CN104111633B - 控制组态在仿真与控制系统间相互直接使用方法及dpu - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种控制组态在仿真与控制系统间相互直接使用的方法及分散处理单元，其中，所述方法包括：分散处理单元DPU接收上位机发送的仿真文件；如果所述DPU收到仿真命令，则根据所述仿真文件将控制组态在仿真系统中运行，否则将所述控制组态在控制系统中运行；其中，所述控制组态在所述控制系统和所述仿真系统中运行时不发生变化。这种方法不需要对控制组态做任何修改，使得同一套控制组态既可用于实际控制系统中，又可用于仿真系统中，使用方便，效率高。

Description

控制组态在仿真与控制系统间相互直接使用方法及DPU

技术领域

本发明涉及自动控制技术领域，具体涉及一种控制组态在仿真与控制系统间相互直接使用的方法及分散处理单元（Distributed Processing Unit，简称DPU）。

背景技术

在现代电厂中，分散控制系统（Distributed Control Systems,简称DCS）越来越普及，对热控人员的要求越来越高，热控人员技能的培训和提高就显得非常重要，日益受到重视。近年来，DCS的仿真培训系统在我国得到了广泛应用。通过仿真培训，运行人员可以全面掌握机组的运行特性，提高机组运行的安全性和可靠性。

传统火电厂培训用仿真机一般是根据设计图纸，利用计算机软件程序完成DCS控制功能和逻辑设计进行仿真。虽然实现成本不高，也能够完成复杂的培训仿真应用功能，但是，仿真系统不是完全按照实际应用来做的，软件功能的逼真度和可信度相对不高，跟踪修改较难，不能完成运行人员培训功能以外的高级应用功能。随着电厂自动化程度的提高，仿真方案还需满足诸如性能计算，运行分析，事故回放，故障诊断等复杂的仿真应用功能。因此，急需提出一种可以直接在控制系统与仿真系统中使用同一套控制组态的方法，能够经济和广泛地应用于人员培训、在线检测、故障诊断和设计调试控制系统，满足火力发电等过程工业“数字化”的需求。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种控制组态在仿真与控制系统间相互直接使用的方法及分散处理单元，使得同一套控制组态既可用于实际控制系统中，又可用于仿真系统中，使用方便，效率高。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种控制组态在仿真与控制系统间相互直接使用的方法，包括：

分散处理单元DPU接收上位机发送的仿真文件；

如果所述DPU收到仿真命令，则根据所述仿真文件将控制组态在仿真系统中运行，否则将所述控制组态在控制系统中运行；其中，所述控制组态在所述控制系统和所述仿真系统中运行时不发生变化。

进一步地，所述DPU根据所述仿真文件将控制组态在仿真系统中运行，包括：

所述DPU加载所述仿真文件，将所述仿真文件中记录的输入点的仿真标志置1，根据仿真标志为1的输入点对应的源点的系统唯一识别码SID获得所述输入点的仿真实时数据，在仿真系统中运行所述控制组态，输出逻辑运算结果。

进一步地，所述DPU将所述控制组态在控制系统中运行，包括：

所述DPU从卡件中获取输入点的控制实时数据，在控制系统中运行所述控制组态，输出逻辑运算结果，其中，所述输入点的仿真标志默认为0。

进一步地，所述方法还包括：

所述DPU周期扫描所有输入点的仿真标志，当输入点的仿真标志为1时，根据所述输入点对应的源点的SID获得该输入点的仿真实时数据，在仿真系统中运行所述控制组态；当输入点的仿真标志为0时，从卡件中获取该输入点的控制实时数据，在控制系统中运行所述控制组态，进行控制组态逻辑运算，输出运算结果。

