CN201955675U - 一种分散控制系统试验箱 - Google Patents

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陈勇
李亚群
宋方儒
赵春花
段文崇
商宁
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Abstract

本实用新型提供了一种分散控制系统试验箱，包括一箱型结构，所述箱型结构内部安装有用以接收控制指令，据以执行测试，并输出测试结果的控制器；以及用以将所述控制器连接至网络侧，接收网络侧发送来的控制指令并将其转发至所述控制器，以及接收所述控制器输出的测试结果并将其转发至网络侧的交换机。本实用新型一种分散控制系统试验箱能够在不影响分散控制系统正常生产运行的情况下，进行各种试验和测试，且具有很好的可移动性。

Description

一种分散控制系统试验箱
技术领域
本实用新型涉及分散控制系统，尤其涉及一种分散控制系统的试验系统平台。
背景技术
分散控制系统(简称DCS)一般均在线连续运行，现有的控制逻辑更改方法是直接在线更改，而一旦在线更改发生错误，则直接影响正常的生产运行，因此，为了安全起见，一般不方便在系统运行期间进行各种逻辑更改、试验和测试。
但是，很多逻辑更改方案需要先进行测试、仿真验证，而在线更改无法先进行测试验证，故往往需要等下次系统停机后进行。这样优化改进的效率较低。
而且，技术维护人员的各类技术培训等工作也不能在线进行，需要搭建一套实验系统。目前，有的用户通过构建一个独立的小培训试验系统方法进行各类试验，但这样一般无法配置完整，同时费用也高。
此外，现场环境很多场合需要就近安排进行测试和试验，而DCS一旦安装就位，就无法移动。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是，提供一种分散控制系统试验箱，能够在不影响DCS正常生产运行的情况下，进行各种试验和测试。
本实用新型提供了一种分散控制系统试验箱，包括一箱型结构，所述箱型结构内部安装有：
用以接收控制指令，据以执行测试，并输出测试结果的控制器；以及
用以将所述控制器连接至网络侧，接收网络侧发送来的控制指令并将其转发至所述控制器，以及接收所述控制器输出的测试结果并将其转发至网络侧的交换机。
进一步地，上述分散控制系统试验箱还可具有以下特点：
所述控制器包括：
一接收所述交换机转发的测试操作指令，据以执行测试并输出测试结果，以及在接收到主备切换的控制指令后停止输出测试结果的主控制器；以及
一接收所述交换机转发的测试操作指令，据以执行测试，监测所述主控制器的健康状态，以及在检测到所述主控制处于亚健康状态时，向所述主控制器发送主备切换的控制指令，并输出测试结果的备用控制器。
进一步地，上述分散控制系统试验箱还可具有以下特点：
所述控制器包括：
一接收所述交换机转发的测试操作指令，据以执行测试并输出测试结果的第一控制器；以及
一接收所述交换机转发的测试操作指令，据以执行测试并输出测试结果的第二控制器。
进一步地，上述分散控制系统试验箱还可具有以下特点：
所述交换机包括：
一用以将所述控制器连接至第一网络，从所述第一网络接收控制指令，并将其转发至所述控制器，以及接收所述控制器输出的测试结果并将其转发至所述第一网络的第一交换机；以及
一用以将所述控制器连接至第二网络，从所述第二网络接收控制指令，并将其转发至所述控制器，以及接收所述控制器输出的测试结果并将其转发至所述第二网络的第二交换机。
进一步地，上述分散控制系统试验箱还可具有以下特点：
所述箱型结构内部还安装有接收控制指令并据以执行测试，然后输出测试结果的I/O卡件；
所述控制器在接收到所述交换机转发的控制指令后，据以执行测试包括将所述控制指令发送给所述I/O卡件，同时接收所述I/O卡件输出的测试结果。
进一步地，上述分散控制系统试验箱还可具有以下特点：
