MXPA01009656A - Carro simulador. - Google Patents

Abstract

Un sistema de prueba (10) se acopla a un sistema de control (20) de una manera que permita que el sistema de pruebas se comunique y que accione al sistema de control para enviar y recibir señales tanto como por medio del canal de comunicacion del controlador-I/O (160) como mediante a traves de los conectores de campo I/O (225). El sistema de pruebas (10) se utiliza tanto para simular una instalacion a ser controlada como para monitorear, validar, y/o modificar el estado interno del controlador del sistema de control y posiblemente de la interfaz I/O del sistema de control (220). La simulacion de las instalaciones, se logra al simular los dispositivos I/O a los cuales el sistema de control (20) se acopla (y, por lo tanto, los procesos de instalacion) cuando se instala en el ambiente operacional. Ademas de los dispositivos de simulacion I/O, el sistema de pruebas (10) toma la ventaja del hecho de que varias interfases I/O y controladores que se utilizan comunmente, son capaces de comunicacion con otros dispositivos al utilizar esta habilidad de comunicacion para proporcionar instrucciones obtener informacion de los controlador(es) I/O interface(s) del sistema de control.

Description

CARRO SIMULADOR Campo de la Invención El campo de la invención son sistemas simuladores y de prueba.

.Antecedentes de la Invención Los sistemas de control que incorporan PLC (Controladores Lógicos Programables) y DCS (Sistemas de Control Distribuido) se utilizan frecuentemente para controlar procesos del mundo real al aceptar entradas de datos que se originan típicamente de sensores tales como, entre otros, aquellos que se utilizan para percibir la temperatura, el flujo, los niveles, la radiación, la luz, el movimiento y la presión, y aquellos que se utilizan para generar salidas de datos que se utilizan para accionar los actuadores tal como los dispositivos hidráulicos, válvulas, REF: 133038 luces, y motores. Los sistemas de control pueden normalmente observarse por tener un componente de control y un componente de interfaz, con uno o ambos de estos componentes teniendo componentes tanto de equipos físicos de computadora como de programas y sistemas de programación de cómputo. Por lo tanto, un dispositivo basado en PLC puede utilizar un PLC digital que tiene programas y sistemas de programación de cómputo incorporados a manera del componente de control (el "controlador") , con un componente de interfaz (la * interfaz I/O") (a) aceptar señales de los sensores y convertirlas en un formato aceptable para el PLC, y (b) aceptar salidas de datos del PLC y convertirlas a señales adecuadas como entradas de datos para los actuadores. En estos sistemas, el controlador y la interfaz I/O normalmente se conectan por una o más vias (el "canal de comunicaciones del controlador-I/O" ) para permitir la comunicación y las señales de control que pasen entre el controlador y la interfaz I/O. De manera similar, la interfaz I/O es, después de que el sistema de control se instala en su ambiente operativo, conectada por medio de una o más vias eléctricas ("cableado de campo") a los componentes de los cuales el . sistema de control recibe sus entradas de datos, y a los componentes de los cuales el sistema de control dirige sus salidas de datos, estando la interfaz 1/0 proporcionada con una diversidad de conectores ("conectores de campo I/O" ) que facilitan la conexión de la interfaz 1/0 con el cableado de campo. Varios sistemas de control también incorporan un componente de interfaz máquina-humano (HMI) que comprende un equipo fisico de computadora y/o programas de sistemas lógicos de programación de cómputo para facilitar la interacción del operador con el sistema de control. Aunque se conocen métodos y dispositivos para probar los sistemas de control, estos generalmente tienen fuerzas y debilidades individuales que los hacen más apropiados en algunas situaciones y menos apropiados en otras. Por lo tanto, existe una necesidad continua para métodos y aparatos mejorados para las pruebas de los sistemas de control .

