本發(fā)明屬于dcs系統(tǒng)控制器，具體地說是一種dcs系統(tǒng)控制器切換穩(wěn)定性測試方法及裝置。

背景技術(shù)：

1、dcs系統(tǒng)是普遍應(yīng)用于發(fā)電、石化等企業(yè)的主要控制系統(tǒng)，其性能的優(yōu)劣直接影響到控制系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性及控制的精確性，因而對(duì)新建或運(yùn)行過一段時(shí)間的dcs系統(tǒng)，都有必要對(duì)其控制性能進(jìn)行測試，以確保各項(xiàng)性能達(dá)到投運(yùn)的標(biāo)準(zhǔn)，控制器切換的穩(wěn)定性測試是其中重要的一環(huán)。

2、dcs系統(tǒng)一般由多對(duì)控制器及其所屬的i/o卡組成。i/o卡獲取現(xiàn)場的數(shù)據(jù)，并將控制器處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送給現(xiàn)場設(shè)備；控制器按事先組態(tài)好的邏輯順序地進(jìn)行運(yùn)行處理，一般包括數(shù)據(jù)輸入(含開關(guān)量di和模擬量ai)、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)輸出(含開關(guān)量do和模擬量ao)三個(gè)部分。

3、dcs系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性要求非常高，其控制器通常都冗余配置，當(dāng)主運(yùn)行的控制器發(fā)生故障時(shí)能自動(dòng)切換到熱備控制器，從而保證dcs系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。dcs系統(tǒng)冗余配置的控制器在發(fā)生切換過程中，有可能對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生一定的擾動(dòng)，對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行帶來一定的影響。

4、在對(duì)控制器進(jìn)行切換穩(wěn)定性試驗(yàn)時(shí)，一般通過模擬主運(yùn)行控制器故障進(jìn)行，有如下方法：關(guān)閉主控制器電源、按主控制器的切換按鈕或拔除主控制器的通訊網(wǎng)線等。對(duì)控制器進(jìn)行模擬切換試驗(yàn)時(shí)，常規(guī)方法是在現(xiàn)場通過觀察控制器運(yùn)行狀態(tài)指示燈來判別控制器切換是否成功，或選取若干信號(hào)，通過觀察這些信號(hào)的趨勢圖來判別控制器的切換過程對(duì)這些信號(hào)是否產(chǎn)生影響。總之，常規(guī)測試方法都建立在肉眼觀察的基礎(chǔ)上。

5、控制器的切換都是在瞬間完成的，切換時(shí)間大體在幾毫秒至幾十毫秒之間，在如此短的時(shí)間內(nèi)，即使切換導(dǎo)致信號(hào)發(fā)生變化，用肉眼一般也很難發(fā)現(xiàn)。所以，常規(guī)測試方法有很大的局限性。

6、另外，控制器切換時(shí)間也可作為切換穩(wěn)定性的參考，切換時(shí)間越短往往認(rèn)為切換對(duì)系統(tǒng)的影響越小。對(duì)此，《火力發(fā)電廠熱工自動(dòng)化系統(tǒng)可靠性評(píng)估技術(shù)導(dǎo)則》dl/t?261-2012對(duì)控制器切換時(shí)間也有明確規(guī)定，但實(shí)踐中因?yàn)闊o合適的測試方法，至今無法實(shí)施控制器切換時(shí)間的測試。

7、目前，已公開的控制器切換穩(wěn)定性測試方法通常用固定脈沖數(shù)的周期信號(hào)作為信號(hào)源，在控制器中設(shè)置計(jì)數(shù)模塊，通過計(jì)算計(jì)數(shù)值與信號(hào)源的脈沖數(shù)之間的差，來判定控制器切換的穩(wěn)定性。此方法有2個(gè)局限性：其一，由于信號(hào)源的脈沖數(shù)不能設(shè)得過大(設(shè)得太大會(huì)引起其他干擾項(xiàng)起作用，比如處理周期與di脈寬一致情況下，偶爾會(huì)引起臨界狀態(tài)下數(shù)據(jù)采集的紊亂)，當(dāng)脈寬很小情況下，留給模擬控制器故障的時(shí)間就很短，難免造成手忙腳亂的情況，影響測試準(zhǔn)確性。其二，測試邏輯需要計(jì)數(shù)和清零模塊，增加了處理的復(fù)雜度，進(jìn)而也會(huì)影響測試的準(zhǔn)確性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種dcs系統(tǒng)控制器切換穩(wěn)定性測試方法及裝置，其通過檢測控制器發(fā)生切換時(shí)對(duì)dcs系統(tǒng)的擾動(dòng)程度大小，對(duì)dcs系統(tǒng)在控制器發(fā)生切換時(shí)的穩(wěn)定性作出判斷。