所述I/O卡件包括模拟量输入卡(AI)、模拟量输出卡(AO)、开关量输入卡(DI)、开关量输出卡(DO)、单回路控制卡(CT)、频率脉冲量测量卡(FPI)、测速OPC卡(SD)、电液并存型电调伺服卡(VCI)、纯电调伺服卡(VCII)、DPM2000数显表接口卡(DPM)、电调与DCS接口卡(DCI)、开关量输入/输出卡(DIO)、电流输出型多回路控制卡(ACT4)、可冗余的电流输出型控制卡(ACT)、脉冲输出型多回路控制卡(CT4)、PT/CT电量测量模块(EM)、电源输出(PWR)模块、8路或者16路热电偶测量模块、8路或者16路热电阻测量模块、8路或者16路大信号测量模块中的一个或者多个。
进一步地，上述分散控制系统试验箱还可具有以下特点：
所述箱型结构内部设置有一底座，所述底座上分别设置有用以放置所述控制器的槽位、用以放置所述交换机的槽位，以及用以放置所述I/O卡件的槽位；所述底座上还设置有用以在所述控制器、所述I/O卡件和所述交换机卡接到相应槽位后，将所述I/O卡件和所述交换机电连接至所述控制器的连接线路。
进一步地，上述分散控制系统试验箱还可具有以下特点：
所述底座上设置有用以将一分散控制系统试验箱的I/O卡件与另一分散控制系统试验箱的I/O卡件串行连接的扩展连接端口。
进一步地，上述分散控制系统试验箱还可具有以下特点：
所述箱型结构内部设置有电源，所述电源经所述底座中的所述连接线路向卡接在所述底座上的所述控制器、所述I/O卡件和所述交换机供电。
进一步地，上述分散控制系统试验箱还可具有以下特点：
所述箱型结构外部设置有滚轮和/或提拉部件。
本实用新型提供的一种分散控制系统试验箱，具有如下优点：
1、能够在不影响DCS正常生产运行的情况下，进行各种试验和测试，可有效提高生产效率；
2、采用工具箱式的移动设计，可以方便地将试验箱移动到所需地方，非常便携；
3、采用标准模块制作，维护方便，试验箱中的部件还可作为系统备件使用。
附图说明
图1是本实用新型一种分散控制系统试验箱的组成结构图；
图2是本实用新型一种具有冗余控制器双网通信的分散控制系统试验箱的组成结构图；
图3是本实用新型一种具有2个独立工作的控制器双网通信的分散控制系统试验箱的组成结构图。
具体实施方式
下面将结合附图来详细说明本实用新型具体实施方案。
参见图1，该图示出了本实用新型一种分散控制系统试验箱的组成结构，其包括一箱型结构，所述箱型结构内部安装有：用以接收控制指令，据以执行测试，并输出测试结果的控制器；以及用以将所述控制器连接至网络侧，接收网络侧发送来的控制指令并将其转发至所述控制器，以及接收所述控制器输出的测试结果并将其转发至网络侧的交换机。
所述控制器可以采用PENTIUM级低功耗CPU，例如300MHz奔腾级低功耗CPU，利用其卓越的性能，可满足各种工程需要。所述控制器设计为带有标准欧式插座，可独立插拔，安装、更换十分方便、安全。
较佳地，所述控制器可以设计为一对冗余控制器，即所述控制器可以包括：一接收所述交换机转发的测试操作指令，据以执行测试并输出测试结果，以及在接收到主备切换的控制指令后停止输出测试结果的主控制器；以及一接收所述交换机转发的测试操作指令，据以执行测试，监测所述主控制器的健康状态，以及在检测到所述主控制处于亚健康状态时，向所述主控制器发送主备切换的控制指令，并输出测试结果的备用控制器。所述备用控制器监测所述主控制器的健康状态是通过对所述主控制器的运行参数进行监控而实现的。较佳地，可以设计主备控制器的切换时间为在20ms、40ms、80ms、160ms中可选。
较佳地，所述控制器还可以设计为一对独立工作的控制器，即所述控制器可以包括：一接收所述交换机转发的测试操作指令，据以执行测试并输出测试结果的第一控制器；以及一接收所述交换机转发的测试操作指令，据以执行测试并输出测试结果的第二控制器。
所述交换机具有以太网端口，所述交换机经所述以太网端口将所述控制器连接至网络侧，实现控制器与网络侧的通信。较佳地，所述交换机可以设计为包括：一用以将所述控制器连接至第一网络，从所述第一网络接收控制指令，并将其转发至所述控制器，以及接收所述控制器输出的测试结果并将其转发至所述第一网络的第一交换机；以及一用以将所述控制器连接至第二网络，从所述第二网络接收控制指令，并将其转发至所述控制器，以及接收所述控制器输出的测试结果并将其转发至所述第二网络的第二交换机。本实用新型采用2个交换机从而很好地实现了双网通信。