Breve Descripción de la Invención Se proporcionan métodos y aparatos que permiten que los sistemas de control puedan probarse. Específicamente, un sistema de pruebas se acopla a un sistema de control de una manera que le permita al sistema de pruebas comunicarse con y accionar al sistema de control al enviar y recibir señales tanto por medio del canal de comunicaciones del controlador-I/O como de los conectores de campo 1/0. En esencia, el sistema de pruebas se utiliza tanto para simular la instalación a ser controlada y monitorear, validar y/o modificar el estado interno del controlador del sistema de control y posiblemente la interfaz 1/0 del sistema de control. La simulación de instalaciones se logra al simular los dispositivos I/O a los cuales se acopla el sistema de control (y por lo tanto los procesos de la instalación) cuando se instalan en su ambiente operacional. Además de la simulación de los dispositivos I/O, el sistema de pruebas toma la ventaja del hecho de que varias interfaces 1/0 y controladores que se utilizan comúnmente son capaces de comunicación con otros dispositivos al utilizar esta habilidad de comunicaciones para proporcionar instrucciones u obtener información de los controladores y las interfaces I/O del sistema de control. Está contemplado que los métodos y aparatos descritos en la presente proporcionan un método efectivo para conectar un sistema de control a ser probado a dispositivos 1/0 simulados y para controlar y monitorear los dispositivos 1/0 simulados para asi producir la entrada de datos al sistema de control, para registrar las salidas de datos del sistema de control, y para comparar las salidas de datos registradas en contra de un valor esperado y registrar el resultado de la comparación para reportar las finalidades . También se contempla que los métodos y aparatos descritos en la presente proporcionen una metodología efectiva para inmigración de datos y análisis de los PLC/HMI (Controladores Lógicos Programables/Interfaz de Humano-Máquina) y DCS (Sistemas de Control Distribuidos) antes de entregarse al campo de acción. También está contemplado que los métodos y aparatos descritos en la presente proporcionen un mecanismo efectivo para validar la operación en un sistema de control una vez que se ha instalado en una instalación' a ser controlada. Los diversos objetivos, características, aspectos y ventajas de la presente invención serán más aparentes a partir de la siguiente descripción detallada de las modalidades preferidas de la invención, junto con las Figuras acompañantes en las cuales los números representan componentes similares.

Breve . Descripción de las Figuras La Figura 1 es una vista esquemática de un carro simulador que ejemplifica la invención. La Figura 2 es una vista esquemática alternativa del carro simulador de la Figura 1. La Figura 3 es una vista esquemática de un simulador acoplado a un sistema de control de una instalación. La Figura 4A es un diagrama de un diseño preferido para los componentes en un primer lado del simulador basado en el carro. La Figura 4B es un diagrama del diseño preferido para los componentes en un segundo lado del simulador de la Figura 4A. La Figura 5A es un diagrama de cableado que ilustra un método preferido de interconexión para los componentes del simulador de la Figura 4A. La Figura 5B es un diagrama de cableado que ilustra un método preferido de interconexión para los componentes del simulador de la Figura 4B.

La Figura 6 es un diagrama de un esquema preferido para los componentes en un simulador basado en "un portafolios" . La Figura 7 es una captura de la pantalla de una pantalla de un HIM simulador en donde a un operador se le indica por medio de un mensaje guia de seleccionar cuál sección de la prueba se procede a ejecutar en la máquina. La Figura 8 es una captura en pantalla de una pantalla de HMI de simulación en donde a un operador se le indica seleccionar ya sea para proceder a una ejecución en máquina de una prueba en particular o un procedimiento completo de prueba. La Figura 9 es una captura en pantalla de una pantalla HMI de simulación en donde al operador se le indica llevar a cabo una primera prueba. La Figura 10 es una captura en pantalla de una pantalla HMI de simulación en donde al operador se le indica ingresar los resultados de la prueba de la Figura 9.

La Figura 11 es una captura de pantalla de una pantalla HMI de simulación en donde al operador se le indica llevar a cabo una segunda prueba.' La Figura 12 es un diagrama de una tabla de base de datos HMI de simulación. La Figura 13 es un diagrama de una tabla de base de datos HMI de simulación. La Figura 14 es un diagrama de una tabla de base de datos HMI de simulación. La Figura 15 es un diagrama de una tabla de base de datos HMI de simulación. La Figura 16 es un diagrama de una tabla de base de datos HMI de simulación. La Figura 17 es un diagrama de una tabla de base de datos HMI de simulación. La Figura 18 es un diagrama de una tabla de base de datos HMI de simulación. La Figura 19 es un diagrama de un primer método que ejemplifica la invención. La Figura 20 es un diagrama de un segundo método que ejemplifica la invención. La Figura 21 es un diagrama de un tercer método que ejemplifica la invención. La Figura 22 es un diagrama de un cuarto método que ejemplifica la invención.

La Figura 23 es un diagrama de un quinto método que ejemplifica la invención. La Figura 24 es un diagrama de un sexto método que ejemplifica la invención. La Figura 25 es un diagrama de un séptimo método que ejemplifica la invención.

