CN109559620B - 一种模拟机外部系统重建初始工况方法、终端及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种模拟机外部系统重建初始工况方法、终端及存储介质。该方法包括：S1、获取原外部系统初始工况文件中需要继承的状态数据；S2、保存状态数据至中间文件中；S3、加载更新模拟机外部系统的组态数据；S4、设置模拟机外部系统，单向接受模拟机信号；S5、模拟机加载初始工况文件，将状态数据写入外部系统中；S6、运行模拟机和外部系统，外部系统接收输入信号并根据输入信号计算变量数据；S7、允许外部系统发送信号至模拟机，模拟机同步运行稳定后保存模拟机和外部系统初始工况文件。本发明通过区分数据类型，大大减少重建初始工况文件需要处理的数据；能通过软件自动执行转换过程，节约大量人力和时间，保证初始工况文件的质量。

Description

一种模拟机外部系统重建初始工况方法、终端及存储介质

技术领域

本发明涉及模拟机领域，更具体地说，涉及一种模拟机外部系统重建初始工况方法、终端及存储介质。

背景技术

模拟机是将计算机技术、电子技术和仿真技术结合在一起，采用高精度的数学模型对真实工艺系统进行全范围、全过程仿真的装置。其在操纵员培训、考试、演习及验证中发挥重要作用。

初始工况(Initial condition)是一套代表参考机组状态而实时模拟又可从这一状态开始的数据。模拟机开始培训前必须先加载初始工况。为满足培训要求，模拟机中通常包含多个初始工况对应不同的机组状态。

参考图1，为实现快速保存和加载初始工况，模拟机中通常通过使用内存块镜像文件中来实现初始工况功能。加载初始工况时将初始工况文件内容写到内存块中，而保存初始工况时则将内存块内容写到初始工况文件中。一旦模拟机软件升级导致内存块中数据地址发生偏移，原有的初始工况文件将不可用，需要重建初始工况文件。

模拟机软件中所有数据均对应一个唯一不变的变量名。基于此点，模拟机重建初始工况文件一般有两种方法。

第一种方法是模拟机软件厂商提供软件工具，自动分析模拟机软件升级前后变量对应内存地址的变化，然后相应自动调整修改初始工况文件。当数据变化超出限制时软件工具可能不能正常工作。

参考图2，第二种方法在升级前使用模拟机软件厂商提供工具软件将初始工况文件转换成文本文件，内容为变量名与变量值的对应关系，文本文件内容与变量地址没有关系，但加载和保存速度极慢。升级完成后再使用工具软件将文本文件转换回初始工况文件。

以上两种方法均需要模拟机软件厂商提供相应的软件工具及支持。如果没有相应软件，每次模拟机软件升级导致内存地址变化，都需要从头生成初始工况文件，工作量异常巨大，几乎相当于重做一台模拟机，因此初始工况转换工具都是模拟机的标配。

随着被仿真系统中DCS技术的使用及对仿真精度的需求，模拟机中越来越多的使用了虚拟实物模拟(emulation，特指通过将参考机组的系统或子系统的软件移植到模拟机运行环境下工作来复现参考机组的系统或子系统)方法来实现对DCS系统的模拟。虚拟实物模拟可以是将DCS软件集成到模拟机环境中，或将DCS软件在专门开发的支撑平台软件上运行。后一种情况下支撑平台软件通常有自己的初始工况文件，需要考虑升级过程中初始工况文件的处理。我们称之为外部系统。

由于外部系统软件厂商模拟机开发经验不同，部分厂商不能提供初始工况文件转换工具或工具不能满足要求。针对此种情况，CNOC发明了针对模拟机外部系统重建初始工况的方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种模拟机外部系统重建初始工况方法、终端及存储介质。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种模拟机外部系统重建初始工况方法，包括：

