本發明專利技術屬于儀器儀表自動化控制技術領域，具體涉及一種基于仿真系統的核電DCS平臺測試裝置及測試方法。該裝置包括模型服務器，運行包括化學和容積控制系統在內的全部系統仿真模型；上位機，功能為通訊配置，運行監視控制畫面；通訊服務器，實現現場采集控制器與模型服務器的數據通訊，其端口A連接下層交換機，端口B連接上層交換機；模型服務器連接上層服務器1口、上位機連接模型服務器2口、通訊服務器連接上層交換機3口；現場采集控制器1-8連接下層交換機1-8口。本發明專利技術解決以往硬件仿真技術沒有經過建模而無法實現仿真核電站實際物理、工藝過程控制的問題，同時解決邏輯測試無法實現按照工藝控制要求進行測試的問題。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于儀器儀表自動化控制
，具體涉及一種基于仿真系統的核電DCS平臺測試裝置及測試方法。
技術介紹
核電廠數字化控制系統DCS作為核電機組的關鍵設備，是核電站的重要組成部分，核電DCS包括控制系統、保護系統、安全停堆系統、保障系統和輔助系統等幾個部分，各部分組合一起完成核電站工藝過程的自動化控制功能，其功能及性能水平在很大程度上影響了整個核電機組的安全可靠、經濟運行。核電DCS平臺是否能夠滿足核電廠復雜工藝要求，實現大數據量準確、高效的監視和控制功能，需要在工廠設計完成后運行一定規模的實際工程，通過模擬DCS在實際核電現場的工作情況來驗證其硬件和軟件集成的正確性和完整性、對設計輸入文件執行的準確性、功能和性能是否滿足核電相關工藝、標準、法規要求等，并且能夠將在測試過程中發現的問題盡早在工廠設計階段解決。由于核電DCS在工廠設計階段沒有核電廠現場設備層(L0系統)，無法執行實際的核電工藝過程，所以必須搭建測試裝置模擬L0系統協助DCS系統測試。目前L0系統設計一般分為軟件仿真和硬件仿真，軟件仿真方法：(1)在現場控制層(L1層)的組態里將控制命令經過一定延時的方式實現設備反饋；(2)使用通訊的方式調用OPC、DDE接口實現設備反饋；(3)在操作員站或工程師站調用組態工具的動態鏈接庫實現設備狀態反饋。硬件仿真方法主要是通過硬接線的方式模擬現場設備反饋信號注入到DCS系統中，如：使用繼電器搭建電路模擬現場設備反饋；使用PLC、虛擬儀器等通用的可編程的信號發送采集設備來模擬現場設備反饋。基于以上軟、硬件實現的L0系統仿真在DCS系統測試中缺點如下：使用軟件(1)的方法需要改變實際的DCS組態工程，測試完成后需要回復實際的組態工程，難免帶來二次錯誤，并且不符合質量計劃中要求，無法保證被測系統的完整和正確性；軟件方法(2)(3)在仿真系統規模大的情況下會影響操作員站的負荷，影響和性能測試的正確性。硬件仿真技術通過硬接線發送和采集信號模擬實際現場設備，不會對DCS系統造成影響，并且可編程控制器PLC或者虛擬儀器NI設備可以使用編程來模擬整個L0系統，和L1層實現1:1的連接，但是由于沒有核電廠物理模型，無法得到現場設備各參數值，無法實際反映現場工況變化過程，只是簡單的模擬單個設備的狀態反饋及采用階躍函數模擬PID控制回路反饋。以往在檢驗DCS對工程設計輸入文件執行的準確性的測試用例設計上，采用的是分析單個設備的邏輯功能，設計設備的保護開關、自動開關、手動開關等邏輯輸入條件和相應的輸出狀態的真值表。此種測試方法設計的真值表無法識別實際工藝過程，產生兩種問題：(1)針對單個設備進行測試，僅僅觸發設備的一種開關狀態查看其反饋狀態，沒有反映復雜的工藝過程下各設備動作過程及其聯鎖狀態；(2)遍歷所有的組合條件(實際工藝不產生)，大量增加測試成本。
技術實現思路
