CN110768871A

CN110768871A - 一种自动统计dcs系统数据传输正确性的测试方法及系统

Info

Publication number: CN110768871A
Application number: CN201911048693.0A
Authority: CN
Inventors: 李玉杰; 吴瑶; 齐敏; 高超; 吕秀红; 冀建伟; 朱剑
Original assignee: China Techenergy Co Ltd
Current assignee: China Techenergy Co Ltd
Priority date: 2019-10-29
Filing date: 2019-10-29
Publication date: 2020-02-07
Anticipated expiration: 2039-10-29
Also published as: CN110768871B

Abstract

本发明涉及一种自动统计DCS系统数据传输正确性的测试方法及系统，属于工业DCS平台系统测试领域，解决数据传输正确性测试问题，方法包括，对被测的DCS系统进行设备组态、变量组态和算法组态；在由所述DCS系统的各设备组成通信网络中，使任一或多个通信节点发送组态变量，并指定一个通信节点作为接收节点接收组态变量，接收节点利用其组态算法中包括的数据传输检测算法，对每个其他通信节点发送的组态变量进行自动检测，统计数据传输的正确性。本发明自动化程度高，减少人因误差；实现自动统计，且存储空间要求不高，适合长期监控；且无需外加测试工具，测试结果可信度高。

Description

一种自动统计DCS系统数据传输正确性的测试方法及系统

技术领域

本发明涉及工业DCS平台系统测试领域，尤其是一种自动统计DCS系统数据传输正确性的测试方法及系统。

背景技术

工业DCS内部一般包含多种通信协议的网络，使用的网络一般要求通信实时性强，稳定性要高，复杂度相对较小。通常采用的验证DCS数据传输正确性的常规测试包括不借助测试工具的测试和借助测试工具的测试。

不借助测试工具的测试方法，需要两个测试人员在发送/接收两端同时操作，自动化程度不高，且对比数据一致性存在人因误差。

借助测试工具的测试方法，由测试工具发送测试数据，测试数据经过被测系统后，再回到测试工具，由测试工具分析对比发送与接收数据的一致性，从而判定通信数据的正确性情况，自动化程度较高，但存在需要借助额外的测试工具，长期试验时，保存历史数据则需要海量存储空间；测试工具存在精度有效期，且本身就可能存在不稳定的随机事件，影响测试结果的可信度；未利用被测系统本身的数据作为测试输入，测试数据仍为外加信号等缺陷。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种自动统计DCS系统数据传输正确性的测试方法及系统，实现对工业DCS系统数据传输正确性的测试。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

本发明公开了一种自动统计DCS系统数据传输正确性的测试方法，包括以下步骤：

对被测的DCS系统进行设备组态、变量组态和算法组态；

组态配置后，在由所述DCS系统的各设备组成通信网络中，使任一或多个通信节点发送测试数据，并指定一个通信节点作为接收节点接收测试数据，所述测试数据为组态变量；

所述接收节点利用其组态算法中包括的数据传输检测算法，对每个其他通信节点发送的组态变量进行自动检测，统计数据传输的正确性。

进一步地，所述组态变量，所述变量为结构体，结构类型为real_signal，包括变量值和质量位；所述变量值为工业现场传输的、包括压力、温度在内的各种信号的数值；所述质量位，用于标识所述信号在传输过程中的质量，为布尔型变量。

进一步地，所述质量位标识方法包括：

在数据传输的初始状态，将数据包中包含的质量位置“0”；

在数据接收节点接收到数据包后，如果连续接收的M个数据包都异常，则将接收数据包中包含的质量位置“1”，标识该数据发送方通信节点故障或者通信链路异常。

进一步地，所述数据传输检测算法，在每个通信周期，检测接收的每一个通信节点发送的变量质量位和变量值，当质量位为“1”或变量值异常时，则该通信周期为通信异常周期，统计通信异常周期的数量，标识数据传输的正确性。

进一步地，所述数据传输检测算法包括AS_TO算法模块、FBY算法模块、累加算法模块和受控选择开关模块；

所述AS_TO算法模块的输入端接入组态变量，输出端连接所述受控开关模块的控制端；用于判断接收的组态变量是否正常，正常，则输出“0”；异常，则输出“1”；

所述受控选择开关模块的两个输入端分别输入数字逻辑“0”、“1”，输出端连接累加算法模块的一个输入端；当AS_TO算法模块输出“0”时，所述受控开关模块输出“0”到累加算法模块，当AS_TO算法模块输出“1”时，所述受控开关模块输出“1”到累加算法模块；

