一種模擬由核電站DCS系統控制的設備的方法與流程
2023-10-23 13:38:37
本發明涉及一種模擬由核電儀控非安全級DCS系統控制的設備的方法，屬於核電儀控非安全級測試技術領域。
背景技術：
中國發明專利「一種核電數位化儀控系統測試裝置」(申請號：201110092105.0)，公開了一種利用信號採集設備及調理電路組成的測試裝置，實現對物理設備特性的模擬仿真。如圖1所示，該測試裝置包括控制裝置和信號處理裝置，其中，控制裝置包括工控機、安裝在工控機內部的採集卡和控制測試過程的控制軟體，信號處理裝置包括分線板和調理板，分線板的兩端通過信號線分別與採集卡和調理板連接，調理板的另一端通過信號線與被測的DCS控制櫃連接。該測試裝置進行模擬仿真時，首先由測試裝置的信號處理裝置接收來自FCS(現場控制站)的信號，傳達到測試裝置的控制裝置中。經過控制裝置中軟體計算將結果反饋給測試裝置的信號處理裝置，通過信號線纜將仿真結果反饋給FCS。然後FCS通過SNET(系統網)將仿真結果傳遞給I/O伺服器，I/O伺服器將仿真結果通過MNET網(管理網)傳遞給計算伺服器和OWP(操作員站)。該專利申請提出的技術方案需要將相關的硬體設備依據信號類型進行信號線的連接，並對所模擬的物理設備特性進行編程和調試，採用的是硬體仿真的原理，因此，需要投入硬體設備，並維護，此外還需要比較複雜的人機界面的二次開發，運行成本高。
技術實現要素：
針對上述現有技術存在的不足，本發明提出了一種模擬由核電儀控非安全級DCS系統控制的設備的方法，無需增加硬體設備，實現模擬被控制的設備。本發明提出的模擬由核電站DCS系統控制的設備的方法，基於伺服器、現場控制站，以及設備特性資料庫，通過伺服器的可開放接口實現數據交互，具體包括以下步驟：
步驟一，讀取設備特性資料庫中預先設定的設備信息，加載到伺服器內存中；
步驟二，根據加載到伺服器內存中的設備信息，設定伺服器掃描周期，伺服器按照設定的周期掃描對應設備指令/反饋點的實時值，形成設備指令信號點值；
步驟三，根據本周期讀取的設備指令信號點值，與上一周期的設備指令信號點值的變化，判斷並確定仿真邏輯，是否執行設備反饋信號點值置位仿真：當本周期設備指令信號點值與上一周期的設備指令信號點值一致的情況下，不再重複將對應的設備反饋信號點值進行置位，當指令點值相比上周期發生變化後，將設備反饋信號點值進行置位；
步驟四，將經過仿真邏輯處理獲得的設備反饋信號點值寫入伺服器，並與現場控制站進行通訊同步，作為下一個處理周期的設備信息。
所述伺服器可開放的接口，包括基於TCP/IP基礎協議的網絡通訊、標準的實時數據接口、標準的遠程資料庫接口，以及定製的通訊協議的任意一種實現數據交互的接口。
所述設備信息包括被設備名稱、設備反饋信號點名稱、設備命令信號點名稱、設備類型信息，以及設備域號。
所述伺服器內存中建立一結構體，用於存放所有設備信息，以備調用處理。
所述伺服器掃描周期與伺服器數據刷新周期一致。
與現有技術相比，本發明的模擬由核電站DCS系統控制的設備的方法，不用或者最小化外部物理連接，使用DCS系統數據接口，實時監測和改變系統實時資料庫內每個物理設備相關聯的點值。本發明的方法不需要物理信號的外部模擬，直接通過系統內部接口實現對信號的讀寫，模擬核電站DCS系統控制設備，將一臺機組所需的百萬元裝置費用，減少至不足5萬元，大大降低了設備成本，將設備維護及線纜連接我虛的150人工日時間，減少到僅需20人工日時間，大大降低了成本，提高了效率。此外，只要是具備實時數據接口的核電儀控非安全級DCS系統均可以使用本發明提出的方法，對DCS控制的設備進行模擬，對於不同的核電儀控非安全級DCS系統可以通過改變數據接口函數的調用方式進行移植。
附圖說明
圖1為現有核電數位化儀控系統測試裝置的結構示意圖；
圖2為本發明模擬由核電站DCS系統控制的設備的方法的網絡連接示意圖；
圖3為本發明模擬由核電站DCS系統控制的設備的方法的流程框圖。
具體實施方式
下面結合附圖詳細描述本發明模擬由核電站DCS系統控制的設備的方法。
