CN111580504A - 一种海底电缆油泵站控制系统的仿真测试平台 - Google Patents

一种海底电缆油泵站控制系统的仿真测试平台 Download PDF

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汪焰
陈政
韩坤
张维佳
纪民举
吴青帅
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Abstract

本发明涉及一种海底电缆油泵站控制系统的仿真测试平台，包括被测控制系统、信号模拟集成器和人机控制台，所述人机控制台通过总线网络分别与所述被测控制系统和信号模拟集成器连接，所述被测控制系统与信号模拟集成器连接；所述信号模拟集成器包括处理器和分别都与处理器连接的数字量输入接口、数字量输出接口、模拟量输入接口、模拟量输出接口、高速脉冲输入接口、通讯接口、模块扩展接口、电源模块；所述人机控制台设有显示屏。与现有技术相比，本发明可实现不依赖现场设备对海底电缆油泵站控制系统进行测试，可大大提高系统测试的时效，节约成本。

Description

一种海底电缆油泵站控制系统的仿真测试平台
技术领域
本发明涉及自动控制设备测试技术领域，尤其是涉及一种海底电缆油泵站控制系统的仿真测试平台。
背景技术
由于海底电缆铺设于海底，需要输油对其进行保护，海底电缆油泵站是海南联网系统500KV配套设施，是海底电缆正常运行不可或缺的系统。油泵站作用是实时检测海底电缆油流的流速、压力、温度并控制海底电缆中绝缘油的流量和压力，可通过海底电缆内的油压、油流量判断海底电缆是否出现割破等损伤，同时将油泵站内各设备状态及参数上传至远程中心。
海底电缆成本高昂，油泵站是否正常运行至关重要。一套新的控制系统，在实际应用之前，务必进行运行状况及功能模块测试，在海底电缆油泵站这种环境下，不适合进行现场测试，若对新控制系统进行现场测试，接线过程中，控制系统无法对油泵站运行状态进行有效监控。同时，新系统可能出现的功能块故障会造成油泵站无法按照设定参数运行，对海底电缆无法起到保护及预警作用，一旦海底电缆出现破损无法及时抢救，造成的损失将非常巨大。
因此，需要开发一种适用于上述条件下的仿真测试平台，可实现不依赖现场设备对控制系统进行测试，即可规避由于新控制系统不足而导致的现场设备运行异常，造成损失，又可对新控制系统进行有效测试。同时，对于以后的相同系统，均可在此仿真测试平台进行系统测试，可以做到简单方便，节约成本。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术缺少测试海底电缆油泵站控制系统输入输出信号的装置的缺陷而提供一种海底电缆油泵站控制系统的仿真测试平台。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种海底电缆油泵站控制系统的仿真测试平台，包括被测控制系统、信号模拟集成器和人机控制台，所述人机控制台通过总线网络分别与所述被测控制系统和信号模拟集成器连接，所述被测控制系统与信号模拟集成器连接；所述信号模拟集成器包括处理器和分别都与处理器连接的数字量输入接口、数字量输出接口、模拟量输入接口、模拟量输出接口、高速脉冲输入接口、通讯接口、模块扩展接口、电源模块；所述人机控制台设有显示屏。
优选的，所述数字量输出接口至少设有15个，所述数字量输入接口至少设有15个，所述模拟量输出接口至少设有10个，所述模拟量输入接口至少设有5个。
优选的，所述模拟量输出接口至少包括4-20mA输出接口和0-10V输出接口中的一个。
优选的，所述通讯接口包括以太网接口、RS485/422接口。
优选的，所述总线网络采用以太网总线。
优选的，所述信号模拟集成器和人机控制台集成在一个柜子中，所述人机控制台设置在信号模拟集成器的上方。
优选的，所述信号模拟集成器的接口上设有用于开闭接口的挡板。
优选的，所述挡板通过转轴与接口的上侧连接，所述转轴套有扭簧。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、信号模拟集成器集成了用于模拟现场中各信号的不同接口，实现不依赖现场设备对海底电缆油泵站控制系统的输入输出信号进行测试，大大提高系统测试的时效，节约成本。
2、信号模拟集成器设有模块扩展接口，具备扩展功能，通过模块化设计的数字量和模拟量接口，能方便添加和维护。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中信号模拟集成器的结构示意图。
图中标注：1、人机控制台，2、信号模拟集成器，3、被测控制系统，4、总线网络，5、处理器，6、数字量输入接口，7、数字量输出接口，8、模拟量输入接口，9、模拟量输出接口，10、高速脉冲输入接口，11、通讯接口，12、模块扩展接口，13、电源模块。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1所示，本申请提出一种海底电缆油泵站控制系统的仿真测试平台，包括被测控制系统3、信号模拟集成器2和人机控制台1，人机控制台1通过以太网总线或其他总线网络4分别与被测控制系统3和信号模拟集成器2连接。信号模拟集成器2通过自身的接口和被测控制系统3连接，信号模拟集成器2发送模拟的信号到被测控制系统3，并接收来自被测控制系统3的输出信号。