S1、获取原外部系统初始工况文件中需要继承的状态数据，所述状态数据为事先甄别的将会影响外部系统状态的数据；

S2、保存所述状态数据至中间文件中；

S3、加载更新模拟机外部系统的组态数据，所述组成数据中包括被仿真系统设备的参数数据；

S4、设置模拟机外部系统，单向接收模拟机发送信号；

S5、所述模拟机加载初始工况文件，将所述状态数据写入所述外部系统中；

S6、运行所述模拟机和所述外部系统，所述外部系统接收输入信号并根据输入信号计算变量数据；

S7、允许所述外部系统发送信号至所述模拟机，所述模拟机同步运行稳定后保存模拟机和外部系统初始工况文件。

进一步，本发明所述的模拟机外部系统重建初始工况方法，需要重建的初始工况文件包括参数数据、状态数据、输入信号、变量数据，所述方法对外部系统内存的操作过程包括：

S101、读取组态修改前加载初始工况文件后的外部系统内存；

S102、根据对应关系生成转换后的中间文件，所述中间文件包括状态数据点名与数值的对应关系；

S103、生成组态修改后的外部系统内存，其中包括参数数据；

S104、组态修改后的外部系统内存加载中间文件生成外部系统内存，其中包括参数数据和状态数据；

S105、运行预设时间后的外部系统内存中包括参数数据、状态数据、输入信号、变量数据，其中变量数据根据其他数据自动计算得出；

S106、生成重建后的初始工况文件。

进一步，本发明所述的模拟机外部系统重建初始工况方法，所述初始工况文件中包含参数数据、状态数据、变量数据、输入输出信号,存储顺序和外部系统组态相关；

重建后的初始工况文件中包含新格式的参数数据、状态数据、变量数据、输入信号，存储顺序和外部系统修改后组态相关，与原初始工况文件不一致。

进一步，本发明所述的模拟机外部系统重建初始工况方法，在所述步骤S6之后重复执行所述步骤S5和步骤S6，待写入数据状态稳定后执行所述步骤S7。

进一步，本发明所述的模拟机外部系统重建初始工况方法，在所述步骤S7之后还包括步骤：

每个初始工况文件执行所述步骤S4至步骤S7，完成所有初始工况文件的重建。

进一步，本发明所述的模拟机外部系统重建初始工况方法，所述步骤S1中状态数据包括：可操作控件状态(如开关状态、选择器状态、设备控制器状态、调节器状态、闭环控制器状态)、RS寄存器状态中的一种或多种；

所述步骤S3中参数数据包括所有组态过程中所输入的数据，如：传感器的量程、阀门的开关时间、PID调节器参数中的一种或多种。

进一步，本发明所述的模拟机外部系统重建初始工况方法，所述步骤S6中所述外部系统接收输入信号并根据输入信号计算变量数据包括：

所述外部系统接收输入信号并根据输入信号、参数数据和状态数据计算得到变量数据。

进一步，本发明所述的模拟机外部系统重建初始工况方法，所述步骤S4包括：设置模拟机外部系统，所述模拟机发送信号至外部系统，禁止所述外部系统发送信号至所述模拟机；

所述步骤S7包括：允许所述外部系统发送信号至所述模拟机，所述外部系统发送信号至所述模拟机，所述模拟机同步运行稳定后保存模拟机和外部系统初始工况文件。

另，本发明还提供一种终端，所述终端包括处理器，所述处理器用于执行存储器中存储的计算机程序时实现如上述模拟机外部系统重建初始工况方法的步骤。

另，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述模拟机外部系统重建初始工况方法。

实施本发明的一种模拟机外部系统重建初始工况方法、终端及存储介质，具有以下有益效果：该方法包括：S1、获取原外部系统初始工况文件中需要继承的状态数据，状态数据为事先甄别的将会影响外部系统状态的数据；S2、保存状态数据至中间文件中；S3、加载更新模拟机外部系统的组态数据，组成数据中包括被仿真系统设备的参数数据；S4、设置模拟机外部系统，模拟机发送信号至外部系统；S5、模拟机加载初始工况文件，将状态数据写入外部系统中；S6、运行模拟机和外部系统，外部系统接收输入信号并根据输入信号计算变量数据；S7、允许外部系统发送信号至模拟机，模拟机同步运行稳定后保存模拟机和外部系统初始工况文件。本发明通过区分数据类型，大大减少重建初始工况文件需要处理的数据；能通过软件自动执行转换过程，节约大量人力和时间，保证初始工况文件的质量。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1和图2是现有技术中初始工况文件重建流程图；

图3是本发明一种模拟机外部系统重建初始工况方法的流程图；

图4和图5是本发明方法中外部系统内存的操作过程流程图；

图6是本发明一种终端的结构示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

实施例

本实施例的模拟机外部系统重建初始工况方法应用于岭澳二期核电站模拟机中，岭澳二期核电站全范围模拟机中非安全级DCS采用TXP系统，采用第三方软件公司开发的平台软件模拟，其使用自己的初始工况文件，但软件厂商公司未能提供工具软件来实现初始工况文件的转换处理。

由于TXP系统设计时未考虑模拟机需求，没有为每一个数据指定一个数据库升级前后能保持不变的变量名，导致常用的初始工况文件转换方法不能使用。每次模拟机TXP系统数据升级后需要重新生成所有的初始工况文件，操纵员必须在OM690操作界面上重新设置所有设备状态，使其与模拟机工艺模型一致。每个初始工况需要花费2天时间完成，模拟机中60个标准初始工况需要4个月时间，而且重新生成过程繁琐，对操纵人员要求极高，极易出错。