进一步地，所述仿真系统和所述控制系统的算法库、数据库以及工程运行目录是相同的。

为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种分散处理单元，包括：

接收触发模块，用于接收上位机发送的仿真文件和仿真命令，并在收到仿真命令后触发仿真模块运行，否则触发控制模块运行；

仿真模块，用于在收到仿真命令后，根据所述仿真文件将控制组态在仿真系统中运行；

控制模块，用于将所述控制组态在控制系统中运行；

其中，所述控制组态在所述控制系统和所述仿真系统中运行时不发生变化。

进一步地，所述仿真模块，用于根据所述仿真文件将控制组态在仿真系统中运行，包括：

加载所述仿真文件，将所述仿真文件中记录的输入点的仿真标志置1，根据仿真标志为1的输入点对应的源点的系统唯一识别码SID获得所述输入点的仿真实时数据，在仿真系统中运行所述控制组态，输出逻辑运算结果。

进一步地，所述控制模块，用于将所述控制组态在控制系统中运行，包括：

所述DPU从卡件中获取输入点的控制实时数据，在控制系统中运行所述控制组态，输出逻辑运算结果，其中，所述输入点的仿真标志默认为0。

进一步地，所述分散处理单元还包括：

周期扫描模块，用于周期扫描所有输入点的仿真标志，当输入点的仿真标志为1时，根据所述输入点对应的源点的SID获得该输入点的仿真实时数据，在仿真系统中运行所述控制组态；当输入点的仿真标志为0时，从卡件中获取该输入点的控制实时数据，在控制系统中运行所述控制组态，最后进行控制组态逻辑运算，输出运算结果。

进一步地，所述仿真系统和所述控制系统的算法库、数据库以及工程运行目录是相同的。

与现有技术相比，本发明提供一种控制组态在仿真与控制系统间相互直接使用的方法及分散处理单元，不需要对控制组态做任何修改，可直接用于仿真系统和控制系统。基于相同的控制组态以及仿真系统与控制系统的算法库、数据库以及工程运行目录完全一致，在调试过程中可以进行各种工况的模拟和试验；可以利用仿真机整定热工参数，整定的热工参数可直接应用于生产现场；可以为真实DCS保存的工况进行回放提供可能，用于分析事故的原因；运行人员可以对设备或系统进行可靠性试验及联锁保护试验。

附图说明

图1是实施例中分散处理单元结构图；

图2是实施例中控制组态在仿真与控制系统间相互直接使用的方法流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

实施例：

如图1所示，本实施例提供了一种分散处理单元DPU，其中，所述DPU包括：

接收触发模块，用于接收上位机发送的仿真文件和仿真命令，并在收到仿真命令后触发仿真模块运行，否则触发控制模块运行；

仿真模块，用于在收到仿真命令后，根据所述仿真文件将控制组态在仿真系统中运行；

控制模块，用于将所述控制组态在控制系统中运行；

其中，所述控制组态在所述控制系统和所述仿真系统中运行时不发生变化。

其中，所述仿真模块，用于根据所述仿真文件将控制组态在仿真系统中运行，包括：

加载所述仿真文件，将所述仿真文件中记录的输入点的仿真标志置1，根据仿真标志为1的输入点对应的源点的系统唯一识别码SID获得所述输入点的仿真实时数据，在仿真系统中运行所述控制组态，输出逻辑运算结果。其中，所述控制模块，用于将所述控制组态在控制系统中运行，包括：

所述DPU从卡件中获取输入点的控制实时数据，在控制系统中运行所述控制组态，输出逻辑运算结果，其中，所述输入点的仿真标志默认为0。

此外，所述分散处理单元还包括：

周期扫描模块，用于周期扫描所有输入点的仿真标志，当输入点的仿真标志为1时，根据所述输入点对应的源点的SID获得该输入点的仿真实时数据，在仿真系统中运行所述控制组态；当输入点的仿真标志为0时，从卡件中获取该输入点的控制实时数据，在控制系统中运行所述控制组态，最后进行控制组态逻辑运算，输出运算结果。

