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，因而對新建或運(yùn)行過一段時(shí)間的dcs系統(tǒng)，都有必要對其控制性能進(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，有可能對系統(tǒng)產(chǎn)生一定的擾動(dòng)，對系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行帶來一定的影響。

4、在對控制器進(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，通過觀察這些信號的趨勢圖來判別控制器的切換過程對這些信號是否產(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)為切換對系統(tǒng)的影響越小。對此，《火力發(fā)電廠熱工自動(dòng)化系統(tǒng)可靠性評估技術(shù)導(dǎo)則》dl/t?261-2012對控制器切換時(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)的周期信號作為信號源，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，由于信號源的脈沖數(shù)不能設(shè)得過大(設(shè)得太大會引起其他干擾項(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dcs系統(tǒng)的擾動(dòng)程度大小，對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信號直接傳給do卡的輸出通道；

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

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

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)信號發(fā)生器開/閉接點(diǎn)提供連續(xù)輸出的脈沖周期信號，在控制器中組態(tài)一測試邏輯，將di直接賦予do，在信號發(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)信號發(fā)生器提供開/閉接點(diǎn)信號，經(jīng)di卡讀取后成為0/1脈沖信號。

10、進(jìn)一步地，步驟2)中，開關(guān)信號發(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)信號發(fā)生器，采用連續(xù)發(fā)送方式；

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

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，評判合理；搭建的測試邏輯簡單，只需將di信號直接賦予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(肉眼觀察信號波動(dòng)往往需要建一些信號趨勢畫面)，測試方法簡便易行、準(zhǔn)確度較高；本發(fā)明是通過對比do波形與信號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)信號發(fā)生器提供開/閉接點(diǎn)信號，經(jīng)di卡讀取后成為0/1脈沖信號。

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)信號發(fā)生器提供開/閉接點(diǎn)信號，經(jīng)di卡讀取后成為0/1脈沖信號。

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)信號發(fā)生器開/閉接點(diǎn)提供連續(xù)脈沖信號給DI，控制系統(tǒng)內(nèi)部將DI信號直接傳至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