CN116880266A - 高放废液玻璃固化现场控制系统及现场设备信号模拟装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高放废液玻璃固化现场控制系统及现场设备信号模拟装置,包括上位机和控制机柜,上位机通过网线与控制机柜内的处理器连接,控制机柜内设IO卡件和接线器,IO卡件通过内部总线与所述处理器连接;上位机设有控制系统模拟单元和现场设备信号模拟单元,在进行控制系统模拟时,将采集的现场设备信号经控制机柜内部通信送至所述处理器,处理器将处理后的信号数据发送给控制系统模拟单元,控制系统模拟单元发出的操作命令传输给控制机柜的所述处理器,经控制机柜内的IO卡件发送给现场设备;在进行现场设备信号模拟时,现场设备信号模拟单元将模拟的设备信号输给控制机柜的处理器,并经控制机柜内的IO卡件发送给正式控制系统进行逻辑试验。
Description
技术领域
本发明涉及一种仿真模拟控制装置,具体涉及一种高放废液玻璃固化现场控制系统及现场设备信号模拟装置。
背景技术
随着核技术的广泛应用,核工程产生的高放废液越来越多,在处理高放废液的方法中,高放废液玻璃固化技术有着广阔的前景。在高放废液玻璃固化工程的调试过程中,控制系统故障、现场设备不可用的情况时有发生,常常会导致现场试验停滞进而影响整体调试进度。并且由于调试期间,各系统逻辑联动性较差,经常需要手动模拟一些上下游的设备信号,这就极易产生人因失误,降低调试效率,增加安全隐患,延误调试工期。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的问题,提供一种既能模拟高放废液玻璃固化工程控制系统又能模拟现场设备信号的两用控制装置。
本发明的技术方案如下:一种高放废液玻璃固化现场控制系统及现场设备信号模拟装置,包括上位机和控制机柜,所述上位机通过网线与控制机柜的处理器连接,控制机柜内设IO卡件和接线器,IO卡件通过内部总线与所述处理器连接;所述上位机设有控制系统模拟单元和现场设备信号模拟单元,在进行控制系统模拟时,IO卡件通过电缆与现场设备连接,将采集的现场设备信号经控制机柜内部通信送至所述处理器,所述处理器将处理后的信号数据发送给控制系统模拟单元,所述控制系统模拟单元发出的操作命令传输给控制机柜的所述处理器,经控制机柜内的IO卡件发送给现场设备;在进行现场设备信号模拟时,IO卡件通过电缆与正式控制系统连接,所述现场设备信号模拟单元将模拟的设备信号输给控制机柜的所述处理器,并经控制机柜内的IO卡件发送给正式控制系统进行逻辑试验。
进一步,如上所述的高放废液玻璃固化现场控制系统及现场设备信号模拟装置,其中,所述的上位机采用高性能笔记本,硬件环境以及软件环境能够满足Vmware虚拟机软件运行。
进一步,如上所述的高放废液玻璃固化现场控制系统及现场设备信号模拟装置,其中,所述上位机装有三个部分的虚拟机,包括:虚拟控制站,负责运行工程师站组态逻辑,以及对外通信;虚拟工程师站,负责逻辑组态及画面组态,程序上载、下载;虚拟操作员站,负责运行人机界面,负责运行监控、操作。
进一步,如上所述的高放废液玻璃固化现场控制系统及现场设备信号模拟装置,其中,所述上位机的控制系统模拟单元装有高放废液玻璃固化现场控制系统的底层逻辑及上位机画面,用于人机画面组态、逻辑组态以及监视控制。
进一步,如上所述的高放废液玻璃固化现场控制系统及现场设备信号模拟装置,其中,所述上位机的现场设备信号模拟单元装有DCS自动化测试软件,用于修改导入变量配置表、变量强制、查看历史趋势。