本發明模擬由核電站DCS系統控制的設備的方法，利用DCS內部計算機或者網絡方式接入DCS內部的計算機，通過網絡直接讀取DCS內部被模擬的外部設備的命令信號點狀態，並模擬現場設備對DCS內被模擬設備的反饋信號點進行寫操作，實現用軟體模擬DCS控制的設備的過程，如圖2所示，通過網絡連接至MNET網絡，或者使用OWP中的計算機設備(此時無需額外計算機設備)，通過DCS系統自身的MNET網絡與I/O伺服器進行數據交換，再由I/O伺服器與FCS(DCS現場控制站)通過DCS系統自身的SNET網絡進行數據交換，模擬仿真現場設備；將運行本方法的軟體所裝載的計算機設備亦可與網關主機進行網絡連接，與網關主機進行數據交換，模擬第三方現場設備。測試工具與伺服器的通訊，採用伺服器可開放的接口，一般情況可使用基於TCP/IP基礎協議的網絡通訊，可使用標準的實時數據接口(如OPC)，也可使用標準的遠程資料庫接口(如ODBC)，也可使用定製的通訊協議，即定製的動態連結庫函數，但無論何種接口，都僅為實現數據交互，不對本方法起關鍵制約作用。例如：
m_lngDomainNo＝Device.Domain』設置域名
QueryTagArr(0).BSPName＝DI』設置點項名稱
QueryTagArr(0).BSIName＝Device.RD_Name』設置指令信號點名稱
ret＝RDBObj.RDBTagRead(1,QueryTagArr,m_lngReplayTagNum,ReplayTagArr,m_lngDomainNo,1,-1)』執行動態連結函數
Device.RD_Value＝ReplayTagArr(0).Value』獲取返回值，即設備指令信號點值
本發明模擬由核電站DCS系統控制的設備的方法的具體實現步驟如圖3所示:
步驟一，預先形成設備特性資料庫。通過測試工具或VB、VC等面向對象語言，讀取設備特性資料庫中的設備信息。其中，設備特性資料庫是根據實際設備使用說明書記載的指令/反饋特性轉化的一種可讀取的格式，設備信息包括但不限於以下信息：被模擬設備名稱、設備反饋信號點名稱、設備命令信號點名稱、設備類型信息、設備域號。
步驟二，設備信息全部加載至內存。利用測試工具或VB、VC等面向對象語言，將以上設備信息從設備特性資料庫中讀取到伺服器內存，並建立一個結構體，用於存放多個設備信息，具體包括
步驟三，獲取本周期設備指令信號點值。根據加載到伺服器內存中的設備信息，測試工具執行模擬動作，按周期向伺服器請求掃描對應設備指令信號點/反饋點的實時值。所述周期可進行手動設置，以不對伺服器造成額外的負擔確定，通常選擇500ms為一個掃描周期，同時該掃描周期還與伺服器的數據刷新周期有關，一般情況請求掃描周期與伺服器數據刷新周期一致即可。
步驟四，設備指令/反饋點值在伺服器中完成置位。根據設備特性資料庫定義的設備仿真邏輯模型，測試工具依據設備特性資料庫中的設備類型DeviceType，判斷確定具體的仿真邏輯。具體方法是將本周期刷新讀取的設備指令信號點值，與上一周期的設備指令信號點值做比較判斷，以確定是否執行設備反饋信號點值變位仿真。一般情況，當判斷結果為本周期設備指令信號點值與上一周期的設備指令信號點值一致的情況下，不再重複將對應的設備反饋信號點值進行置位，以有效降低伺服器處理的負荷；當相鄰兩個周期的設備指令信號點值相比上發生變化時，則將設備反饋信號點值進行置位，例如：
①上周期：TD＝0，RD＝0，TP＝1，RP＝0；
②本周期：TD＝0，RD＝1；判斷RD變化，執行仿真，輸出TP＝0，RP＝1。
③下周期：重複②的周期掃描判斷，並執行仿真、輸出。
仿真輸出結果通過動態連結函數，寫入伺服器。，以一個反饋點為DI類型為例：
』先將此DI點置為強制狀態
步驟五，設備狀態完成伺服器與現場控制站同步。將上述仿真邏輯處理後獲得的設備反饋信號點值寫入伺服器，伺服器將在下一個處理周期內，將該設備反饋信號點值與現場控制站(FCS)進行通訊同步，該動作由DCS系統自動完成，無需人工幹預，伺服器與現場控制站完成在一個周期內設備反饋信號點值狀態的同步更新。
伺服器按設置的掃描仿真周期，復用第1步已經創建的結構體，重複第2～4步掃描、判斷、仿真的過程，直至停止，結束測試過程。