KR20190037645A - Function simulation apparatus of plant control system - Google Patents

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KR20190037645A
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우주희
유광명
이일용
이주현
최인규
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한국전력공사
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Abstract

Disclosed is a function verification apparatus for a plant control system, which is capable of performing various function verifications for the control system. According to the present invention, the function verification apparatus for a plant control system comprises: a process model simulating a plant process; a process model link unit linking the process model with a human man interface (HMI); a process model management unit activating data link with the HMI and executing the process model through the process model link unit to receive operation for verifying a function of a control system; and a link signal processing unit inputting an operation signal of the process model management unit transferred through HMI communications to a central processing unit (CPU) of the control system after the process model is executed by the process model management unit, and transferring a result of simulating the plant process of the process model to the CPU to verify the function of the control system after a control command generated by control operation of the CPU is transferred to the process model in accordance with the operation signal.

Description

플랜트 제어시스템 기능 검증 장치{FUNCTION SIMULATION APPARATUS OF PLANT CONTROL SYSTEM}[0001] FUNCTION SIMULATION APPARATUS OF PLANT CONTROL SYSTEM [0002]

본 발명은 플랜트 제어시스템 기능 검증 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 플랜트 감시 및 운전을 위한 제어시스템의 운전/제어기능을 검증하는 플랜트 제어시스템 기능 검증 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a plant control system function verifying apparatus, and more particularly, to a plant control system function verifying apparatus for verifying an operation / control function of a control system for plant monitoring and operation.

플랜트의 감시 및 운전을 위해 제어시스템이 필요하고, 이 제어시스템이 신규로 개발되거나 플랜트에 실제 운용되기 위해서는 현장 설치 전에 제어시스템의 하드웨어와 운전/제어기능에 대한 검증이 필요하다. Control systems are required for monitoring and operation of the plant. Verification of the control system's hardware and operation / control functions is required prior to site installation in order for the control system to be newly developed or to be put into practical use in the plant.

이를 위해 제어 대상인 플랜트의 공정을 그대로 모의한 시뮬레이터가 필요하다. To this end, a simulator simulating the process of the plant to be controlled is required.

일반적으로 시뮬레이터는 플랜트 공정을 모의한 공정모델과 제어시스템과 연계하기 위한 입출력 모델을 포함한다. Generally, a simulator includes an input / output model for linking with a process model simulating a plant process and a control system.

시뮬레이터를 사용한 제어시스템을 검증하는 방법으로, 제어시스템의 IO가 현장 계측기 및 구동기와 결선되어 있는 부분을 풀고 시뮬레이터의 IO와 재결선하여 검증하는 방법이 있다. 이러한 방법은 HMI 기능, CPU(Central Processing Unit)에 탑재된 제어 프로그램, 및 IO의 입출력신호 처리 기능 등 제어시스템의 모든 기능 검증에 대한 가능하다. As a method of verifying the control system using the simulator, there is a method of unrolling the part where the IO of the control system is connected to the field instrument and the driver and re-connecting with the IO of the simulator. This method is possible for verification of all functions of the control system such as HMI function, control program installed in CPU (Central Processing Unit), I / O signal processing function and so on.

그러나, 이러한 방법은 시뮬레이터와 제어시스템간의 연계가 케이블에 의한 결선으로 이루어질 수 있지만, 발전플랜트와 같이 검증 대상의 IO 수가 많은 경우 결선 작업량이 너무 많고 검증 후 결선에 사용된 케이블의 낭비가 심한 문제점이 있었다. However, in this method, the connection between the simulator and the control system can be achieved by the cable connection. However, when the number of IOs to be verified is large as in the case of the power plant, the wiring workload is too large and the cable used in the post- there was.

또한, 시뮬레이터를 사용한 제어시스템을 검증하는 방법으로, 제어시스템을 실제 IO를 사용하지 않고 CPU간 통신으로 연계하는 방법이 있다. 이러한 방법은 HMI(Human Machine Interface) 기능 및 CPU에 탑재된 제어 프로그램의 기능에 대해서만 검증이 가능하나, 컨트롤러의 IO 기능 검증은 불가능하고, 다양한 컨트롤러 제작사의 컨트롤러에 맞는 통신 연계를 구현해야 되며, 통신 연계에 기술적인 어려움이 있는 문제점이 있었다. 이를 해결하기 위해 컨트롤러 제작사가 "Virtual Controller"와 같은 상용품을 제공하여 별도의 환경에서 시뮬레이터의 공정모델과 통신으로 연계 가능하도록 할 수 있으나, 이는 많은 비용이 소요되는 문제점이 있었다.Also, as a method of verifying a control system using a simulator, there is a method of linking the control system to the inter-CPU communication without actually using the I / O. This method can only verify the HMI (Human Machine Interface) function and the function of the control program installed in the CPU, but it can not verify the IO function of the controller, There was a technical difficulty in linking. To solve this problem, it is possible for the controller manufacturer to provide a product such as a "Virtual Controller " to enable communication with the simulator process model in a separate environment.

본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 10-1646142호(2016.08.01)의 '설비 관제 시스템 및 이의 운전 방법'에 개시되어 있다.Background Art [0002] The background art of the present invention is disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-1646142 (2016.08.01) entitled "

본 발명은 전술한 문제점을 개선하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명의 일 측면에 따른 목적은 플랜트 공정을 모의한 공정모델을 제어시스템의 HMI와 연계하고 시나리오에 따라 동작하는 신호 발생기를 제어시스템과 연결하여 제어시스템에 대한 다양한 기능 검증을 수행할 수 있도록 한, 플랜트 제어시스템 기능 검증 장치를 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above problems, and it is an object of one aspect of the present invention to provide a method and apparatus for controlling a process model simulating a plant process with an HMI of a control system, And to perform a variety of functional verification on the control system.