被测控制系统3与信号集成器之间通过硬接线连接，被测控制系统3的输入接线端子接到信号模拟集成器2的输出端子上，被测控制系统3的输出接线端子接到信号模拟集成器2的输入端子上。信号模拟集成器2发出一个信号，例如油泵运行，这时信号通过模拟集成器的输出端子通过导线传递到被测控制系统3的输入端子；而被测控制系统3发出的开闭或调解执行机构的命令信号，则发送到模拟集成器上。信号模拟集成器2通过信号变送功能，能真实反映现场设备的信号传送，并反馈到被测控制系统3的各功能模块，被测控制系统3会根据自身程序运算所接收信号并执行相应的逻辑，发送各个命令，信号模拟集成器2接收到这些命令后，会反馈信号给被测控制系统3，从而达到仿真的目的，采用现有的计算机程序即可实现，使被测控制系统3在应用之前得到有效测试和调试。
如图2所示，信号模拟集成器2包括处理器5和分别都与处理器5连接的数字量输入接口6、数字量输出接口7、模拟量输入接口8、模拟量输出接口9、高速脉冲输入接口10、通讯接口11、模块扩展接口12、电源模块13。
本实施例中，数字量输出接口7至少设有15个，用于模拟现场中液压泵和油流泵运行状态、各类阀门开闭及液位参数等数字信号；数字量输入接口6至少设有15个，用于接收被测控制系统3的启停泵命令和开关阀命令；模拟量输出接口9至少设有10个，至少包括4-20mA输出接口和0-10V输出接口中的一个，可输出模拟量4-20mA或0-10V等标准信号；模拟量输入接口8至少设有5个，用于接收被测控制系统3发送的调节阀开度等命令信号；高速脉冲输入接口10用于接收HSC高速脉冲信号。
信号模拟集成器2的处理器5可采用CPU芯片，内置海底电缆油泵站功能块调试程序，该程序可根据被测控制系统3各个功能块的输入输出引脚，提供各个引脚参数到被测控制系统3，然后获取其功能块的输出。信号模拟集成器2除具有数字量转换及模拟量信号变送外，还具备可编程功能，程序中可选择的设置：被测控制系统3发出的命令到信号模拟集成器2上，信号模拟集成器2接收到被测控制系统3发出的指令后，通过内部逻辑仿真程序做出逻辑判断，通过自身的数字量输出接口7和模拟量输出接口9将命令转换成状态反馈给被测控制系统3，这样模拟一个真实的现场设备环境。
通讯接口11除以太网接口外，包括但不限于ControlNet、Modbus、Profibus、RS485/422等接口。数字量和模拟量接口采用模块化设计，数字量及模拟量的IO接口数量可以通过模块扩展接口12来增加。
信号模拟集成器2和人机控制台1具体集成在一个柜子中，人机控制台1设置在信号模拟集成器2的上方，可设置把手在柜子上，便于移动。信号模拟集成器2的接口上可设置用于开闭接口的挡板，仿真平台不用时，挡板放下闭合接口，避免灰尘进入接口，保护接口。挡板可通过转轴与接口的上侧连接，转轴套有扭簧；挡板也可以设置成抽拉式，打开时，挡板向上转动的后向内插入柜子中。
人机控制台1可采用计算机，除监控被测控制系统3与信号模拟集成器2状态外，还可调节信号模拟集成器2上各信号量的大小。人机控制台1设有显示屏，人机控制台1能监控信号模拟集成器2的各个接口状态和参数，并在屏幕上实时显示。人机控制台1可选择的提供以下操作功能：能控制信号模拟集成器2数字量输出状态，可调节各个模拟量输出值的大小；人机控制台1能记录各项参数的数值及历史记录，并实时存储，最后形成历史趋势曲线、各项历史记录和报警记录。特别是海底电缆油泵站紧急油流模式功能，至少需要12小时的测试周期，通过历史记录功能可以实现无人值守。
实施例
本实施例中，处理器5的型号采用2080-LC50-24QVB，数字量输入接口6的型号包括2085-IQ16，数字量输出接口7的型号包括2085-OV16，模拟量输入接口8的型号包括2085-IF8，模拟量输出接口9的型号包括2085-OF4，高速脉冲输入接口10的型号包括2080-MOT-HSC，通讯接口11的型号包括2080-SERIALISOL，模块扩展接口12的型号包括2080-DNET20，电源模块13的型号采用2080-PS120-240 VAC。
本实施例以海底电缆油泵站油流控制功能为例：
信号模拟集成器2提供6个数字量和6个模拟量输出信号接口给被测控制系统3，其中数字量信号分别代表6台绝缘油泵的运行启闭；模拟量信号分别表示1#、2#、3#海缆的压力和流量。被测控制系统3据此做逻辑运算后输出6个数字量和3个模拟量命令信号给信号模拟集成器2，作为后者的各类输入信号，其中数字量信号代表了对6台绝缘油泵的执行命令，3个模拟量信号代表了对1#、2#、3#海缆的调节阀开度命令。通过信号模拟集成器2的4-20mA输出接口输出4-20mA变送信号，保持电流信号在一定范围内，这时被测控制系统3检测到这些信号后，认为是现场压力和流量信号。被测控制系统3按照相应的逻辑执行来决定6台泵的启停和个数，发送给信号模拟集成器2，信号模拟集成器2的输入接口接收到这些信号后，再通过信号模拟集成器2的输出接口反馈给被测控制系统3。如此信号模拟集成器2模拟替代了海缆油泵站现场各类设备，以达到对被测控制系统3仿真调试与测试的效果。
然后通过人机控制台1调节信号模拟集成器2的模拟量输出信号，即仿真调节三根海缆压力和流量的变化。正常情况下，压力下降时被测控制系统3应逻辑判断泵的运行数量增加，压力增大时应判断泵的运行数量减少；流量下降时，应判断调节阀的开度增加，反之亦应减少。通过人机控制台1可以很容易的设置并改变各项参数值，并监测被测控制系统3做出的各类逻辑控制是否正确，并以此判断被测控制系统3的合格与否。另外人机控制台1还可记录过程参数，形成报表和趋势。