所述FBY算法模块的输入端连接累加算法模块的输出端，输出端连接累加算法模块的另一输入端；所述累加算法模块的输出端输出异常传输周期统计值；所述FBY算法模块的初始输出值为“0”，从开始统计时起，当受控开关模块每次输出“1”到累加算法模块时，累加算法模块将受控开关模块的输出值与FBY算法模块的输出值相加，一方面输出本次统计的异常传输周期统计值，另一方法输出到FBY算法模块的输入端，用于下一次异常传输周期统计。

进一步地，所述AS_TO算法模块包括分离模块、变量检查模块、置零模块和或运算模块；

所述分离模块将组态变量结构体包括的所述变量检查模块和质量位分离，将变量值输出到变量检查模块和置零模块，将质量位输出到或运算模块的一个输入端；

所述变量检查模块，对输入的变量值的范围进行检查，将检查结果输出到或运算模块另一输入端和置零模块；当输入的变量值超出设定的阈值范围时，输出“1”，否则输出“0”；

所述置零模块，用于在所述变量检查模块输出“0”时，输出所述变量值，在所述变量检查模块输出“1”时，将输出的变量值置零；

所述或运算模块，用于在当所述变量检查模块或质量位为“1”时，输出“1”标识接收的组态变量异常，否则输出“0”标识接收的组态变量正常。

进一步地，所述变量检查模块包括取反模块、大于判断模块、小于判断模块和或模块；

所述取反模块，将设置的变量值上限取反得到设置的变量值下限；

所述大于判断模块的一个输入端输入变量值，另一个输入端输入设置的变量值上限，输出端连接或模块的一个输入端；

所述小于判断模块的一个输入端输入变量值，另一个输入端输入设置的变量值下限，输出端连接或模块的另一个输入端。

本发明还公开了一种自动统计DCS系统数据传输正确性的测试系统，执行如上所述的自动统计DCS系统数据传输正确性的测试方法，对DCS系统的数据传输正确性进行统计。

进一步地，所述DCS系统包括N个主控制分系统；每个主控制分系统包括主控制站和若干个与主控制站连接的仪控设备；N个主控制分系统通过各个主控制站之间的通信连接进行组网。

进一步地，还包括工程师站，所述工程师站与被测的DCS系统进行通信连接，安装有组态软件；在工程师站运行组态软件进行包括DCS系统各设备组态、变量组态、算法组态在内的组态配置，进行工程编译生成组态下装文件，下装到被测的DCS系统的各设备中进行组态，显示DCS系统数据传输正确性统计结果。

本发明有益效果如下：

本发明的自动统计DCS系统数据传输正确性的测试方法及系统自动化程度高，无需测试人员在发送端操作；无需测试人员实时对比发送方与接收方的一致性，减少人因误差；能够实现自动统计，且存储空间要求不高，适合长期监控；利用被测系统内部传输变量作为测试数据，且无需外加测试工具，测试结果可信度高。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为本发明实施例一中的自动统计DCS系统数据传输正确性的测试方法流程图；

图2为本发明实施例一、二中的DCS系统组成连接示意图；

图3为本发明实施例一、二中的环网系统架构示意图；

图4为本发明实施例一中的数据包的数据帧格式示意图；

图5为本发明实施例一中的数据传输检测算法结构示意图；

图6为本发明实施例一中的AS_TO算法模块结构示意图；

图7为本发明实施例一、二中的工程师站显示的测试结果示意图。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。

实施例一、

本实施例公开了一种自动统计DCS系统数据传输正确性的测试方法，如图1所示，包括以下步骤：

步骤S1、对被测的DCS系统进行设备组态、变量组态和算法组态；

具体的，通过组态软件对被测的DCS系统进行设备组态、变量组态和算法组态；

其中在本实施例中的组态软件，又称组态监控系统软件，是指数据采集与过程控制的专用软件，也是指在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境。组态软件实际上也是一种通过灵活的组态方式，用于用户权限和工程文件管理，设备、变量、算法、图形组态及检查，应用软件生成及下装，参数整定，仿真调试与在线监视，日志及数据记录等，是由多个子功能模块组成的，比如组态配置模块、下装模块、在线监视模块等。组态软件是工业自动化控制领域实现人机交互的工具，常用的组态软件包括InTouch、力控、组态王等，当然还可以采用自研发的组态软件，均不影响本发明的保护范围。

组态软件可安装在与被测的DCS系统各设备连接的工程师站，在工程师站运行组态软件进行包括DCS系统各设备组态、变量组态、算法组态在内的组态配置，进行工程编译生成组态下装文件，下装到DCS系统的各设备中进行组态，并可以在工程师站启动组态软件的在线监视功能模块MONITOR对DCS系统各设备工作情况进行监控。