본 발명의 일 측면에 따른 플랜트 제어시스템 기능 검증 장치는 플랜트 공정을 모의한 공정모델; 상기 공정모델을 제어시스템의 HMI(Human Machine Interface)와 연계시키는 공정모델 연계부; 상기 HMI와의 데이터 연계를 활성화시키고, 상기 공정모델 연계부를 통해 상기 공정모델을 실행시켜 상기 제어시스템의 기능 검증을 위한 운전 조작을 입력받는 공정모델 관리부; 및 상기 공정모델 관리부에 의해 상기 공정모델이 실행된 후 HMI 통신을 통해 전달된 상기 공정모델 관리부의 운전 조작 신호를 상기 제어시스템의 CPU(Central Processing Unit)에 입력하고, 상기 운전 조작 신호에 따라 상기 CPU의 제어 연산으로 생성된 제어 명령을 상기 공정모델에 전달한 후, 상기 공정모델의 플랜트 공정을 모의한 결과를 상기 CPU에 전달하여 상기 제어시스템에 대한 기능 검증이 이루어지도록 하는 연계신호 처리부를 포함하는 것을 특징으로 한다. An apparatus for verifying plant control system function according to an aspect of the present invention includes: a process model simulating a plant process; A process model associating unit that associates the process model with an HMI (Human Machine Interface) of a control system; A process model manager for activating data linkage with the HMI and executing the process model through the process model interface to receive a drive operation for verifying the function of the control system; And a control unit for inputting a driving operation signal of the process model management unit transmitted through HMI communication to the CPU (Central Processing Unit) of the control system after the process model is executed by the process model management unit, And a linkage signal processor for transferring a control command generated by a control operation of the CPU to the process model and transmitting a simulation result of the plant process of the process model to the CPU so as to verify the function of the control system .

본 발명의 상기 HMI는 윈도우즈 기반의 상용 HMI인 것을 특징으로 한다. The HMI of the present invention is a Windows-based commercial HMI.

본 발명의 상기 공정모델 연계부는 상기 HMI에서 제공하는 툴킷을 이용하여 상기 공정모델을 상기 HMI와 연계시키는 것을 특징으로 한다. The process model interface unit of the present invention is characterized by associating the process model with the HMI using a toolkit provided by the HMI.

본 발명의 상기 공정모델 연계부는 상기 HMI에서 제공하는 범용 통신 연계 프로그램을 통해서 상기 공정모델을 상기 HMI와 연계시키는 것을 특징으로 한다. The process model linkage unit of the present invention is characterized by associating the process model with the HMI through a general communication linkage program provided by the HMI.

본 발명의 상기 제어시스템의 기능 검증은 상기 HMI의 데이터 연계 처리속도에 따라 선택되는 것을 특징으로 한다. The function verification of the control system of the present invention is characterized by being selected according to the data association processing speed of the HMI.

본 발명은 상기 공정모델 관리부의 운전 조작에 따라 모의 신호를 발생시켜 상기 제어시스템의 입출력부에 입력하는 신호 발생기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. The present invention is characterized by further comprising a signal generator for generating a simulation signal according to a driving operation of the process model management unit and inputting the simulated signal to an input / output unit of the control system.

본 발명의 상기 연계신호 처리부는 상기 신호 발생기에 의해 발생된 모의 신호를 상기 입출력부를 통해 입력받아 상기 CPU에 입력하는 것을 특징으로 한다. The cooperative signal processing unit of the present invention is characterized in that a simulated signal generated by the signal generator is input to the CPU through the input / output unit.

본 발명의 상기 신호 발생기는 기 설정된 시나리오에 따라 모의 신호를 발생시키는 것을 특징으로 한다. The signal generator of the present invention is characterized by generating a simulation signal according to a predetermined scenario.

본 발명의 다른 측면에 따른 플랜트 제어시스템 기능 검증 장치는 플랜트 공정을 모의한 공정모델; 상기 공정모델을 제어시스템의 HMI(Human Machine Interface)와 연계시키는 공정모델 연계부; 상기 HMI와의 데이터 연계를 활성화시키고, 상기 공정모델 연계부를 통해 상기 공정모델을 실행시켜 상기 제어시스템의 기능 검증을 위한 운전 조작을 입력받는 공정모델 관리부; 상기 공정모델 관리부의 운전 조작에 따라 모의 신호를 발생시켜 상기 제어시스템의 입출력부에 입력하는 신호 발생기; 및 상기 신호 발생기에 의해 발생된 모의 신호를 상기 입출력부를 통해 입력받아 상기 제어시스템의 CPU(Central Processing Unit)에 입력하여 상기 제어시스템에 대한 기능 검증이 이루어지도록 하는 연계신호 처리부를 포함하는 것을 특징으로 한다. According to another aspect of the present invention, a plant control system function verifying apparatus includes: a process model simulating a plant process; A process model associating unit that associates the process model with an HMI (Human Machine Interface) of a control system; A process model manager for activating data linkage with the HMI and executing the process model through the process model interface to receive a drive operation for verifying the function of the control system; A signal generator for generating a simulation signal according to a driving operation of the process model management unit and inputting the simulated signal to an input / output unit of the control system; And a linkage signal processor for receiving a simulation signal generated by the signal generator through the input / output unit and inputting the simulation signal to a central processing unit (CPU) of the control system to perform function verification of the control system. do.