2、為此，本發(fā)明采用如下的一種技術(shù)方案：一種dcs系統(tǒng)控制器切換穩(wěn)定性測試方法，其包括：

3、步驟1)，選取測試所用的控制器、di/do卡及其通道，將開關(guān)信號(hào)發(fā)生器的輸出端連接配置好的di卡通道；用錄波儀或示波器查看do輸出，在控制器中組態(tài)一測試邏輯，將di信號(hào)直接傳給do卡的輸出通道；

4、步驟2)，配置開關(guān)信號(hào)發(fā)生器，采用連續(xù)發(fā)送方式；

5、步驟3)，啟動(dòng)開關(guān)信號(hào)發(fā)生器，按配置要求開始發(fā)送信號(hào)；

6、步驟4)，模擬控制器故障，完成控制器切換；

7、步驟5)，待控制器切換完成后，查看do輸出波形，檢查0/1跳變延遲情況，將延遲時(shí)間t換算成控制器的處理周期數(shù)n，n＝t/t，t為控制器處理周期。

8、本發(fā)明利用開關(guān)信號(hào)發(fā)生器開/閉接點(diǎn)提供連續(xù)輸出的脈沖周期信號(hào)，在控制器中組態(tài)一測試邏輯，將di直接賦予do，在信號(hào)發(fā)送過程中模擬控制器切換，切換完成后，檢查do輸出波形0/1跳變延遲情況，將延遲時(shí)間t換算成控制器的處理周期數(shù)n，n越小，說明控制器切換引起的擾動(dòng)越小，即控制器切換穩(wěn)定性越高。

9、進(jìn)一步地，步驟1)中，開關(guān)信號(hào)發(fā)生器提供開/閉接點(diǎn)信號(hào)，經(jīng)di卡讀取后成為0/1脈沖信號(hào)。

10、進(jìn)一步地，步驟2)中，開關(guān)信號(hào)發(fā)生器輸出的脈沖占空比為50％，脈寬與控制器處理周期t相同。

11、進(jìn)一步地，步驟4)中，控制器故障的模擬方式為關(guān)閉主控制器電源、按主控制器的切換按鈕或拔除主控制器的通訊網(wǎng)線中的任一種。

12、進(jìn)一步地，所述的dcs系統(tǒng)控制器切換穩(wěn)定性測試方法還包括步驟6)：依次重復(fù)步驟3)-5)多次，取所有n的平均值設(shè)為n，n即為控制器切換引起的擾動(dòng)量，反映擾動(dòng)程度的大小。通過取多次測試的平均值，進(jìn)一步提高穩(wěn)定性判斷的準(zhǔn)確性。

13、本發(fā)明采用如下的另一種技術(shù)方案：一種dcs系統(tǒng)控制器切換穩(wěn)定性測試裝置，其包括：

14、測試準(zhǔn)備單元：選取測試所用的控制器、di/do卡及其通道，將開關(guān)信號(hào)發(fā)生器的輸出端連接配置好的di卡通道；用錄波儀或示波器查看do輸出，在控制器中組態(tài)一測試邏輯，將di信號(hào)直接傳給do卡的輸出通道；

15、測試配置單元：配置開關(guān)信號(hào)發(fā)生器，采用連續(xù)發(fā)送方式；

16、信號(hào)發(fā)送單元：啟動(dòng)開關(guān)信號(hào)發(fā)生器，按配置要求開始發(fā)送信號(hào)；

17、控制器切換單元：模擬控制器故障，完成控制器切換；

18、數(shù)據(jù)讀取及計(jì)算單元：控制器切換完成后，查看do輸出波形，檢查0/1跳變延遲情況，將延遲時(shí)間t換算成控制器的處理周期數(shù)n，n＝t/t，t為控制器處理周期。