步骤S2、组态配置后，在由所述DCS系统的各设备组成通信网络中，使任一或多个通信节点发送测试数据，并指定一个通信节点作为接收节点接收测试数据，所述测试数据为组态变量；

本实施例中的被测的DCS系统包括N个主控制分系统，每个主控制分系统包括主控制站和若干个与主控制站连接的仪控设备；N个主控制分系统通过各个主控制站之间的通信连接进行组网。

每个主控制分系统中的主控制站可以包括内置的通信板卡，用来组成通信网络进行数据通信，也可以与主控制站连接的仪控设备中包括具有通信模块的网关或显示设备等，通过通信模块组成通信网络，进行数据通信。

N个主控制分系统之间，通过通信板卡或者通信模块在各个主控制站之间的通信连接进行组网，可以采用环网系统架构、总线系统架构或者其他可以实现数据通信的系统架构，通信网络中还可以连接工程师站，具体连接如图2所示。

可选的，N个主控制分系统之间采用环网系统架构，在每个主控制分系统的主控制站包括一个通信板卡和光交换板卡；各主控制分系统均通过各自的通信板卡与各自的光交换板卡连接，各光交换板卡之间相互连接组成环网系统架构，实现主控制站之间的数据通信，进而实现DCS系统各设备之间的数据通信，如图3所示。通过光交换板卡组成的环网系统架构，可以加大通信距离，提高通信的可靠性。

为了实现DCS系统数据传输正确性的自动测试，在经过设备和变量组态配置的由DCS系统各设备组成的通信网络中，可使任一或多个通信节点发送测试数据，并指定一个通信节点作为接收节点接收测试数据。

具体的，发送的测试数据为组态变量。

其中，所述组态变量为结构体，结构类型为real_signal，包括变量值和质量位；所述变量值为工业现场传输的、包括压力、温度在内的各种信号的数值，为real型变量；所述质量位，用于标识所述信号在传输过程中的质量，为布尔型变量。

特殊的，所述质量位标识方法包括：

在数据传输的初始状态，将数据包中包含的质量位置“0”；

组态变量存在于接收节点接收的数据包中，数据包的数据帧格式如图4所示，包括目的地址、源地址、类型、质量位、变量值和CRC，在数据包发送的初始状态时，数据帧中的指令位为“0”(即为GOOD)；当数据发送方通信节点故障或者通信链路异常时，接收节点会检测出接收数据包异常，当周期内连续接收的3个数据包都异常，则接收节点直接置数据帧中质量位为1(即为BAD)。

步骤S3、所述接收节点利用其组态算法中包括的数据传输检测算法，对每个其他通信节点发送的组态变量进行自动检测，统计数据传输的正确性。

通过组态配置，使指定为接收节点的组态算法中包括的数据传输检测算法。

具体的，所述数据传输检测算法，用于在每个通信周期，检测接收的每一个通信节点发送的变量质量位和变量值，当质量位为“1”或变量值异常时，则该通信周期为通信异常周期，统计通信异常周期的数量，标识数据传输的正确性。

优选的，如图5所示，所述数据传输检测算法包括AS_TO算法模块、FBY算法模块、累加算法模块和受控选择开关模块；

如图6所示，所述AS_TO算法模块包括分离模块、变量检查模块、置零模块和或运算模块；

其中，所述变量检查模块包括取反模块、大于判断模块、小于判断模块和或模块；

在每个通信周期，所述接收节点接收其他通信节点发送的组态变量，进行DCS系统数据传输正确性的自动统计；

在数据传输检测算法的AS_TO算法块中，将组态变量的变量值value和质量位Status分离；判断变量值value是否超出设定的real类型值域【-MAXFLOAT，MAXFLOAT】，超出则判断结果为“1”，否则判断结果为“0”；将判断结果和质量位Status进行取“或”处理，当变量值value超出设定的real类型值域或质量位Status为“1”时，“或”处理的输出结果为“1”，代表本通信周期数据传输异常；否则为“0”，代表本通信周期数据传输正常；

在控制受控选择开关模块中，当AS_TO算法模块输出“0”时，所述受控开关模块输出“0”到累加算法模块，当AS_TO算法模块输出“1”时，所述受控开关模块输出“1”到累加算法模块；

受控开关模块的输出结果与FBY算法模块的输出结果在累加算法模块中相加，FBY算法模块的初始输出值为“0”，从开始统计时起，当受控开关模块每次输出“1”到累加算法模块时，即该通信周期数据传输异常，累加算法模块将受控开关模块的输出值与FBY算法模块的输出值相加，一方面输出本次统计的异常传输周期统计值，另一方法输出到FBY算法模块的输入端，用于与下一次数据传输异常时，受控开关模块输出“1”相加，进行下一次异常传输周期的统计。