본 발명의 상기 신호 발생기는 기 설정된 입출력 신호 발생 시나리오에 따라 모의 신호를 발생시키는 것을 특징으로 한다. The signal generator of the present invention is characterized by generating a simulation signal according to a preset input / output signal generation scenario.

본 발명의 일 측면에 따른 플랜트 제어시스템 기능 검증 장치는 플랜트 공정을 모의한 공정모델을 제어시스템의 HMI와 연계하고 시나리오에 따라 동작하는 신호 발생기를 제어시스템과 연결하여 제어시스템에 대한 다양한 기능 검증을 수행할 수 있도록 한다. The plant control system function verifying apparatus according to one aspect of the present invention associates a process model simulating the plant process with the HMI of the control system and connects the signal generator operating according to the scenario with the control system to verify various functions of the control system To be performed.

본 발명의 다른 측면에 따른 플랜트 제어시스템 기능 검증 장치는 플랜트 공정을 모의한 공정모델이 제어시스템의 HMI와 연계되므로, 제어시스템과의 데이터 연계가 간단하게 이루어질 수 있고, 제어시스템의 기능 검증을 위해 사전 준비에 필요한 비용과 시간이 절감된다.The plant control system function verifying apparatus according to another aspect of the present invention has a process model simulating the plant process linked with the HMI of the control system, so that the data linkage with the control system can be simplified and the function verification of the control system The cost and time required for the preliminary preparation are saved.

본 발명의 또 다른 측면에 따른 플랜트 제어시스템 기능 검증 장치는 시나리오에 따라 동작하는 신호 발생기를 제어시스템의 입출력부와 연결되므로, 빠른 공정에 대한 기능 검증을 수행할 수 있다. The plant control system function verifying apparatus according to another aspect of the present invention can perform functional verification for a fast process because the signal generator operating according to the scenario is connected to the input / output unit of the control system.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 플랜트 제어시스템 기능 검증 장치의 블럭 구성도이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 플랜트 제어시스템 기능 검증 과정을 도시한 순서도이다. 1 is a block diagram of a plant control system function verifying apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart illustrating a process of verifying a function of a plant control system according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 플랜트 제어시스템 기능 검증 장치를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 이용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a plant control system function verifying apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In this process, the thicknesses of the lines and the sizes of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation. Further, the terms described below are defined in consideration of the functions of the present invention, which may vary depending on the user, the intention or custom of the operator. Therefore, definitions of these terms should be made based on the contents throughout this specification.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 플랜트 제어시스템 기능 검증 장치의 블럭 구성도이고, 도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 플랜트 제어시스템 기능 검증 과정을 도시한 순서도이다. FIG. 1 is a block diagram of a plant control system function verification apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a flowchart illustrating a plant control system function verification process according to an embodiment of the present invention.

도 1 및 도 2 를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 플랜트 제어시스템 기능 검증 장치는 공정모델(110), 공정모델 연계부(130), 공정모델 관리부(120), 신호 발생기(30) 및 연계신호 처리부(210)를 포함한다. 1 and 2, a plant control system function verifying apparatus according to an embodiment of the present invention includes a process model 110, a process model linking unit 130, a process model managing unit 120, a signal generator 30, And a linkage signal processing unit 210.

본 발명의 일 실시예에 따른 플랜트 제어시스템 기능 검증 장치는 공정모델(110)을 윈도우즈 기반의 HMI(Human Machine Interface)와 연계하도록 하고, 데이터 연계 처리속도에 따라 모의 신호를 발생시켜 제어시스템을 검증한다. The plant control system function verifying apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention allows the process model 110 to be linked with a Windows-based HMI (Human Machine Interface), generates a simulated signal according to the data link processing speed, do.

통상적으로, HMI(100)는 범용 통신(OPC 등) 연계 및 윈도우즈 기반 데이터 연계를 위한 여러 가지 솔루션을 제공한다. 공정모델(110)은 해당 솔루션을 사용하여 프로그램 언어 C 혹은 전용 개발 패키지로 구현된 공정모델(110)과 HMI(100)간의 데이터를 연계하도록 구성될 수 있다. Typically, the HMI 100 provides several solutions for universal communications (OPC, etc.) connectivity and Windows based data association. The process model 110 may be configured to associate data between the process model 110 implemented in a programming language C or a dedicated development package and the HMI 100 using the solution.

이에, 공정모델(110), 공정모델 연계부(130) 및 공정모델 관리부(120)는 제어시스템(10)과 별개로 설치되는 것이 아니라, 제어시스템(10)의 HMI(100)과 연계되어 HMI(100) 내부에 설치되고, 연계신호 처리부(210)는 CPU(200)에 설치된다. Accordingly, the process model 110, the process model linking unit 130, and the process model managing unit 120 are not installed separately from the control system 10, but are connected to the HMI 100 of the control system 10, And the linkage signal processing unit 210 is installed in the CPU 200. [

이는 HMI(100)가 윈도우즈 기반의 상용 HMI(100)인 경우, 사용자 개발 프로그램이 HMI(100)와 연계되어 실행될 수 있도록 툴킷을 제공하거나 OPC 연계 프로그램을 제공하는데, 이러한 툴킷이나 OPC 연계 프로그램을 이용하여 공정모델(110)이 HMI(100)와 연계될 수 있기 때문이다. This provides a toolkit or an OPC linkage program in which a user development program can be executed in association with the HMI 100 when the HMI 100 is a Windows-based commercial HMI 100, and can use such a toolkit or an OPC linkage program So that the process model 110 can be associated with the HMI 100.