Descripción Detallada de la Invención Refiriéndose a las Figuras 1-3, un sistema de prueba en un carro simulador ("SIMCart") 10 se acopla a un sistema de control a ser probado ("SC objetivo") 20. El SIMCart 10 incluye un bastidor rodante 110, módulos I/O de simulación 120, HMI-configurador 130, dispositivo de salida impresa 140, cableados preformados 150, conexiones 161 y 163 para el canal de comunicación 160. El SC objetivo 20 incluye un bastidor 210, interfaces 1/0 220, conectores I/O de campo 225, HMI 230, conexiones 261 y 263 para el canal de comunicación 160, y PLC 270. El SIMCart 10 utiliza cableados preformados 150 para enviar y recibir señales I/O hacia y desde interfaces I/O 220 para asi simular los dispositivos de entrada de datos/sensor 50 y los dispositivos de salida de datos/actuadores 40 que deben de conectarse por medio del cableado preformado 41 y 51 al SC objetivo 20 cuando se instala el SC objetivo 20. El SIMCart 10 utiliza el canal de comunicaciones 160 para obtener información de registros y estado de las interfaces I/O 220, HMI 130 y PLC 270. Al monitorear el estado interno de y el flujo de datos entre las interfaces I/O 220, HMI 130, y PLC 270, el SIMCart 10 es más capaz de aislar cualquier problema que pueda ocurrir en el SC objetivo 20 durante las pruebas como ocurre en un subsistema particular del SC objetivo 20. La manera en que se acopla el SIMCart 10 al SC objetivo 20 también permite que el SIMCart 10 analice varios canales 1/0 y/o subsistemas del CS objetivo 20 de manera simultánea. El SIMCart 10 se inicializa automáticamente al utilizar el canal de comunicaciones 160 para interrogar al SC objetivo 20 sobre la obtención de información que le permite al SIMCart 10 llevar a cabo una inicialización automática y asignación de la memoria de los datos de entrada y de salida a aquellos del SC objetivo 20. El SIMCart 10 incorpora una base de conocimientos que incluye características de componentes conocidos de computadoras y programas y sistemas de programación de cómputo conocidos del sistema de control para llevar a cabo esta inicialización automática. Está contemplado que la base de conocimientos puede extenderse para incluir modelos matemáticos de componentes convencionales tales como sensores y actuadores para permitir que el SIMCart 10 simule mejor estos componentes y permita una generación automática de la prueba para los sistemas objetivo que se han de acoplar a estos componentes. Las Figuras 12-18 muestran algunos de los campos y datos que pueden utilizarse para mantener esta base de conocimientos. El SIMCart 10 está contemplado por ser beneficioso en el desarrollo y prueba fuera de sitio del SC objetivo 20 al simular la instalación que el SC objetivo 20 pretende controlar. Si la capacidad de un solo SIMCart 10 es insuficiente para simular una instalación completa, pueden utilizarse múltiples SIMCarts 10 para lograr esta simulación. Esta combinación de SIMCarts 10 puede utilizar diversos dispositivos HMI 130, o puede compartir un solo HMI 130. El SIMCart 10 también está contemplado por ser beneficioso para el entrenamiento fuera de sitio del personal en la operación del SC 20 objetivo cuando se utiliza el SIMCart 10 en combinación con el SC objetivo 20.

