA并行工作的特点，自主研发双机冗余同步及零延时冗余切换、多总线冗余协同技术，一旦有控制器故障，I/O模块做出仲裁判断的时间保持不变，实现真正的“零延时”切换。每条总线上的节点都按照预定义时隙技术占用总线，实现多总线协同工作，极大的提高了控制器的执行效率。 （3）预开发组态技术 为解决传统控制系统算法执行过程中的缺点，完成复杂的组态功能计算，提高控制系统的响应速度。本系统在国际上首创了预开发组态技术，基于FPGA技术的算法“组态”执行过程，通过“烧录”的方式，将工程师使用的算法块预先固化到控制器的算法FPGA中，以“纯硬件”的方式执行核电厂的安全功能。 （4）高可靠性功能安全通信技术 根据不同业务，采用自定义的简化通信协议，研制信息可靠性传输技术，包括：时隙预定义技术、四相位码元检测、编码均衡与容错。并设计多种故障诊断措施来保证数据传输的完整性和正确性，数据传输误码率从10-12降到10-15以下。 （5）高覆盖率的内建故障自诊断技术 自主研制高覆盖率的内建故障自诊断技术，包括启动自诊断、运行自诊断、质量位、故障安全。一旦检测到故障，触发故障处理和报警机制，故障不扩散，故障状态下安全功能不丧失。 （6）高可靠性数字化安全维护技术 为解决网络信息安全问题，自主研制高可靠性数字化信息安全技术，采用硬件（FPGA）实现国密算法，不依赖于操作系统，加解密速度快，安全性更高，无额外时间开销，保证业务实时性，被破解概率近似为零。