여기서, 제어시스템(10)은 플랜트에 대한 감시 및 운전 기능을 수행하는 것으로써, 본 발명의 일 실시예에 따른 플랜트 제어시스템 기능 검증 장치의 검증 대상이 된다. 제어시스템(10)에 대해서는 간단히 설명한다. Here, the control system 10 performs the monitoring and operation functions for the plant, and thus is the verification target of the plant control system function verifying apparatus according to the embodiment of the present invention. The control system 10 will be briefly described.

제어시스템(10)은 HMI(100), CPU(Central Processing)(200) 및 입출력부(300)를 포함한다. The control system 10 includes an HMI 100, a central processing unit (CPU) 200, and an input / output unit 300.

HMI(100)는 윈도우즈 기반의 그래픽에 의한 제어시스템(10)의 운전 감시 및 조작 기능을 제공한다. The HMI 100 provides operation monitoring and manipulation functions of the control system 10 by means of a Windows-based graphic.

CPU(200)는 실시간 운영체제 기반의 제어 연산 기능을 수행한다. CPU(200)의 실행주기는 제어 대상에 따라 다르게 적용될 수 있다. 발전 플랜트의 경우 보일러제어 계통은 200~250msec로 설정되고, 터빈제어 계통은 50~200msec(보호 등 특수제어 계통은 50msec 이하)로 설정되어 운용된다. The CPU 200 performs a control operation function based on a real-time operating system. The execution cycle of the CPU 200 can be applied differently depending on the object to be controlled. For the power plant, the boiler control system is set to 200 to 250 msec, and the turbine control system is set to 50 to 200 msec (50 msec or less for special control system such as protection).

입출력부(300)는 플랜트 실제 공정 및 현장 기기(20)로부터 신호를 입력받아 CPU(200)로 전달하거나 CPU(200)의 연산 결과값을 현장 기기로 전달한다. 그러나, 본 실시예에서는 플랜트 실제 공정 및 현장 기기(20)와 연결될 뿐만 아니라, CPU(200) 및 후술한 신호 발생기(30)와도 선택적으로 연결되어 각종 신호를 입출력한다. The input / output unit 300 receives a signal from the plant process and the field device 20 and transfers the signal to the CPU 200 or the operation result of the CPU 200 to the field device. However, in this embodiment, not only is it connected to the actual process of the plant and the field device 20, but also selectively connected to the CPU 200 and the signal generator 30 to input / output various signals.

먼저, 공정모델(110)은 플랜트 공정을 모의한다. 공정모델(110)은 일반적으로 프로그램 언어 C 혹은 전용 개발 패키지로 구현되는데, 이 프로그램 언어 C 및 전용 개발 패키지는 HMI(100)와 데이터통신 연계가 가능하게 구성될 수 있다. First, the process model 110 simulates the plant process. The process model 110 is typically implemented as a programming language C or a dedicated development package, which can be configured to be in data communication association with the HMI 100.

일반적인 윈도우즈 기반의 상용 HMI(100)는 사용자 개발 프로그램과 연계되어 실행될 수 있도록 툴킷이 제공되거나 OPC 연계 프로그램을 제공한다. 이에 공정모델(110)이 HMI(100)와 연계될 수 있게 된다. A typical Windows-based commercial HMI 100 provides a toolkit or an OPC linkage program that can be executed in conjunction with a user development program. So that the process model 110 can be associated with the HMI 100.

공정모델 연계부(130)는 공정모델(110)을 제어시스템(10)의 HMI(100)와 연계시킨다. The process model interface 130 associates the process model 110 with the HMI 100 of the control system 10.

공정모델(110)이 프로그램 언어 C로 구현된 경우, 공정모델 연계부(130)는 HMI(iFix, Intouch 등)(100)에서 제공하는 툴킷을 사용하여 공정모델(110)의 C 코드를 툴킷 환경에 적합하도록 변환되어 구현되거나, 공정모델(110)의 C 코드를 윈도우즈 기반의 DLL(Dynamic Linking Library)로 변환하여 HMI(100)에서 관련 함수를 호출하여 구현될 수도 있다. When the process model 110 is implemented in the programming language C, the process model interface 130 connects the C code of the process model 110 to the toolkit environment 100 using a toolkit provided by the HMI (iFix, Intouch, etc.) Or may be implemented by converting the C code of the process model 110 into a DLL (Dynamic Linking Library) based on Windows and calling a related function in the HMI 100.

공정모델(110)이 전용 개발 패키지(3KeyMaster, Pro-Trax, 등)로 구현된 경우, 공정모델 연계부(130)는 HMI(100)와 개발 패키지 간에 OPC 연계를 위한 통신 드라이버를 통해서도 구현될 수 있다. When the process model 110 is implemented as a dedicated development package (3KeyMaster, Pro-Trax, etc.), the process model linkage unit 130 can be implemented through a communication driver for OPC linkage between the HMI 100 and the development package have.

이와 같이, 공정모델 연계부(130)에 의해 공정모델(110)이 제어시스템(10)의 HMI(100)와 연계되면, 제어시스템(10)의 HMI(100)의 데이터베이스(HMI DB)를 사용하여 공정모델(110)의 데이터를 제어시스템(10)의 CPU(200)가 사용할 수 있게 된다.As described above, when the process model 110 is associated with the HMI 100 of the control system 10 by the process model linking unit 130, the database (HMI DB) of the HMI 100 of the control system 10 is used So that the CPU 200 of the control system 10 can use the data of the process model 110.