19、本發(fā)明具有的有益效果如下：本發(fā)明從數(shù)據(jù)的角度，判斷控制器發(fā)生切換時(shí)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，評(píng)判合理；搭建的測試邏輯簡單，只需將di信號(hào)直接賦予do通道即可，不需要處理復(fù)雜的計(jì)數(shù)和清零模塊，也不需建趨勢畫面(肉眼觀察信號(hào)波動(dòng)往往需要建一些信號(hào)趨勢畫面)，測試方法簡便易行、準(zhǔn)確度較高；本發(fā)明是通過對(duì)比do波形與信號(hào)源波形后換算成處理周期數(shù)而得到測試結(jié)果，因而具有量化特性，具有較高說服力。

技術(shù)特征：

1.一種dcs系統(tǒng)控制器切換穩(wěn)定性測試方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的dcs系統(tǒng)控制器切換穩(wěn)定性測試方法，其特征在于，步驟1)中，開關(guān)信號(hào)發(fā)生器提供開/閉接點(diǎn)信號(hào)，經(jīng)di卡讀取后成為0/1脈沖信號(hào)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的dcs系統(tǒng)控制器切換穩(wěn)定性測試方法，其特征在于，步驟2)中，開關(guān)信號(hào)發(fā)生器輸出的脈沖占空比為50％，脈寬與控制器處理周期t相同。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的dcs系統(tǒng)控制器切換穩(wěn)定性測試方法，其特征在于，步驟4)中，控制器故障的模擬方式為關(guān)閉主控制器電源、按主控制器的切換按鈕或拔除主控制器的通訊網(wǎng)線中的任一種。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的dcs系統(tǒng)控制器切換穩(wěn)定性測試方法，其特征在于，還包括步驟6)：依次重復(fù)步驟3)-5)多次，取所有n的平均值設(shè)為n，n即為控制器切換引起的擾動(dòng)量，反映擾動(dòng)程度的大小。

6.一種dcs系統(tǒng)控制器切換穩(wěn)定性測試裝置，其特征在于，包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的dcs系統(tǒng)控制器切換穩(wěn)定性測試裝置，其特征在于，所述的測試準(zhǔn)備單元中，開關(guān)信號(hào)發(fā)生器提供開/閉接點(diǎn)信號(hào)，經(jīng)di卡讀取后成為0/1脈沖信號(hào)。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的dcs系統(tǒng)控制器切換穩(wěn)定性測試裝置，其特征在于，所述的測試配置單元中，所述脈沖其寬度t為控制器的處理周期，占空比為50％。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的dcs系統(tǒng)控制器切換穩(wěn)定性測試裝置，其特征在于，所述的控制器切換單元中，模擬方式為關(guān)閉主控制器電源、按主控制器的切換按鈕或拔除主控制器通訊網(wǎng)線中的任一種。

10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的dcs系統(tǒng)控制器切換穩(wěn)定性測試裝置，其特征在于，還包括平均值計(jì)算單元：依次重復(fù)信號(hào)發(fā)送單元、控制器切換單元和數(shù)據(jù)讀取及計(jì)算單元中的步驟多次，取所有n的平均值設(shè)為n，n即為控制器切換引起的擾動(dòng)量，反映擾動(dòng)程度的大小。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種DCS系統(tǒng)控制器切換穩(wěn)定性測試方法及裝置。本發(fā)明利用開關(guān)信號(hào)發(fā)生器開/閉接點(diǎn)提供連續(xù)脈沖信號(hào)給DI，控制系統(tǒng)內(nèi)部將DI信號(hào)直接傳至DO，在控制系統(tǒng)收發(fā)過程中模擬控制器切換，切換完成后，檢查DO輸出波形；若DO波形能保持完整的連續(xù)脈沖波形，說明控制器切換過程無擾動(dòng)，即控制器切換穩(wěn)定性越高；若DO波形出現(xiàn)若干周期的延遲，延遲的周期數(shù)越大說明控制器切換過程擾動(dòng)越大，即控制器切換穩(wěn)定性越差。本發(fā)明從數(shù)據(jù)的角度，判斷控制器發(fā)生切換時(shí)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，評(píng)判準(zhǔn)確合理、測試方法簡便易行。

技術(shù)研發(fā)人員：蔡萍萍,張江豐,季德亨,王振,徐柳斌,丁偉聰,鄭秋,陳巍文,孫堅(jiān)棟,盧化
受保護(hù)的技術(shù)使用者：杭州意能電力技術(shù)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19