Claims (8)

1.一种海底电缆油泵站控制系统的仿真测试平台，包括被测控制系统(3)，其特征在于，还包括信号模拟集成器(2)和人机控制台(1)，所述人机控制台(1)通过总线网络(4)分别与所述被测控制系统(3)和信号模拟集成器(2)连接，所述被测控制系统(3)与信号模拟集成器(2)连接；所述信号模拟集成器(2)包括处理器(5)和分别都与处理器(5)连接的数字量输入接口(6)、数字量输出接口(7)、模拟量输入接口(8)、模拟量输出接口(9)、高速脉冲输入接口(10)、通讯接口(11)、模块扩展接口(12)、电源模块(13)；所述人机控制台(1)设有显示屏。
2.根据权利要求1所述的一种海底电缆油泵站控制系统的仿真测试平台，其特征在于，所述数字量输出接口(7)至少设有15个，所述数字量输入接口(6)至少设有15个，所述模拟量输出接口(9)至少设有10个，所述模拟量输入接口(8)至少设有5个。
3.根据权利要求1所述的一种海底电缆油泵站控制系统的仿真测试平台，其特征在于，所述模拟量输出接口(9)至少包括4-20mA输出接口和0-10V输出接口中的一个。
4.根据权利要求1所述的一种海底电缆油泵站控制系统的仿真测试平台，其特征在于，所述通讯接口(11)包括以太网接口、RS485/422接口。
5.根据权利要求1所述的一种海底电缆油泵站控制系统的仿真测试平台，其特征在于，所述总线网络(4)采用以太网总线。
6.根据权利要求1所述的一种海底电缆油泵站控制系统的仿真测试平台，其特征在于，所述信号模拟集成器(2)和人机控制台(1)集成在一个柜子中，所述人机控制台(1)设置在信号模拟集成器(2)的上方。
7.根据权利要求1所述的一种海底电缆油泵站控制系统的仿真测试平台，其特征在于，所述信号模拟集成器(2)的接口上设有用于开闭接口的挡板。
8.根据权利要求7所述的一种海底电缆油泵站控制系统的仿真测试平台，其特征在于，所述挡板通过转轴与接口的上侧连接，所述转轴套有扭簧。
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