공정모델 관리부(120)는 제어시스템(10)의 검증을 위해 공정모델(110) 및 신호 발생기(30)를 관리 및 제어한다. The process model management unit 120 manages and controls the process model 110 and the signal generator 30 for verification of the control system 10.

먼저 공정모델 관리부(120)는 공정모델(110)을 실행 또는 정지시키고, 공정모델(110)이 HMI(100)와 데이터 연계가 활성화되도록 함으로써, 제어시스템(10)의 CPU(200)가 HMI(100)의 데이터베이스를 사용하여 공정모델(110)의 데이터를 사용할 수 있게 된다. The process model management unit 120 first executes or stops the process model 110 and causes the process model 110 to activate the data association with the HMI 100 so that the CPU 200 of the control system 10 executes the HMI 100 can be used to use the data of the process model 110.

또한 공정모델 관리부(120)는 제어시스템(10)의 기능 검증 중에 신호 발생기(30)로 미리 정의된 입출력 신호 발생 시나리오에 따라 정해진 신호의 파형을 발생시킨다. Also, the process model management unit 120 generates a waveform of a predetermined signal in accordance with an input / output signal generation scenario defined in advance by the signal generator 30 during function verification of the control system 10. [

또한, 공정모델 관리부(120)는 제어시스템(10)에 대한 기능 검증 중에 신호 발생기(30)에 기 설정된 입출력 신호 발생 시나리오에 따라 모의 신호를 발생시키도록 한다. Also, the process model management unit 120 causes the signal generator 30 to generate a simulation signal according to a predetermined input / output signal generation scenario during functional verification of the control system 10.

연계신호 처리부(210)는 제어시스템(10)에 대한 기능 검증이 시작되면 HMI 통신을 통해 공정모델 신호를 받아 CPU(200)에 입력하여 CPU(200)의 제어 연산 기능이 수행되도록 한다. When the functional verification of the control system 10 is started, the linkage signal processing unit 210 receives the process model signal through the HMI communication and inputs the process model signal to the CPU 200 so that the control operation function of the CPU 200 is performed.

즉, 연계신호 처리부(210)는 공정모델 관리부(120)에 의해 공정모델(110)이 실행된 후 HMI 통신을 통해 전달된 공정모델 관리부(120)의 운전 조작 신호를 제어시스템(10)의 CPU(200)에 입력한다. 이 경우, CPU(200)는 입력된 운전 조작 신호에 따라 제어 연산 기능을 수행한다. That is, after the process model 110 is executed by the process model management unit 120, the linkage signal processing unit 210 transmits a driving operation signal of the process model management unit 120, which is delivered via the HMI communication, (200). In this case, the CPU 200 performs a control calculation function in accordance with the inputted operation operation signal.

이에, 연계신호 처리부(210)는 CPU(200)의 연산 결과로 생성된 제어 명령을 HMI 통신을 통해 공정모델(110)에 전달하고, 이후 공정모델(110)의 플랜트 공정을 모의한 결과를 CPU(200)에 전달하여 제어시스템(10)에 대한 기능 검증이 이루어지도록 한다. The linkage signal processing unit 210 transfers the control command generated as a result of the operation of the CPU 200 to the process model 110 through the HMI communication and then outputs the simulation result of the plant process of the process model 110 to the CPU To the control system (200) so that the function verification of the control system (10) is performed.

예를 들어, 공정모델 관리부(120)에 의해 공정모델(110)이 실행(Run)되면, HMI(100)에서 운전조작을 하여 기능검증을 시작한다. For example, when the process model 110 is executed by the process model management unit 120, the HMI 100 carries out a driving operation to start the function verification.

또한, HMI(100)에서 터빈승속 조작되면, 해당 터빈승속 조작은 HMI 통신을 통해 전달되어 연계신호 처리부(210)에 의해 CPU(200)에 전달되고, CPU(200)는 밸브개도 요구값을 연산한다. When the turbine speed increase operation is performed in the HMI 100, the turbine speed increase operation is transmitted through the HMI communication and is transmitted to the CPU 200 by the linkage signal processing unit 210. The CPU 200 calculates the valve opening request value do.

이에, 밸브개도 요구값은 연계신호 처리부(210)에 의해 HMI(100)를 통해 공정모델(110)로 전달되고, 공정모델(110)은 해당 밸브개도 요구값에 따라 밸브개도를 변경함으로써 터빈속도가 증가된다.The valve opening degree request value is transmitted to the process model 110 via the HMI 100 by the linkage signal processing unit 210 and the process model 110 changes the valve opening degree according to the valve opening request value, Is increased.

이후, 공정모델(110)에서 연산된 밸브개도 및 터빈속도 등의 값은 HMI(100)를 통해 연계신호 처리부(210)에 전달되고, 연계신호 처리부(210)는 이들 밸브개도 및 터빈속도 등의 값을 CPU(200)에 입력한다. 이에 따라, CPU(200)가 해당 밸브개도 및 터빈속도 등의 값을 다시 연산하여 제어기능을 수행한다. The values of the valve opening and the turbine speed calculated in the process model 110 are transmitted to the interlocking signal processing unit 210 through the HMI 100 and the interlocking signal processing unit 210 outputs the values of the valve opening and the turbine speed And inputs the value to the CPU 200. Accordingly, the CPU 200 calculates the valve opening degree and the turbine speed again to perform the control function.