进一步,如上所述的高放废液玻璃固化现场控制系统及现场设备信号模拟装置,其中,所述控制机柜内设有KVM、网络交换机、电源模块、空气开关、IO卡件等元器件及保险端子、继电器端子、普通端子等端接辅材。
更进一步,所述IO卡件至少包括DI卡、DO卡、AI卡、AO卡、TC卡、RTD卡。
进一步,如上所述的高放废液玻璃固化现场控制系统及现场设备信号模拟装置,其中,所述的KVM包括键盘、鼠标、显示器,作为OPC客户端,针对所述控制机柜开发配套软件承载平台,通过软件实现与IO卡件的数据对点绑定。
进一步,如上所述的高放废液玻璃固化现场控制系统及现场设备信号模拟装置,其中,所述的配套软件包括虚拟机软件和测试软件,所述虚拟机软件用于控制系统模拟单元,完成对控制数据的发送和现场信号的采集;所述测试软件用于现场设备信号模拟单元,完成与所述上位机的通讯及通讯状态指示。
发明的有益效果如下:
本发明具有多通道、多层次同时模拟功能。这决定了它不仅能模拟信号至DCS/PCS系统,替代某单一现场仪表或设备,还能执行DCS/PCS所发出的逻辑输出,在通道测试、逻辑测试中发挥巨大优势,更能够用于成套控制系统的出厂测试等。
在高放废液玻璃固化工程调试期间,本发明能够替代正式控制系统对现场设备提前进行单调,也可以替代现场设备给正式控制系统或者其他系统输入信号以便提前开展逻辑试验。此装置可提高调试时的自动化水平,减少人因失误,提高调试效率,降低调试成本。
附图说明
图1为本发明模拟高放废液玻璃固化现场控制系统的架构示意图;
图2为本发明模拟高放废液玻璃固化现场控制系统的架构总结框图;
图3为本发明模拟高放废液玻璃固化现场设备的架构示意图;
图4为本发明模拟高放废液玻璃固化现场设备的架构总结框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
本发明提供的高放废液玻璃固化现场控制系统及现场设备信号模拟装置,旨在为满足现场逻辑测试条件,根据需求模拟作为控制系统或者现场仪表,提高调试效率,缩短调试工期,甚至在控制系统故障、现场设备不可用的极端情况时,作为短期替代保证工艺系统运行,为故障处理争取时间。
该模拟装置包括上位机和控制机柜。控制机柜可以为可移动小型机柜,由主处理器、交换机、电源模块、开关量输入输出卡件、模拟量输入输出卡件、TC、RTD、模拟TC、模拟RTD等卡件组成。上位机是逻辑处理和信号模拟装置,可用1台高性能笔记本(建议I5以上CPU,8G及以上内存)替代。上位机内需装3个虚拟机,2个专用测试软件。3个虚拟机主要针对模拟控制系统使用,2个专用测试软件为SERVER和DCSNEXT,SERVER用于创建运行环境,DCSNEXT针对模拟现场设备信号使用。3个虚拟机分别为:虚拟控制站,负责运行工程师站组态逻辑,以及对外通信;虚拟工程师站,负责逻辑组态及画面组态,程序上载、下载;虚拟操作员站,负责运行人机界面,负责运行监控、操作。专用测试软件DCSNEXT可实现变量的强制、赋值,变量的实时查看、历史趋势查看和导出。具体实施例的硬件配置详见表1。
表1:硬件配置
在本发明具体实施例中,该装置有模拟控制系统和模拟现场设备两个功能,这两个功能共用一套硬件控制机柜,主要包括KVM、电源模块、主处理器、DO\DI\AO\AI等IO卡件、网络交换机、散热风扇、底板、机柜等。主处理器与KVM工作站通过网络通讯,主处理器通过内部总线与IO卡件进行信号的传输,IO卡件通过硬接线与现场设备相连。控制机柜采用可移动的便携式小车集成,现场敷设的电缆可直接接至机柜,经过卡件信号处理后通过机柜通信送至处理器和上位机进行综合处理。工作站可接受机柜的信号以便进行监测、报警、强制等。也可以通过专用软件单点/批量强制IO点然后发送给机柜输出并可在上位机显示输出状态。