Esta utilización fuera de sitio del SIMCart 10 está contemplada porque proporciona, entre otras cosas, un análisis completo de todas las entradas de datos del SC objetivo 20 y salidas de datos resultantes antes de la instalación en campo. Las pruebas fuera de sitio también están contempladas porque se benefician del uso del SIMCart 10, ya sea en su totalidad o solamente de su porción configuradora/HMI . Una vez que se instala el SC 20 objetivo en su ambiente operacional, el configurador 130 puede utilizarse como una herramienta de prueba y validación. El configurador 130 puede proporcionar instrucciones paso a paso a un analista de campo que, si se siguen, resultan en un nivel deseado de pruebas del SC 20 objetivo. Al hacer esto, el configurador 130 controla esencialmente los procesos de prueba a través del analizador de campo. Al referir retroalimentación del analizador de campo al momento de completar las diversas porciones de la prueba, un reporte de pruebas que incluye los pasos de pruebas llevados a cabo y las respuestas al analizador se puede generar para asi proporcionar la seguridad de que se ha completado el nivel requerido de pruebas. Estas pruebas "controladas" proporcionan de esta manera un método de pruebas validadas y verificadas. El configurador 130 también puede utilizarse para registrar los resultados de estas pruebas y generar reportes en el campo que proporcionen retroalimentación sobre el estado actual del SC 20 objetivo y del cableado de campo al cual se acopla el SC 20 objetivo. Los módulos I/O de simulación 120 pueden comprender PLC o sistemas I/O inteligentes. El SIMCart 10 de la Figura 1 utiliza diversos productos I/O relacionados a Sixnet que incluyen ST-DI-024-16H, ST-PS-024-02N, ST-DO-DC2-16H, ST-AI-20M-16H, ST-AO-20M-08F, ST-DI-120-08U, ST-DO-AC1-08U, y ST-GT-ETH-24P. Los detalles de los productos preferidos Sixnet se adjuntan a la solicitud provisional cono parte de esta descripción, esta solicitud provisional se incorpora previamente para su referencia en la presente. Las Figuras 4A y 4B proporcionan un diagrama de un esquema preferido de los componentes en el SIMCart 10, y las Figuras 5A y 5B proporcionan los diagramas correspondientes de cableado que muestran un método preferido para interconectar los componentes de SIMCart 10. Una modalidad alternativa utiliza un menor número de componentes para que pueda ajustarse un simulador tipo SIMCart dentro de una maleta de transporte. La Figura 6 proporciona un diagrama del esquema preferido de los componentes en esta modalidad. El HMI/configurador 130 del SIMCart 10 está contemplada como una computadora de uso general tal como una PC portátil ("PC"). La habilidad de ser portátil es particularmente deseable ya que facilita el transporte del HMI 130 hacia el campo para apoyar las pruebas en el sitio de un SC 20 objetivo ya instalado. El HMI 130 está contemplado porque incorpora programas y sistemas de programación de cómputo que permite la prueba de las respuestas de alarma (incluyendo zonas muertas), lógica (circuitos o programas lógicos) y ciclo (secuencias e instrucciones repetitivas) y reportar las lecturas del HMI, tendencia de las gráficas, alarmas, reportes, requerimientos del sistema, etc. Los resultados de prueba se almacenan en forma de datos, gráficos, y respuestas del examinador grabadas en forma textual con fecha y hora a preguntas indicadas. En una modalidad preferida, el HMI 130 incluye un sistema operativo de tareas múltiples, preferiblemente Windows NT , que es capaz de soportar una interfaz gráfica para usuario ("GUI") y un sistema de la base de datos relacional (preferiblemente Microsoft Access™) , asi como programas y sistemas de programación de cómputo para controlar los módulos 1/0 de simulación 120, y probar el SC 20 objetivo. El HMI 130 también es preferible que incluya una tarjeta de interfaz para Ethernet en red para la conexión al canal de comunicaciones 160 lo cual se prefiere que sea una red Ethernet basada en TCP/IP. También se prefiere que el HMI 130 del SIMCart 10 pueda desprenderse del resto del SIMCart 10 para permitir que pueda utilizarse de manera independiente a manera de una herramienta de verificación en el propio lugar. El HMI/configurador 130 proporciona la descarga de bases de datos relaciónales para pruebas, iniciar las pruebas y capturar las respuestas de los analizadores y sus comentarios, y también para generar reportes. Las bases de datos de prueba incluyen casos de prueba, resultados esperados para la comparación de pruebas y la generación de excepciones. Una base de datos para la planificación general de pruebas organiza la secuencia de los eventos de la prueba. Ya que las bases de datos de prueba se derivan de la base de datos de requerimientos, al propietario del sistema se le asegura una calibración de los pasos en el control de configuración y pruebas detectables para los requerimientos . Se prefiere que el configurador 130 utilice una base de datos relacional acoplada al GUI para permitir la entrada de almacenamiento de los requerimientos de prueba a un alto nivel, y para proporcionar herramientas para derivar conjuntos de instrucciones de pruebas de bajo nivel a partir de estos requerimientos de alto nivel de una manera que mantenga una correlación entre los conjuntos de pruebas de bajo nivel y los requerimientos de alto nivel. Al mantener esta correlación, los cambios a los requerimientos de alto nivel pueden incorporarse rápidamente y a veces automáticamente a los conjuntos de pruebas de más bajo nivel. Los conjuntos de pruebas de más bajo nivel se utilizan para accionar y controlar la prueba automática como interactiva del CS 20 objetivo. Al mantener una correlación entre los requerimientos de alto nivel y de bajo nivel, se pueden generar reportes que muestren los pasos de prueba utilizados para verificar la satisfacción de los requerimientos de alto nivel mediante el desempeño de los conjuntos de pruebas de bajo nivel.