其中，所述仿真系统和所述控制系统的算法库、数据库以及工程运行目录是相同的。

在现有技术中控制系统和仿真系统分别有各自独立的控制组态，控制系统的控制组态无法用于仿真系统，因此，通常需要建立两套控制组态，仿真系统不是完全按照控制来做的，跟踪修改较难，不能完成运行人员培训功能以外的高级应用功能。而本实施例提供了一种控制组态在仿真与控制系统间相互直接使用的方法，不需要对控制组态做任何修改，可将控制系统的控制组态直接用于仿真系统中，仿真系统与控制系统完全一致，可以满足诸如性能计算，运行分析，事故回放，故障诊断等复杂的仿真应用功能。如图2所示，该方法包括以下步骤：

S101：分散处理单元DPU接收上位机发送的仿真文件;

其中，上位机根据仿真对照表编译生成仿真二进制文件，并将该仿真文件下载至DPU。其中，仿真文件是按照仿真对照表编译而成，记录了所有需要仿真的输入点的二进制文件。仿真对照表是根据仿真需要整理成的仿真点与源点的对照表，格式为CSV格式。上位机通过单独的程序，将仿真对照表按照特定结构编译成二进制文件（.simu文件），可以根据每个仿真点的仿真源地址SID获取仿真实时数据。仿真点结构如下：

S102：DPU接收到仿真命令，则根据所述仿真文件将控制组态在仿真系统中运行，否则执行步骤S103；

其中，所述DPU加载所述仿真文件，将所述仿真文件中记录的输入点的仿真标志置1，根据仿真标志为1的输入点对应的源点的系统唯一识别码SID获得所述输入点的仿真实时数据，在仿真系统中运行所述控制组态，输出逻辑运算结果。

S103：所述DPU将所述控制组态在控制系统中运行。

其中，所述DPU从卡件中获取输入点的控制实时数据，控制实时数据是通过硬件IO采集的现场数据，利用这些数据在控制系统中运行所述控制组态，输出逻辑运算结果，其中，所述输入点的仿真标志默认为0；

其中，仿真标志表示输入点的状态，是预先设置的一个标志，当输入点的仿真标志为1时，所述输入点处于仿真状态，运行仿真系统；当输入点的仿真标志为0时，所述输入点处于实际的控制状态，运行真正的控制系统。

在本实施例中，DPU系统内输入点可能一部分处于仿真状态，另一部分则处于控制状态。作为一种扩展的方式，本方法还包括：

所述DPU周期扫描所有输入点的仿真标志,当输入点的仿真标志为1时，根据所述输入点对应的源点的SID获得该输入点的仿真实时数据，在仿真系统中运行所述控制组态；当输入点的仿真标志为0时，从卡件获取该输入点的控制实时数据，在控制系统中运行所述控制组态，将所有点获得的数据进行控制组态逻辑运算，并输出运算结果。

周期扫描输入点是DPU控制系统的一个任务，不管是仿真系统还是实际的控制系统，DPU周期扫描输入点时，都需要判断每一个本周期的输入点的仿真标志，如果为1，则输入点来自于仿真系统的仿真源点，读取仿真源点的值，否则输入点来自于控制系统真实的输入点，读取卡件实时值。

其中，所述仿真系统和所述控制系统的算法库、数据库以及工程运行目录保持一致，这样就确保了控制组态逻辑和控制参数完全一致。

从上述实施例可以看出，相对于现有技术，上述实施例中提供的控制组态直接用于控制系统和仿真系统的方法及分散处理单元DPU，具有以下技术效果：

1）相对于现有技术中，仿真系统与控制系统需要两套控制组态，本发明中不需要对控制组态做任何修改，同一套控制组态既可用于实际控制系统中，又可用于仿真系统中，使用方便，效率高，只需要通过命令和仿真对照表就可以轻松实现控制组态在两个系统之间的应用，确保了组态逻辑和控制参数完全一致。