本專利技術的目的在于通過搭建一套基于核電仿真系統的核電DCS平臺測試裝置進行DCS平臺的測試方法研究，解決以往硬件仿真技術沒有經過建模而無法實現仿真核電站實際物理、工藝過程控制的問題，同時解決邏輯測試無法實現按照工藝控制要求進行測試的問題。為達到上述目的，本專利技術所采取的技術方案為：一種基于仿真系統的核電DCS平臺測試裝置，包括模型服務器，運行包括化學和容積控制系統在內的全部系統仿真模型；上位機，功能為通訊配置，運行監視控制畫面；通訊服務器，實現現場采集控制器與模型服務器的數據通訊，其端口A連接下層交換機，端口B連接上層交換機；模型服務器連接上層服務器1口、上位機連接模型服務器2口、通訊服務器連接上層交換機3口；現場采集控制器1-8連接下層交換機1-8口。所述的現場采集控制器包括IO板卡、通訊板卡和通訊底板，IO板卡和通訊板卡插在通訊底板上實現IO板卡和通訊板卡的通訊功能，通訊板卡通過網口連接到下層交換機實現與通訊服務器進行數據交換。一種基于仿真系統的核電DCS平臺測試方法，包括如下步驟：測試裝置配置，測試裝置與被測系統連接，測試用例設計，測試執行；(一)測試裝置配置包括，步驟一：在模型服務器中配置系統軟件變量與硬件IO點之間的映射關系；步驟二：根據現場采集信號量綱及量程和實際控制參數量綱及量程，編制各物理信號值與工程量值的轉換表；步驟三：環境配置，包括操作系統設置、數據庫接口變量定義，IO接口工具軟件系統設置；(二)測試裝置與被測系統采用1:1的硬接線連接方式，步驟一：在驗證全廠DCS系統之前，設計并搭建化學和容積控制系統作為驗證系統；步驟二：搭建化學和容積控制系統，包括：8個現場控制站、數據服務器、計算服務器、歷史服務器、工程師站、操作員站1、操作員站2、POP大屏、網絡設備；8個控制站通過一層環網交換機連接到一層控制網，數據服務器配置4個網卡，兩塊冗余網卡連接到一層環網，兩塊冗余網卡連接到二層環網，計算服務器和歷史服務器通過二層環網交換機連接到二層網絡，工程師站、操作員站1、操作員站2、POP大屏通過二層交換機連接到二層網絡；步驟三：根據化學和容積控制系統測試點個數搭建測試裝置，現場采集控制器：DI點165個，一塊DI卡24通道，共使用7塊卡；DO點47個，一塊DO卡24通道，共使用2塊卡；AO點6個，一塊AO卡12通道，共使用1塊卡；AI點31個，一塊AI卡8通道，共使用4塊卡；共需要14塊IO板卡，配置8套現場采集控制器；步驟四：接線設計，端接表中端子類型設計統一為輸出端為無源信號，輸入端內部供電方式；模擬量統一采用4-20mA電流信號輸入輸出，其它類型信號修改相應的配置文件即可；(三)測試用例設計包括，步驟一：總結工藝要求，根據電廠系統與設備相關資料、調試規程相關資料、核電廠檢修與維護相關資料、核電廠相關標準，總結出被測系統的工藝要求；步驟二：分類測試功能，根據被測系統的工藝要求及限制條件，確定出測試功能；步驟三：確定輸入工況，根據每種測試功能的要求，確定每種觸發條件的輸入變量和各變量的輸入值；步驟四：確定判定準則，根據工藝要求確定每種工況的判定準則即各種工況所涉及的設備、傳感器等的輸出值；(四)測試執行包括，步驟一：確認測試裝置與被測系統的通訊建立，根據用戶名和密碼登入測試裝置上位機，通過輸入設定的IP地址和密碼登入到通訊服務器，點擊通訊連接按鈕，然后點擊變量強制按鈕測試通訊服務器和現場采集控制器的通訊是否建立，如果通訊未建立，則查看硬件連接及軟件配置后，再進行通訊連接檢查；步驟二：啟動模型服務器，通過輸入設定的IP地址和密碼登入模型服務器，停止正在運行的進程，確認所有進程停止后，上載進程，進程上載完成后自動彈出主程序界面；步驟三：工藝系統模型主程序操作，包括：模式選擇