CNOC分析了TXP系统的工作原理，将TXP系统的内存数据分为四类：

1、参数数据：对应电厂设备特性，在TXP数据库建模时输入，整个DCS运行期间不会改变，如传感器的量程、阀门的开关时间、PID调节器参数等；

2、状态数据：对应电厂设备状态，操纵员通过人机界面进行设置，如阀门的需求位置，设备的手动/自动状态、PID状态等；

3、输入信号：TXP系统的输入信号，如现场传感器的值等；

4、变量数据：除参数、信号和状态外所有其他数据，根据TXP系统输入信号、参数数据和状态数据自动计算，相同的TXP系统输入信号、参数数据和状态数据应计算出相同的变量值。

上述四种数据类型在内存和初始工况文件中混合存放，没有分区。分析上述四种数据类型：参数数据建模时生成，应用新TXP工程组态后可自动带入；输入信号连接模拟机后可直接从模拟机获取；变量数据则根据其他三类数据自动计算更新；只有状态数据需要从原TXP系统初始工况文件中继承。

参考图3，该模拟机外部系统重建初始工况方法包括：

S1、获取原TXP系统初始工况文件中需要继承的状态数据，状态数据为事先甄别的将会影响TXP状态的数据；其中步骤S1中状态数据至少包括：

a)TXP可操作控件状态：SLC开关状态、SEL选择器状态、DCM设备控制器状态、PID调节器状态、CLC闭环控制器状态；

b)RS寄存器状态。

S2、保存状态数据至中间文件中。

S3、加载更新模拟机TXP系统的组态数据，组成数据中包括核电站设备的参数数据；步骤S3中参数数据包括但不限于传感器的量程、阀门的开关时间、PID调节器参数等在TXP系统组态过程中输入的所有数据。

S4、设置模拟机单向传输信号至TXP系统。进一步，步骤S4包括：设置模拟机TXP系统，模拟机发送信号至TXP系统，禁止TXP系统发送信号至模拟机，避免TXP系统自动调节时影响模拟机状态。

S5、模拟机加载初始工况文件，将状态数据写入TXP系统中。

S6、运行模拟机和TXP系统，TXP系统接收输入信号并根据输入信号计算变量数据；其中输入信号为TXP系统的输入信号，如现场传感器的值等。进一步，步骤S6中TXP系统接收输入信号并根据输入信号计算变量数据包括：TXP系统接收输入信号并根据输入信号、参数数据和状态数据计算得到变量数据。

作为选择，为避免TXP系统写入状态数据可能造成的扰动，本实施例在步骤S6之后重复执行步骤S5和步骤S6，待写入数据状态稳定后执行步骤S7。重复执行的次数可根据需要进行选择，例如2次。

S7、允许TXP系统发送信号至模拟机，模拟机同步运行稳定后保存模拟机和TXP初始工况文件。进一步，步骤S7包括：允许TXP系统发送信号至模拟机，模拟机同步运行稳定后保存模拟机和TXP初始工况文件。

本实施例的模拟机外部系统重建初始工况方法，在步骤S7之后还包括步骤：每个初始工况文件执行步骤S4至步骤S7，完成所有初始工况文件的重建。

参考图4和图5，需要重建的初始工况文件包括参数数据、状态数据、输入信号、变量数据，方法对TXP内存的操作过程包括：

S100、查找需要重建的初始工况文件；初始工况文件中包含参数数据、状态数据、变量数据、输入输出信号,存储顺序和外部系统组态相关，图5中P1为参数数据，S1为状态数据，L1为输入信号，V1为变量数据或原始变量数据。

S101、读取组态修改前加载初始工况文件后的TXP内存；

S102、根据对应关系生成转换后的中间文件，中间文件包括状态数据点名与数值的对应关系；图5中A1和A2为状态数据对应的修改量。

S103、生成组态修改后的TXP内存，其中包括参数数据；

S104、组态修改后的TXP内存加载中间文件生成TXP内存，其中包括参数数据和状态数据；

S105、运行预设时间后的TXP内存中包括参数数据、状态数据、输入信号、变量数据；

S106、生成重建后的初始工况文件。重建后的初始工况文件中包含参数数据、状态数据、变量数据、输入输出信号，存储顺序和外部系统修改后组态相关，与原初始工况文件不一致。图5中P1为参数数据，S1为状态数据，L1为输入信号，V1和V2为变量数据。