한편, 상기한 실시예에서 OPC 등을 사용하는 HMI(100)의 데이터 연계 처리속도는 일반적으로 100msec 정도이다. Meanwhile, in the above embodiment, the data link processing speed of the HMI 100 using OPC or the like is generally about 100 msec.

따라서, 공정모델(110)을 기반으로 하는 방식(신호 발생기(30)를 사용하지 않는 방식)은 제어 연산속도가 HMI(100)의 데이터 연계 처리속도보다 느린 공정에 대해서는 충분히 검증 가능하다. Therefore, a method based on the process model 110 (a method that does not use the signal generator 30) is sufficiently verifiable for a process in which the control operation speed is slower than the data association process speed of the HMI 100.

예를 들어 발전 플랜트에 있어서, 공정모델(110)을 기반으로 하는 방식(신호 발생기(30)를 사용하지 않는 방식)은 보일러제어 계통과 터빈제어의 느린 계통의 검증에는 사용 가능하므로 일반적인 제어기능 검증에 충분히 사용 가능하다. For example, in a power plant, a method based on process model 110 (a method that does not use signal generator 30) can be used to verify a slow system of boiler control system and turbine control, Can be used sufficiently.

그러나, 발전 플랜트에 있어서 터빈제어의 일부 보호계통 기능 검증에는 50msec 이하의 매우 빠른 데이터 연계가 필요한데, HMI(100)의 데이터 연계 처리속도가 100msec 정도인 공정모델(110)을 기반으로 하는 방식(신호 발생기(30)를 사용하지 않는 방식)은 부적합하다. However, in order to verify the function of the partial protection system of the turbine control in the power generation plant, very fast data linking of 50 msec or less is required. In the case of a method based on the process model 110 in which the data linkage processing speed of the HMI 100 is about 100 msec A method not using the generator 30) is not suitable.

즉, 시험이 시작되고 난 이후에 빠른 속도로 변하는 전기적 입력신호에 대해 제어시스템(10)이 어떻게 동작하는가를 확인하기 위해서, 별도의 신호 발생기(30)를 이용할 수 있다. That is, a separate signal generator 30 may be used to verify how the control system 10 operates for an electrical input signal that changes rapidly at the start of the test.

신호 발생기(30)는 제어시스템(10)과 별개로 설치되며 제어시스템(10)의 입출력부(300)와 연결되어 상기한 공정모델 관리부(120)로부터 입력된 시나리오에 따라 모의 신호를 발생시켜 입출력부(300)에 입력한다. The signal generator 30 is installed separately from the control system 10 and connected to the input / output unit 300 of the control system 10 to generate a simulation signal according to the scenario inputted from the process model management unit 120, (300).

신호 발생기(30)에 의해 모의 신호가 발생되면, 입출력부(300)는 해당 모의 신호를 CPU(200)에 입력하고, CPU(200)는 해당 모의 신호에 따라 제어 연산하여 제어명령을 수행한다. When a simulated signal is generated by the signal generator 30, the input / output unit 300 inputs the simulated signal to the CPU 200, and the CPU 200 performs a control operation according to the simulated signal to execute a control command.

이하 본 발명의 일 실시예에 따른 플랜트 제어시스템 기능 검증 장치를 이용한 실제 검증 사례를 설명한다. Hereinafter, an actual verification example using the plant control system function verification apparatus according to an embodiment of the present invention will be described.

먼저, 상대적으로 느린 공정에 해당하는 터빈제어시스템(10)의 MW(MegaWatt) 제어 기능을 신호 발생기(30)를 사용하지 않고 검증하는 방법이다. First, the MW (MegaWatt) control function of the turbine control system 10 corresponding to a relatively slow process is verified without using the signal generator 30. FIG.

제어시스템(10)이 정상적으로 동작하고, 공정모델 연계부(130), 공정모델 관리부(120) 및 연계신호 처리부(210)가 정상적으로 동작하고 이들의 신호 연계가 정상 동작하는 상태에서, HMI(100)의 공정모델 관리부(120)를 통해 MW 설정값이 입력되면, HMI 통신을 통해 연계신호 처리부(210)에 입력되고, 연계신호 처리부(210)는 해당 MW 설정값을 CPU(200)에 입력한다. The HMI 100 is operated in a state in which the control system 10 operates normally and the process model coupling unit 130, the process model management unit 120 and the linkage signal processing unit 210 operate normally and their signal connections operate normally. The MW set value is input to the link signal processor 210 via the HMI communication and the link signal processor 210 inputs the MW set value to the CPU 200. [

CPU(200)는 MW 설정값에 따라 제어 연산을 수행하여 제어밸브 개도 요구값을 결정한다. The CPU 200 performs a control operation according to the MW set value to determine the control valve opening demand value.

연계신호 처리부(210)는 해당 제어밸브 개도 요구값을 HMI 통신을 통해 공정모델(110)로 전달한다. The linkage signal processing unit 210 transmits the control valve opening degree request value to the process model 110 via HMI communication.

공정모델(110)은 새로운 제어밸브 개도 요구값으로 공정모델(110)을 재연산하여 현재의 MW값 등을 계산하고, 연산된 MW값은 역순으로 HMI(100)와 연계신호 처리부(210)를 통해 CPU(200)로 전달되어 실제와 같은 시험환경을 제공한다. 이러한 과정으로 제어기능이 정상으로 동작되는가를 확인할 수 있게 된다. The process model 110 calculates the current MW value and the like by recalculating the process model 110 with a new control valve opening request value and outputs the calculated MW value to the HMI 100 and the linkage signal processing unit 210 in the reverse order To the CPU 200 to provide an actual test environment. In this way, it is possible to confirm whether the control function operates normally.