优选的，将所述DCS系统数据传输正确性的自动统计结果，通过与DCS系统的各设备组成的通信网络，上传到与通信网络连接的工程师站，在工程师站上显示DCS系统数据传输正确性统计结果，便于测试人员及时发现测试结果，在工程师站显示的测试结果如图7所示。

综上所述，本实施例的自动统计DCS系统数据传输正确性的测试方法及系统自动化程度高，无需测试人员在发送端操作；无需测试人员实时对比发送方与接收方的一致性，减少人因误差；能够实现自动统计，且存储空间要求不高，适合长期监控；利用被测系统内部传输变量作为测试数据，且无需外加测试工具，测试结果可信度高。

实施例二、

本实施例公开了一种自动统计DCS系统数据传输正确性的测试系统，包括被测的DCS系统，在被测的DCS系统中，执行如实施例一种的自动统计DCS系统数据传输正确性的测试方法，对DCS系统的数据传输正确性进行统计。

进一步地，所述被测的DCS系统包括N个主控制分系统；如图2所示，每个主控制分系统中的主控制站可以包括内置的通信板卡，用来组成通信网络进行数据通信，也可以与主控制站连接的仪控设备中包括具有通信模块的网关或显示设备等，通过通信模块组成通信网络，进行数据通信。

N个主控制分系统之间，通过通信板卡或者通信模块在各个主控制站之间的通信连接进行组网，可以采用环网系统架构、总线系统架构或者其他可以实现数据通信的系统架构。

优选的，如图3所示，N个主控制分系统之间采用环网系统架构，在每个主控制分系统的主控制站包括一个通信板卡和光交换板卡；各主控制分系统均通过各自的通信板卡与各自的光交换板卡连接，各光交换板卡之间相互连接组成环网系统架构，实现主控制站之间的数据通信，进而实现DCS系统各设备之间的数据通信，通过光交换板卡组成的环网系统架构，可以加大通信距离，提高通信的可靠性。

进一步地，还包括工程师站，所述工程师站与被测的DCS系统进行通信连接，安装组态软件，在工程师站运行组态软件进行包括DCS系统各设备组态、变量组态、算法组态在内的组态配置，进行工程编译生成组态下装文件，下装到被测的DCS系统的各设备中进行组态，并显示DCS系统数据传输正确性统计结果，便于测试人员及时发现测试结果。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种自动统计DCS系统数据传输正确性的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

对被测的DCS系统进行设备组态、变量组态和算法组态；

2.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，所述组态变量，所述变量为结构体，结构类型为real_signal，包括变量值和质量位；所述变量值为工业现场传输的、包括压力、温度在内的各种信号的数值；所述质量位，用于标识所述信号在传输过程中的质量，为布尔型变量。

3.根据权利要求2所述的测试方法，其特征在于，所述质量位标识方法包括：

在数据传输的初始状态，将数据包中包含的质量位置“0”；

4.根据权利要求3所述的测试方法，其特征在于，所述数据传输检测算法，在每个通信周期，检测接收的每一个通信节点发送的变量质量位和变量值，当质量位为“1”或变量值异常时，则该通信周期为通信异常周期，统计通信异常周期的数量，标识数据传输的正确性。

5.根据权利要求4所述的测试方法，其特征在于，所述数据传输检测算法包括AS_TO算法模块、FBY算法模块、累加算法模块和受控选择开关模块；

6.根据权利要求5所述的测试方法，其特征在于，所述AS_TO算法模块包括分离模块、变量检查模块、置零模块和或运算模块；

7.根据权利要求6所述的测试方法，其特征在于，所述变量检查模块包括取反模块、大于判断模块、小于判断模块和或模块；

8.一种自动统计DCS系统数据传输正确性的测试系统，其特征在于，所述DCS系统，执行如权利要求1-7所述的自动统计DCS系统数据传输正确性的测试方法，对DCS系统的数据传输正确性进行统计。

9.根据权利要求8所述的测试系统，其特征在于，所述DCS系统包括N个主控制分系统；每个主控制分系统包括主控制站和若干个与主控制站连接的仪控设备；N个主控制分系统通过各个主控制站之间的通信连接进行组网。

10.根据权利要求5所述的测试系统，其特征在于，还包括工程师站，所述工程师站与被测的DCS系统进行通信连接，安装有组态软件；在工程师站运行组态软件进行包括DCS系统各设备组态、变量组态、算法组态在内的组态配置，进行工程编译生成组态下装文件，下装到被测的DCS系统的各设备中进行组态，显示DCS系统数据传输正确性统计结果。