上述步骤可采用批处理软件自动执行，每个初始工况文件重建时间不超过10分钟。60个初始工况文件重建工作可在10小时内完成且不需人工干预。

本专利通过分析TXP系统工作原理，甄别出与TXP系统初始工况相关数据点。重建初始工况过程中只需对相关点进行处理，其他数据或来自DCS组态，或来自于模拟机，或由DCS自行计算生成。岭澳二期核电站TXP系统组态包含50000多模块，模拟机中TXP系统一个初始工况文件大小约为3.75MB，数据约数百万个，甄别后需要处理的数据点仅1000多个。本方法极大地减少了模拟机TXP系统初始工况生成的工作量，并可自动执行，显著提高了模拟机TXP系统初始工况重建效率。

本专利也适用于其他满足下列条件的模拟机外部系统：

1、拥有自己的初始工况文件；

2、没有提供初始工况文件自动转换工具或自动转换工具不满足需求；

3、能通过程序接口读取和写入状态数据。

参考图6，本发明还提供一种终端，终端包括处理器，处理器用于执行存储器中存储的计算机程序时实现如上述模拟机外部系统重建初始工况方法的步骤。

本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述模拟机外部系统重建初始工况方法。

本发明通过区分数据类型，大大减少了重建初始工况文件需要处理的数据；能通过软件自动执行转换过程，节约了大量人力和时间，保证了初始工况文件的质量。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据此实施，并不能限制本发明的保护范围。凡跟本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。

Claims (8)

1.一种模拟机外部系统重建初始工况方法，其特征在于，包括：

S1、获取原外部系统初始工况文件中需要继承的状态数据，所述状态数据为事先甄别的将会影响外部系统状态的数据；

S2、保存所述状态数据至中间文件中；

S3、加载更新模拟机外部系统的组态数据，所述组态数据中包括被仿真系统设备的参数数据；

S4、设置模拟机外部系统，单向接收模拟机数据；

S5、所述模拟机加载初始工况文件，将所述状态数据写入所述外部系统中；

S6、运行所述模拟机和所述外部系统，所述外部系统接收输入信号并根据输入信号计算变量数据；

S7、允许所述外部系统发送信号至所述模拟机，所述模拟机同步运行稳定后保存模拟机和外部系统初始工况文件；

需要重建的初始工况文件包括参数数据、状态数据、输入信号、变量数据，所述方法对外部系统内存的操作过程包括：

S101、读取组态修改前加载初始工况文件后的外部系统内存；

S102、根据对应关系生成转换后的中间文件，所述中间文件包括状态数据点名与数值的对应关系；

S103、生成组态修改后的外部系统内存，其中包括参数数据；

S104、组态修改后的外部系统内存加载中间文件生成外部系统内存，其中包括参数数据和状态数据；

S105、运行预设时间后的外部系统内存中包括参数数据、状态数据、输入信号、变量数据，其中变量数据包括原始变量数据和新增变量数据；

S106、生成重建后的初始工况文件；

所述初始工况文件中包含参数数据、状态数据、变量数据、输入输出信号,存储顺序和外部系统组态相关；

重建后的初始工况文件中包含参数数据、变量数据、状态数据、输入输出信号，存储顺序和外部系统修改后组态相关，与原初始工况文件不一致。

2.根据权利要求1所述的模拟机外部系统重建初始工况方法，其特征在于，在所述步骤S6之后重复执行所述步骤S5和步骤S6，待写入数据状态稳定后执行所述步骤S7。

3.根据权利要求1所述的模拟机外部系统重建初始工况方法，其特征在于，在所述步骤S7之后还包括步骤：

每个初始工况文件执行所述步骤S4至步骤S7，完成所有初始工况文件的重建。

4.根据权利要求1所述的模拟机外部系统重建初始工况方法，其特征在于，所述步骤S1中状态数据包括：如开关状态、选择器状态、设备控制器状态、调节器状态、闭环控制器状态、RS寄存器状态中的一种或多种；

所述步骤S3中参数数据包括所有组态过程中所输入的数据。

5.根据权利要求1所述的模拟机外部系统重建初始工况方法，其特征在于，所述步骤S6中所述外部系统接收输入信号并根据输入信号计算变量数据包括：

所述外部系统接收输入信号并根据输入信号、参数数据和状态数据计算得到变量数据。

6.根据权利要求1所述的模拟机外部系统重建初始工况方法，其特征在于，所述步骤S4包括：设置模拟机外部系统，所述模拟机发送信号至外部系统，禁止所述外部系统发送信号至所述模拟机；

所述步骤S7包括：允许所述外部系统发送信号至所述模拟机，所述允许外部系统发送信号至所述模拟机，所述模拟机同步运行稳定后保存模拟机和外部系统初始工况文件。

7.一种终端，其特征在于，所述终端包括处理器，所述处理器用于执行存储器中存储的计算机程序时实现如权利要求1-6中任意一项所述模拟机外部系统重建初始工况方法的步骤。

8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-6中任意一项所述模拟机外部系统重建初始工况方法。

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