다음은 상대적으로 빠른 공정의 제어시스템(10)의 PLU(Power Load Unbalance) 기능을 신호 발생기(30)를 사용하여 검증하는 과정이다. The following is a process of verifying the PLU (Power Load Unbalance) function of the control system 10 with a relatively fast process using the signal generator 30. [

정상운전중에 터빈의 보호 기능중 하나인 PLU 기능 시험을 위해서는 10msec 이내의 짧은 시간에 발전기 전류신호의 변화율을 제어시스템(10)에서 인식하여 제어동작을 하여야 한다. 이는 10msec 이내의 신호변화로써, HMI(100) 연계로는 모의할 수 없으므로 신호 발생기(30)를 사용하여 시험할 수 있다. In order to test the PLU function, which is one of the protection functions of the turbine during normal operation, the control system 10 must recognize the rate of change of the generator current signal within a short time of 10 msec. This can be tested using the signal generator 30 since signal changes within 10 msec can not be simulated by the HMI 100 interface.

정상운전 상태에서, 공정모델 관리부(120)를 통해 발전기 전류를 급감시키는 입출력 신호 발생 시나리오가 선택되면, 해당 입출력 신호 발생 시나리오는 CPU(200)와 입출력부(300)를 거쳐 신호 발생기(30)에 전달된다. Output signal generation scenario for reducing the generator current through the process model management unit 120 is selected in the normal operation state, the input / output signal generation scenario is transmitted to the signal generator 30 via the CPU 200 and the input / output unit 300 .

신호 발생기(30)는 해당 입출력 신호 발생 시나리오에 따라 발전기 전류 모의 신호를 발생하고, 해당 발전기 전류 모의 신호는 입출력부(300)를 통해 입력된다. The signal generator 30 generates a generator current simulation signal according to the input / output signal generation scenario, and the generator current simulation signal is input through the input / output unit 300.

연계신호 처리부(210)는 입출력부(300)를 통해 입력된 발전기 전류 모의 신호를 CPU(200)에 입력한다. The combined signal processing unit 210 inputs the generator current simulation signal input through the input / output unit 300 to the CPU 200. [

CPU(200)는 발전기 전류 모의 신호에 따라 발전기 전류의 변화율을 계산하여 동작조건이 만족하는지를 확인하고, 동작 조건이 만족하면 입출력부(300)를 통해 플랜트 실제 공정 및 현장 기기(20)로 해당 제어밸브를 닫으라는 명령을 전달한다. 이러한 과정을 통해 제어 기능이 정상적으로 동작하는지를 확인할 수 있게 된다. The CPU 200 calculates the rate of change of the generator current according to the generator current simulation signal and confirms whether the operating condition is satisfied. If the operating condition is satisfied, the CPU 200 controls the actual process of the plant and the corresponding control Command to close the valve. Through this process, it is possible to check whether the control function operates normally.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 플랜트 제어시스템 기능 검증 장치는 플랜트 공정을 모의한 공정모델을 제어시스템의 HMI와 연계하고 시나리오에 따라 동작하는 신호 발생기를 제어시스템과 연결하여 제어시스템에 대한 다양한 기능 검증을 수행할 수 있도록 한다. As described above, the plant control system function verifying apparatus according to an embodiment of the present invention can connect the process model simulating the plant process with the HMI of the control system, and connect the signal generator operating according to the scenario to the control system, So that various functional verification can be performed.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 플랜트 제어시스템 기능 검증 장치는 플랜트 공정을 모의한 공정모델이 제어시스템의 HMI와 연계되므로, 제어시스템과의 데이터 연계가 간단하게 이루어질 수 있고, 제어시스템의 기능 검증을 위해 사전 준비에 필요한 비용과 시간이 절감된다.In addition, since the process model simulating the plant process is linked to the HMI of the control system according to the embodiment of the present invention, the data linkage with the control system can be simplified and the function of the control system The cost and time required for preliminary preparation for verification are reduced.

게다가, 본 발명의 일 실시예에 따른 플랜트 제어시스템 기능 검증 장치는 시나리오에 따라 동작하는 신호 발생기를 제어시스템의 입출력부와 연결되므로, 빠른 공정에 대한 기능 검증을 수행할 수 있다.In addition, the plant control system function verifying apparatus according to an embodiment of the present invention can perform function verification for a fast process because the signal generator operating according to the scenario is connected to the input / output unit of the control system.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of limitation, I will understand. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the following claims.

10: 제어시스템
20: 플랜트 실제 공정 및 현장 기기
30: 신호 발생기
100: HMI
110: 공정모델
120: 공정모델 관리부
130: 공정모델 연계부
200: CPU
210: 연계신호 처리부
300: 입출력부 10: Control system
20: Plant Actual Process and Field Instruments
30: Signal generator
100: HMI
110: Process model
120: process model manager
130: process model linkage
200: CPU
210:
300: input / output unit

Claims (10)