(1)所述的模拟控制系统功能包括:
该装置可以实现正式控制系统的全部功能。本发明针对高放废液玻璃固化工程控制系统进行的开发,在上位机中装有高放废液玻璃固化工程相关的组态程序和画面,用户可根据需要进行拓展,打开WinCC、Step7组态的其他工程项目文件。
上位机安装有三个部分的虚拟机,分别代替AS控制站、ES工程师站和OS操作员站,分别负责对外通信、一层组态和二层组态。
在AS控制站中装有具有强大仿真模拟功能的PLCSIM软件替代实物PLC系统,AS站控制面板中设定PC/PG接口,停止s7oiehsx64服务,通过NetToPlcs im接管对应端口,创建虚拟控制器,并根据已有项目组态对应设置站点地址,并启动OPC服务器,建立PLCSIM与外部网络的通讯。
在ES工程师站中,对应设置PC/PG接口后,打开Step7项目,取消部分影响虚拟站点功能的周期组态,将项目下载入PLCSIM中。
在OS操作员站中,对应修改TCP/IP系统参数,实现WinCC与PLCSIM间的通讯。在控制机柜侧,建立封装OPC客户端,通过LabView编程,确定PLC变量与控制机柜硬件通道的数据对点绑定,用户根据需要修改变量地址,实现拓展功能。
虚拟控制站与机柜控制器完成通信连接后,将高放废液玻璃固化程序、点表导入虚拟工程师站中,在虚拟工程师站中进行相应地址修改,下载至虚拟控制站中,完成调试后,即可在虚拟操作员站进行操作、监控。当然,用户根据需要可导入其他工程应用。
本系统软件采用稳定性高、功能强大的软件,并可实现虚拟仿真和I/O输入输出的双重功能。内置高放废液玻璃固化工程相关组态程序,可接现场任何接入到正式控制系统的设备进行单调、通道试验或者逻辑试验。
卡件与现场设备的连接关系如下:
1)数字量卡件信号通过控制柜内专用端子排连接到现场设备,端子排已按信号类型、模块特性完成集成,比如现场设备的数字量输出信号,会先经过机柜隔离端子排,在送至机柜的数字量输入采集模块。机柜已带部分有源(常见24VDC、48VDC)、无源端子排,用户只需根据需要选择端接设备即可,当然,也支持用户扩展修改。
2)模拟量卡件信号通过控制柜内专用端子排连接到现场设备,默认模块是两线制有源输出,若现场仪表为四线制仪表,卡件通道需四线制接法,则需用户更改相应模块类型,支持用户扩展修改。
3)RTD、TC卡件也已集成至端子,用户选择接入相应端子即可完成两线制、三线制、四线制接法;用户根据不同型号热电偶,自配补偿导线,完成相应接线。
现场信号通过采集模块采集,传输给主处理器处理,处理完成后通过OPC通信协议发送给上位机。在上位机上不仅可以进行批量数据的显示、归档、趋势,还可以进行逻辑运算后触发联锁信号,逻辑输出送给现场执行机构。最终可以连接现场的设备进行单独的控制或者系统性的控制,如图1、图2所示。
(2)所述的模拟现场设备功能包括:
该装置通过开发的自动化测试管理软件DCSNEXT、配合控制机柜内卡件可以进行I/O点的单点/批量强制和模拟量赋值等功能。打开测试管理软件,输入正确的地址和端口号,输入账户和密码进行登陆,自动建立与服务器的连接。通过测试软件,可实现数字量输出DO、模拟量输出AO、热电阻RTD信号输出及热电偶TC信号输出的模拟,并可实现数字量输入DI、模拟量输入AI的监视。根据需要导入变量配置表,在变量界面选中变量对数字量信号进行强制、对模拟量进行赋值,或者变量查看等,在趋势画面可实现趋势查看、导出等,实现现场设备信号的模拟功能,如图3、图4所示。