Se contempla que la base de datos relacional utilizada por el configurador 130 mantenga los requerimientos de pruebas e instrucciones deba proporcionar la especificación de: (1) valores iniciales, una gama de operaciones, una zona muerta, y una gama fisica para cada componente I/O a ser probado para permitir la prueba de alarma cuando los valores estén dentro y fuera de estas gamas; (2) preguntas estandarizadas para indicarle al operador llevar a cabo diversas funciones o para proporcionar respuestas; (3) juegos de instrucciones y preguntas para una prueba interactiva (o posiblemente una prueba automática) de la porción HMI de CS 20 objetivo; (4) parámetros para las pruebas PID de ciclos; (5) parámetros para las pruebas del indicador; (6) requerimientos generales del sistema objetivo, asi como el soporte de otras tablas que se requieren para el funcionamiento apropiado del SIMCart 10. La Figura 7 proporciona una imagen de una captura en pantalla de una pantalla HMI de simulación en donde a un operador se le indica llevar a cabo una prueba. La Figura 10 proporciona una captura de una pantalla de simulación HMI en donde a un operador se le indica ingresar el resultado de la prueba de la Figura 9. La Figura 11 proporciona una captura de pantalla de una pantalla HMI de simulación en donde a un operador se le indica llevar a cabo otra prueba. El dispositivo de, salida impresa 140 se prefiere que sea una impresora adecuada para conectarse a HMI 130, y para imprimir una copia impresa en papel de las pruebas, los resultados de las pruebas, y una revisión de la información asi como de otros reportes que se discuten en la presente. El cableado preformado 150 puede tomar casi cualquier forma siempre y cuando transmitan de manera adecuada las señales I/O entre el SIMCart 10 y el SC 20 objetivo. Sin embargo, se prefiere que el cableado preformado 150 se seleccione para facilitar el acoplamiento del SC 20 objetivo al SIMCart 10 y la simulación del cableado preformado de campo al cual SC 20 objetivo se ha de acoplar en su ambiente operacional. Está contemplado que diversos mazos de cables conductores puedan incluirse con el SIMCart 10 siendo cada mazo de cables conductores diseñado para facilitar el acoplamiento del SIMCart 10 a un tipo en particular de SC 20 objetivo. La inclusión de estos mazos preconfigurados de cables conductores está contemplado para facilitar el uso del SIMCart lOpara probar una diversidad de sistemas convencionales de control tales como los controladores Allen-Bradley PLC-5 o los controladores Siemens S7. Se prefiere que el canal de comunicación 160 sea una red Ethernet basada en TCE/IP y se prefiere que esté compartida entre el SIMCart 10 y el SC 20 objetivo para permitir una interacción flexible entre el HMI 130, los módulos I/O de simulación 120, HMI 230, PLC 270, y la interfaz I/O 220. Sin embargo, está contemplado que otros métodos de comunicación tales como las interfaces RS-232, redes en anillo de configuración de bits, redes FDDI, vias principales para enviar señales de control de propietarios, etc., también pueden utilizarse para .proporcionar un canal de comunicaciones entre uno o más componentes del SIMCart 10 y el SC 20 objetivo. Como se discutió previamente, la porción 130 del HMI/configurador del SIMCart 10 es útil tanto para la operación del SIMCart 10, como también para una herramienta desmontable de validación y/o entrenamiento. Se ha contemplado que el HMI/configurador 130 comprende los programas y sistemas de programación de cómputo y una o más bases de datos necesarias para permitirle llevar a cabo sus funciones de entrenamiento y/o validación. Estas funciones pueden incluir, entre otras, la habilidad para controlar el acceso, al requerirle a un operador iniciar una sesión, la habilidad para simular una función en particular y para probar la capacidad del SC objetivo para responder a la gama completa de entrada de datos del sensor, la habilidad para indicarle al operador llevar a cabo operaciones utilizando el HMI del SC objetivo, y llevar a cabo de manera automática pruebas en contra del SC objetivo cuando estas pruebas no requieren de operaciones manuales por un operador . Por lo tanto, una modalidad en particular del configurador probablemente tenga la habilidad de almacenar y proceder a una ejecución en máquina múltiples pruebas en donde cada prueba comprende uno o más pasos. Al ejecutar una prueba en particular o secuencia de pasos de pruebas, el configurador le indica al operador llevar a cabo una función en el SC objetivo siempre que se