플랜트 공정을 모의한 공정모델;
상기 공정모델을 제어시스템의 HMI(Human Machine Interface)와 연계시키는 공정모델 연계부;
상기 HMI와의 데이터 연계를 활성화시키고, 상기 공정모델 연계부를 통해 상기 공정모델을 실행시켜 상기 제어시스템의 기능 검증을 위한 운전 조작을 입력받는 공정모델 관리부; 및
상기 공정모델 관리부에 의해 상기 공정모델이 실행된 후 HMI 통신을 통해 전달된 상기 공정모델 관리부의 운전 조작 신호를 상기 제어시스템의 CPU(Central Processing Unit)에 입력하고, 상기 운전 조작 신호에 따라 상기 CPU의 제어 연산으로 생성된 제어 명령을 상기 공정모델에 전달한 후, 상기 공정모델의 플랜트 공정을 모의한 결과를 상기 CPU에 전달하여 상기 제어시스템에 대한 기능 검증이 이루어지도록 하는 연계신호 처리부를 포함하는 플랜트 제어시스템 기능 검증 장치.
Process models simulating plant processes;
A process model associating unit that associates the process model with an HMI (Human Machine Interface) of a control system;
A process model manager for activating data linkage with the HMI and executing the process model through the process model interface to receive a drive operation for verifying the function of the control system; And
Wherein the process model management unit executes the process model and then inputs a drive operation signal of the process model management unit transferred through the HMI communication to a central processing unit (CPU) of the control system, And transmitting the control command generated by the control operation of the control model to the process model and transmitting the result of simulating the plant process of the process model to the CPU so that the function verification of the control system is performed. Control system function verification device.
제 1 항에 있어서, 상기 HMI는 윈도우즈 기반의 상용 HMI인 것을 특징으로 하는 플랜트 제어시스템 기능 검증 장치.
The plant control system function verifier according to claim 1, wherein the HMI is a Windows-based commercial HMI.
제 2 항에 있어서, 상기 공정모델 연계부는 상기 HMI에서 제공하는 툴킷을 이용하여 상기 공정모델을 상기 HMI와 연계시키는 것을 특징으로 하는 플랜트 제어시스템 기능 검증 장치.
3. The plant control system function verifying apparatus according to claim 2, wherein the process model coupling unit associates the process model with the HMI using a toolkit provided by the HMI.
제 2 항에 있어서, 상기 공정모델 연계부는 상기 HMI에서 제공하는 범용 통신 연계 프로그램을 통해서 상기 공정모델을 상기 HMI와 연계시키는 것을 특징으로 하는 플랜트 제어시스템 기능 검증 장치.
The plant control system function verifying apparatus according to claim 2, wherein the process model linking unit associates the process model with the HMI through a general communication linkage program provided by the HMI.
제 1 항에 있어서, 상기 제어시스템의 기능 검증은 상기 HMI의 데이터 연계 처리속도에 따라 선택되는 것을 특징으로 하는 플랜트 제어시스템 기능 검증 장치.
The plant control system function verifying apparatus according to claim 1, wherein the function verification of the control system is selected according to the data association processing speed of the HMI.
제 1 항에 있어서, 상기 공정모델 관리부의 운전 조작에 따라 모의 신호를 발생시켜 상기 제어시스템의 입출력부에 입력하는 신호 발생기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플랜트 제어시스템 기능 검증 장치.
The plant control system function verifying apparatus according to claim 1, further comprising: a signal generator for generating a simulation signal according to a driving operation of the process model management unit and inputting the simulated signal to an input / output unit of the control system.
제 6 항에 있어서, 상기 연계신호 처리부는 상기 신호 발생기에 의해 발생된 모의 신호를 상기 입출력부를 통해 입력받아 상기 CPU에 입력하는 것을 특징으로 하는 플랜트 제어시스템 기능 검증 장치.
7. The plant control system function verifying apparatus according to claim 6, wherein the linkage signal processor receives the simulated signal generated by the signal generator through the input / output unit and inputs the simulated signal to the CPU.
제 6 항에 있어서, 상기 신호 발생기는 기 설정된 시나리오에 따라 모의 신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 플랜트 제어시스템 기능 검증 장치.
The plant control system function verifying apparatus according to claim 6, wherein the signal generator generates a simulation signal according to a predetermined scenario.
플랜트 공정을 모의한 공정모델;
상기 공정모델을 제어시스템의 HMI(Human Machine Interface)와 연계시키는 공정모델 연계부;
상기 HMI와의 데이터 연계를 활성화시키고, 상기 공정모델 연계부를 통해 상기 공정모델을 실행시켜 상기 제어시스템의 기능 검증을 위한 운전 조작을 입력받는 공정모델 관리부;
상기 공정모델 관리부의 운전 조작에 따라 모의 신호를 발생시켜 상기 제어시스템의 입출력부에 입력하는 신호 발생기; 및
상기 신호 발생기에 의해 발생된 모의 신호를 상기 입출력부를 통해 입력받아 상기 제어시스템의 CPU(Central Processing Unit)에 입력하여 상기 제어시스템에 대한 기능 검증이 이루어지도록 하는 연계신호 처리부를 포함하는 플랜트 제어시스템 기능 검증 장치.
Process models simulating plant processes;
A process model associating unit that associates the process model with an HMI (Human Machine Interface) of a control system;
A process model manager for activating data linkage with the HMI and executing the process model through the process model interface to receive a drive operation for verifying the function of the control system;
A signal generator for generating a simulation signal according to a driving operation of the process model management unit and inputting the simulated signal to an input / output unit of the control system; And
And a linkage signal processor for receiving a simulated signal generated by the signal generator through the input / output unit and inputting the simulated signal to a central processing unit (CPU) of the control system to perform function verification of the control system. Verification device.
제 9 항에 있어서, 상기 신호 발생기는 기 설정된 입출력 신호 발생 시나리오에 따라 모의 신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 플랜트 제어시스템 기능 검증 장치.
10. The plant control system function verifying apparatus according to claim 9, wherein the signal generator generates a simulation signal according to a preset input / output signal generation scenario.
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