2）基于仿真系统与控制系统的算法库、数据库以及工程运行目录完全一致，在调试过程中可以进行各种工况的模拟和试验；可以从满负荷正常停机到热备用或冷态停机的状态；其它指定工况的启停，升降负荷的操作；运行人员对设备或系统进行可靠性试验及联锁保护试验。

3）基于同一套控制组态，热工人员能将控制系统的实际情况在仿真机上进行分析与试验，可以利用仿真机整定热工参数，整定的热工参数可直接应用于生产现场；

4）由于两个系统的控制参数和算法完全一致，可以为真实DCS保存的工况进行回放提供可能，用于分析事故的原因。

本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现。相应地，上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。根据本发明的发明内容，还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种控制组态在仿真与控制系统间相互直接使用的方法，包括：

分散处理单元DPU接收上位机发送的仿真文件；

如果所述DPU收到仿真命令，则根据所述仿真文件将控制组态在仿真系统中运行，否则将所述控制组态在控制系统中运行；其中，所述控制组态在所述控制系统和所述仿真系统中运行时不发生变化；

所述DPU根据所述仿真文件将控制组态在仿真系统中运行，包括：

所述DPU加载所述仿真文件，将所述仿真文件中记录的输入点的仿真标志置1，根据仿真标志为1的输入点对应的源点的系统唯一识别码SID获得所述输入点的仿真实时数据，在仿真系统中运行所述控制组态，输出逻辑运算结果；

所述DPU将所述控制组态在控制系统中运行，包括：

所述DPU从卡件中获取输入点的控制实时数据，在控制系统中运行所述控制组态，输出逻辑运算结果，其中，所述输入点的仿真标志默认为0。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述方法还包括：

所述DPU周期扫描所有输入点的仿真标志，当输入点的仿真标志为1时，根据所述输入点对应的源点的SID获得该输入点的仿真实时数据，在仿真系统中运行所述控制组态；当输入点的仿真标志为0时，从卡件中获取该输入点的控制实时数据，在控制系统中运行所述控制组态，进行控制组态逻辑运算，输出运算结果。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：

所述仿真系统和所述控制系统的算法库、数据库以及工程运行目录是相同的。

4.一种分散处理单元，包括：

接收触发模块，用于接收上位机发送的仿真文件和仿真命令，并在收到仿真命令后触发仿真模块运行，否则触发控制模块运行；

仿真模块，用于在收到仿真命令后，根据所述仿真文件将控制组态在仿真系统中运行；

控制模块，用于将所述控制组态在控制系统中运行；

其中，所述控制组态在所述控制系统和所述仿真系统中运行时不发生变化；

所述仿真模块，用于根据所述仿真文件将控制组态在仿真系统中运行，包括：

加载所述仿真文件，将所述仿真文件中记录的输入点的仿真标志置1，根据仿真标志为1的输入点对应的源点的系统唯一识别码SID获得所述输入点的仿真实时数据，在仿真系统中运行所述控制组态，输出逻辑运算结果；

所述控制模块，用于将所述控制组态在控制系统中运行，包括：

所述分散处理单元从卡件中获取输入点的控制实时数据，在控制系统中运行所述控制组态，输出逻辑运算结果，其中，所述输入点的仿真标志默认为0。

5.如权利要求4所述的分散处理单元，其特征在于：所述分散处理单元还包括：

周期扫描模块，用于周期扫描所有输入点的仿真标志，当输入点的仿真标志为1时，根据所述输入点对应的源点的SID获得该输入点的仿真实时数据，在仿真系统中运行所述控制组态；当输入点的仿真标志为0时，从卡件中获取该输入点的控制实时数据，在控制系统中运行所述控制组态，最后进行控制组态逻辑运算，输出运算结果。

6.如权利要求5所述的分散处理单元，其特征在于：

所述仿真系统和所述控制系统的算法库、数据库以及工程运行目录是相同的。