参见图2，该图示出了本实用新型一种具有冗余控制器双网通信的分散控制系统试验箱的组成结构图，其中，主控制器和备用控制器可以经所述第一交换机连接至第一网络，也可以经所述第二交换机连接至第二网络，从而实现具有冗余控制器的双网通信。较佳地，所述交换机可以设计为具有2个冗余的以太网口，可实现10M/100M自适应，具有RJ45双绞线接口，其建立上位机与控制器的通信通道，实现两者通信，其通信方式为双网，符合HDLC协议，半双工、外同步，其通讯波特率可设计为在2M、1M、500k、125k bps中可选，从而可以更好地实现由上位机控制所述分散控制系统试验箱执行测试。
较佳地，为了进一步丰富测试功能，所述箱型结构内部还可以安装有接收控制指令并据以执行测试，然后输出测试结果的I/O卡件。所述控制器在接收到所述交换机转发的控制指令后，据以执行测试包括将所述控制指令发送给所述I/O卡件，同时接收所述I/O卡件输出的测试结果。所述I/O卡件设计为带有标准欧式插座，可独立插拔，安装、更换十分方便、安全。
所述I/O卡件包括模拟量输入卡(AI)、模拟量输出卡(AO)、开关量输入卡(DI)、开关量输出卡(DO)、单回路控制卡(CT)、频率脉冲量测量卡(FPI)、测速OPC卡(SD)、电液并存型电调伺服卡(VCI)、纯电调伺服卡(VCII)、DPM2000数显表接口卡(DPM)、电调与DCS接口卡(DCI)、开关量输入/输出卡(DIO)、电流输出型多回路控制卡(ACT4)、可冗余的电流输出型控制卡(ACT)、脉冲输出型多回路控制卡(CT4)、PT/CT电量测量模块(EM)、电源输出(PWR)模块、8路或者16路热电偶测量模块、8路或者16路热电阻测量模块、8路或者16路大信号测量模块中的一个或者多个，具体选择的I/O卡件可以根据实际测试需求而定，这里不做限制。
参见图3，该图示出了本实用新型一种具有2个独立工作的控制器双网通信的分散控制系统试验箱的组成结构图，包括第一控制器、第二控制器、第一交换机、第二交换机，以及一个或者多个I/O卡件，其中：所述第一控制器与所述第二控制器彼此独立工作。所述第一控制器与一个或者多个I/O卡件相连，在接收到所述第一交换机或者所述第二交换机转发的控制指令后，向相应的I/O卡件发送控制指令，并接收I/O卡件返回的测试结果并将其发送给所述第一交换机或者所述第二交换机。所述I/O卡件根据接收到的控制指令执行测试，并向所述第一控制器发送测试结果。所述第二控制器在接收到所述第一交换机或者所述第二交换机转发的控制指令后，执行测试，并将测试结果发送给所述第一交换机或者所述第二交换机。所述第一控制器和所述第二控制器可以经所述第一交换机连接至第一网络，也可以经所述第二交换机连接至第二网络，从而实现具有冗余控制器的双网通信。
所述箱型结构内部安装有一底座，所述底座上设置有用以放置所述控制器的槽位、用以放置所述交换机的槽位。所述底座上还可以设置有用以放置所述I/O卡件的槽位。所述槽位的长和宽要略大于所述需要放置的部件的长和宽，高度可不做限制，例如，I/O卡件的尺寸为80mm(宽)×190(高)×170mm(深)，则可设计底座上用以放置I/O卡件的槽位尺寸为200mm(长)×110mm(宽)×30mm(高)。
所述底座中还可以设置有连接线路，在所述控制器、所述I/O卡件和所述交换机卡接到相应槽位后，将所述I/O卡件、所述交换机电连接至所述控制器。
所述底座上设置有用以将一分散控制系统试验箱的I/O卡件与另一分散控制系统试验箱的I/O卡件串行连接的扩展连接端口。底座可以配置终端电阻或底座延长线连接另一分散控制系统试验箱中待测试的I/O卡件，最多可以扩展级联32台，提供端子式I/O出线，可直接连接现场信号或用信号发生器模拟信号。
所述箱型结构内部设置有电源，所述电源经所述底座中的所述连接线路向卡接在所述底座上的所述控制器、所述I/O卡件和所述交换机供电。
本实用新型一种分散控制系统试验箱中将I/O卡件的电路板，包括开关电源、直流电源转换、I/O板以及调理板等，都封装在铝壳中，从而既可以有效地屏蔽电磁干扰，又可以防护灰尘和外部环境的侵袭，I/O卡件同测控网络实现了严格的电气隔离，有效地防止了各种I/O卡件之间、I/O卡件与网络之间的共地干扰。I/O卡件的地址可以由设置在底座上的DIP开关来设定，地址范围可以设置为00～127(00～07FH)