，初始工況選擇，工藝系統選擇，打開化學和容積控制系統顯示畫面，開始運行；手動控制設備動作可以通過軟件中工具—>數據庫—>按設備代號查找，找到相應的設備控制點，然后根據測試要求強制成“1”、“0”或模擬量工程量值；步驟四：根據測試用例，在模型主程序中和L1被測試系統流程圖畫面中設置測試初始工況；根據測試用例操作步驟，強制各種設備動作、參數變化或控制過程；查看L1被測試系統流程圖畫面、報警列表、趨勢曲線畫面的預期響應是本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種基于仿真系統的核電DCS平臺測試裝置，其特征在于：包括模型服務器，運行包括化學和容積控制系統在內的全部系統仿真模型；上位機，功能為通訊配置，運行監視控制畫面；通訊服務器，實現現場采集控制器與模型服務器的數據通訊，其端口A連接下層交換機，端口B連接上層交換機；模型服務器連接上層服務器1口、上位機連接模型服務器2口、通訊服務器連接上層交換機3口；現場采集控制器1?8連接下層交換機1?8口。
【技術特征摘要】
1.一種基于仿真系統的核電DCS平臺測試裝置，其特征在于：包括模型服務器，運行包括化學和容積控制系統在內的全部系統仿真模型；上位機，功能為通訊配置，運行監視控制畫面；通訊服務器，實現現場采集控制器與模型服務器的數據通訊，其端口A連接下層交換機，端口B連接上層交換機；模型服務器連接上層服務器1口、上位機連接模型服務器2口、通訊服務器連接上層交換機3口；現場采集控制器1-8連接下層交換機1-8口。2.根據權利要求1所述的基于仿真系統的核電DCS平臺測試裝置，其特征在于：所述的現場采集控制器包括IO板卡、通訊板卡和通訊底板，IO板卡和通訊板卡插在通訊底板上實現IO板卡和通訊板卡的通訊功能，通訊板卡通過網口連接到下層交換機實現與通訊服務器進行數據交換。3.一種基于仿真系統的核電DCS平臺測試方法，其特征在于：包括如下步驟：測試裝置配置，測試裝置與被測系統連接，測試用例設計，測試執行；(一)測試裝置配置包括，步驟一：在模型服務器中配置系統軟件變量與硬件IO點之間的映射關系；步驟二：根據現場采集信號量綱及量程和實際控制參數量綱及量程，編制各物理信號值與工程量值的轉換表；步驟三：環境配置，包括操作系統設置、數據庫接口變量定義，IO接口工具軟件系統設置；(二)測試裝置與被測系統采用1:1的硬接線連接方式，步驟一：在驗證全廠DCS系統之前，設計并搭建化學和容積控制系統作為驗證系統；步驟二：搭建化學和容積控制系統，包括：8個現場控制站、數據服務器、計算服務器、歷史服務器、工程師站、操作員站1、操作員站2、POP大屏、網絡設備；8個控制站通過一層環網交換機連接到一層控制網，數據服務器配置4個網卡，兩塊冗余網卡連接到一層環網，兩塊冗余網卡連接到二層環網，計算服務器和歷史服務器通過二層環網交換機連接到二層網絡，工程師站、操作員站1、操作員站
\t2、POP大屏通過二層交換機連接到二層網絡；步驟三：根據化學和容積控制系統測試點個數搭建測試裝置，現場采集控制器：DI點165個，一塊DI卡24通道，共使用7塊卡；DO點47個，一塊DO卡24通道，共使用2塊卡；AO點6個，一塊AO卡12通道，共使用1塊卡；AI點31個，一塊AI卡8通道，共使用4塊卡；共需要14塊IO板卡，...
【專利技術屬性】
技術研發人員：趙爽，李相健，王冬，曲鳴，王鵬，胡義武，陳山武，馬陟，張源，韓雪峰，劉瑞，
申請(專利權)人：中核控制系統工程有限公司，
類型：發明
國別省市：北京;11
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。