本发明通过软硬件相结合,网络与硬接线组成的网络通讯,可实现高放废液玻璃固化工程控制系统的模拟和现场设备信号的模拟。经济效果好,控制功能完善,工程期间使用可以达到缩短现场调试工期、降低设备风险、提高工作效率的目的。
对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外,应当理解,虽然本说明书按照实施方式加以描述,但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施例中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (9)
1.一种高放废液玻璃固化现场控制系统及现场设备信号模拟装置,其特征在于:包括上位机和控制机柜,所述上位机通过网线与控制机柜的处理器连接,控制机柜内设IO卡件和接线器,IO卡件通过内部总线与所述处理器连接;所述上位机设有控制系统模拟单元和现场设备信号模拟单元,在进行控制系统模拟时,IO卡件通过电缆与现场设备连接,将采集的现场设备信号经控制机柜内部通信送至所述处理器,所述处理器将处理后的信号数据发送给控制系统模拟单元,所述控制系统模拟单元发出的操作命令传输给控制机柜的所述处理器,经控制机柜内的IO卡件发送给现场设备;在进行现场设备信号模拟时,IO卡件通过电缆与正式控制系统连接,所述现场设备信号模拟单元将模拟的设备信号输给控制机柜的所述处理器,并经控制机柜内的IO卡件发送给正式控制系统进行逻辑试验。
2.如权利要求1所述的高放废液玻璃固化现场控制系统及现场设备信号模拟装置,其特征在于:所述的上位机采用高性能笔记本,硬件环境以及软件环境能够满足Vmware虚拟机软件运行。
3.如权利要求2所述的高放废液玻璃固化现场控制系统及现场设备信号模拟装置,其特征在于:所述上位机装有三个部分的虚拟机,包括:虚拟控制站,负责运行工程师站组态逻辑,以及对外通信;虚拟工程师站,负责逻辑组态及画面组态,程序上载、下载;虚拟操作员站,负责运行人机界面,负责运行监控、操作。
4.如权利要求1-3中任意一项所述的高放废液玻璃固化现场控制系统及现场设备信号模拟装置,其特征在于:所述上位机的控制系统模拟单元装有高放废液玻璃固化现场控制系统的底层逻辑及上位机画面,用于人机画面组态、逻辑组态以及监视控制。
5.如权利要求1-3中任意一项所述的高放废液玻璃固化现场控制系统及现场设备信号模拟装置,其特征在于:所述上位机的现场设备信号模拟单元装有DCS自动化测试软件,用于修改导入变量配置表、变量强制、查看历史趋势。
6.如权利要求1所述的高放废液玻璃固化现场控制系统及现场设备信号模拟装置,其特征在于:所述的控制机柜包括KVM、网络交换机、电源模块、空气开关、IO卡件以及保险端子、继电器端子、普通端子。
7.如权利要求6所述的高放废液玻璃固化现场控制系统及现场设备信号模拟装置,其特征在于:所述的KVM包括键盘、鼠标、显示器,作为OPC客户端,针对所述控制机柜开发配套软件承载平台,通过软件实现与IO卡件的数据对点绑定。
8.如权利要求7所述的高放废液玻璃固化现场控制系统及现场设备信号模拟装置,其特征在于:所述IO卡件至少包括DI卡、DO卡、AI卡、AO卡、TC卡、RTD卡。
9.如权利要求7所述的高放废液玻璃固化现场控制系统及现场设备信号模拟装置,其特征在于:所述的配套软件包括虚拟机软件和测试软件,其中虚拟机软件用于控制系统模拟单元,完成对控制数据的发送和现场信号的采集;测试软件用于现场设备信号模拟单元,完成与所述上位机的通讯及通讯状态指示。
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