所述箱型结构的大小根据需要设计，例如可以设计为600mm(长)×500mm(宽)×300mm(高)。所述箱型结构外部可设置有滚轮和/或提拉部件，从而方便移动。
采用本实用新型上述分散控制系统试验箱，可以把控制图、点记录和控制逻辑在实验箱中完成并调试控制功能。机组停机后，把组态直接拷贝用于实际运行的机组，从而有效地加快了工程进度，保证了工程质量。此外也可作为热工日常培训使用。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种分散控制系统试验箱，其特征在于，包括一箱型结构，所述箱型结构内部安装有：
用以接收控制指令，据以执行测试，并输出测试结果的控制器；以及
用以将所述控制器连接至网络侧，接收网络侧发送来的控制指令并将其转发至所述控制器，以及接收所述控制器输出的测试结果并将其转发至网络侧的交换机。
2.如权利要求1所述的分散控制系统试验箱，其特征在于，所述控制器包括：
一接收所述交换机转发的测试操作指令，据以执行测试并输出测试结果，以及在接收到主备切换的控制指令后停止输出测试结果的主控制器；以及
一接收所述交换机转发的测试操作指令，据以执行测试，监测所述主控制器的健康状态，以及在检测到所述主控制处于亚健康状态时，向所述主控制器发送主备切换的控制指令，并输出测试结果的备用控制器。
3.如权利要求1所述的分散控制系统试验箱，其特征在于，所述控制器包括：
一接收所述交换机转发的测试操作指令，据以执行测试并输出测试结果的第一控制器；以及
一接收所述交换机转发的测试操作指令，据以执行测试并输出测试结果的第二控制器。
4.如权利要求1-3中任何一项所述的分散控制系统试验箱，其特征在于，所述交换机包括：
一用以将所述控制器连接至第一网络，从所述第一网络接收控制指令，并将其转发至所述控制器，以及接收所述控制器输出的测试结果并将其转发至所述第一网络的第一交换机；以及
一用以将所述控制器连接至第二网络，从所述第二网络接收控制指令，并将其转发至所述控制器，以及接收所述控制器输出的测试结果并将其转发至所述第二网络的第二交换机。
5.如权利要求1所述的分散控制系统试验箱，其特征在于：
所述箱型结构内部还安装有接收控制指令并据以执行测试，然后输出测试结果的I/O卡件；
所述控制器在接收到所述交换机转发的控制指令后，据以执行测试包括将所述控制指令发送给所述I/O卡件，同时接收所述I/O卡件输出的测试结果。
6.如权利要求5所述的分散控制系统试验箱，其特征在于：
所述I/O卡件包括模拟量输入卡(AI)、模拟量输出卡(AO)、开关量输入卡(DI)、开关量输出卡(DO)、单回路控制卡(CT)、频率脉冲量测量卡(FPI)、测速OPC卡(SD)、电液并存型电调伺服卡(VCI)、纯电调伺服卡(VCII)、DPM2000数显表接口卡(DPM)、电调与DCS接口卡(DCI)、开关量输入/输出卡(DIO)、电流输出型多回路控制卡(ACT4)、可冗余的电流输出型控制卡(ACT)、脉冲输出型多回路控制卡(CT4)、PT/CT电量测量模块(EM)、电源输出(PWR)模块、8路或者16路热电偶测量模块、8路或者16路热电阻测量模块、8路或者16路大信号测量模块中的一个或者多个。
7.如权利要求5所述的分散控制系统试验箱，其特征在于：
所述箱型结构内部设置有一底座，所述底座上分别设置有用以放置所述控制器的槽位、用以放置所述交换机的槽位，以及用以放置所述I/O卡件的槽位；所述底座上还设置有用以在所述控制器、所述I/O卡件和所述交换机卡接到相应槽位后，将所述I/O卡件和所述交换机电连接至所述控制器的连接线路。 
8.如权利要求7所述的分散控制系统试验箱，其特征在于：
所述底座上设置有用以将一分散控制系统试验箱的I/O卡件与另一分散控制系统试验箱的I/O卡件串行连接的扩展连接端口。
9.如权利要求7所述的分散控制系统试验箱，其特征在于：
所述箱型结构内部设置有电源，所述电源经所述底座中的所述连接线路向卡接在所述底座上的所述控制器、所述I/O卡件和所述交换机供电。
10.如权利要求1所述的分散控制系统试验箱，其特征在于：
所述箱型结构外部设置有滚轮和/或提拉部件。 
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