requiera una intervención manual del operador, pero procede a una ejecución en máquina de manera automática (es decir sin acción del operador) a través de cualquier número de pasos de pruebas . que no requieran esta intervención manual. Por lo tanto, para probar una bomba, el configurador puede indicarle a un operador encender la bomba, después, de que el operador le ha indicado al configurador que este éste ha encendido la bomba, el configurador le hace una pregunta para verificar la operación adecuada de la bomba tal como "¿Se encendió la luz indicadora de la bomba?" a la cual el operador puede ya sea responder de manera afirmativa o negativa. Si responde negativamente, el configurador le indica al operador ingresar un comentario sobre qué respuesta se observó realmente por el SC objetivo. Durante otro paso, el configurador puede generar eventos simulados para los cuales el SC objetivo tiene respuestas automatizadas que pueden detectarse por el configurador y en cuyo caso el simulador simplemente simula los eventos y monitorea la respuesta del SC objetivo. Como ejemplo, si el nivel del voltaje de energia excede una cantidad umbral, al SC objetivo puede requerírsele interrumpir la fuente de poder. Esta prueba puede llevarse a cabo por el simulador en el momento apropiado en una secuencia de pruebas al enviar una señal de sobrevoltaje al SC objetivo y monitorear la respuesta del SC objetivo para ver si se envió una señal de interrupción de la energia. Los resultados de la prueba, ya sea que el operador responda o se monitoree de manera automática, los eventos/valores también se almacenan en una o más bases de datos para que un reporte de excepciones que compare las respuestas actuales del SC objetivo con los resultados esperados pueda generarse . Se contempla que el configurador comprenda una biblioteca escalable de bases de datos de pruebas y funciones de pruebas que utilicen las bases de datos de pruebas para llevar a cabo los pasos de las pruebas. Al utilizar las tablas de las bases de datos para almacenar las pruebas y los parámetros de las pruebas, se permite que el examinador agregue nuevas pruebas y/o escenarios de pruebas, y también para modificar los parámetros de las pruebas existentes. Estas bibliotecas escalables y las actualizaciones dinámicas hacen un sistema mucho más sólido y flexible. Las Figuras 12-18 muestran algunos de los campos y datos que pueden incluirse. La Tabla de la Figura 12 es una tabla de "Alarma" e incluye, posiblemente entre otras cosas, los campos de nombre de referencia, inicial, Limite_LL, Limite_L, Limite_HL limite_HH, y Zona Muerta. La Tabla de la Figura 13 es una tabla de "Alarma G" e incluye, posiblemente entre otras cosas, los campos de Alm_Ind, Qnum, Tipo, y Pregunta. La Tabla de la Figura 14 es una Tabla de "Indicación" e incluye, posiblemente entre otras cosas, los campos de ID, Nombre de Referencia, Descripción, EUCero, EUMax y Eunidad. La Tabla de la Figura 15 es una tabla de "Ciclo PID" e incluye, posiblemente entre otras cosas, los campos de Número_PID, Ciclo_Desc, Nombre de Referencia_Proceso, Min_EU, Max_EU, y Nombre_EU_Fijar Punto_Nombre de Referencia. La Tabla de la Figura 16 es una tabla de "Sección IQ" e incluye, posiblemente entre otras cosas, los campos ID, Número Sección, Paso Sección, e Instrucción. La Tabla de la Figura 17 es una tabla de "Lista de Sección" e incluye, posiblemente entre otras cosas, los campos Número y Nombre. La Tabla de la Figura 18 es una tabla "SysReqs" e incluye, posiblemente entre otras cosas, los campos ID, Sección, Requerimiento, y Pregunta. El SIMCart 10 está contemplado por estar particularmente bien adecuado para una variedad de usos cuando se transporta hacia una instalación operacional y se conecta en el lugar de la totalidad o parte del cableado de campo incluyendo pero no necesariamente limitándose a (1) probar la lógica existente para la reacción a nuevos escenarios; (2) probar la lógica nueva para operaciones; (3) entrenar los operadores de proceso antes de una campaña operacional para (a) calificar y validar la presteza del operador, (b) entrenar a los operadores de procesos en la instalación operacional al enchufar el SIMCart 10 en lugar de los sensores y actuadores originales de la instalación, (4) resolución de problemas de campo del cableado y otros problemas relacionados al campo.

Primera Aplicación del Ejemplo Una aplicación del ejemplo del SIMCart 10 es su habilidad de revalidar un programa PLC que se utiliza para fabricar un fármaco en donde el PLC ya sea controlar el peso, calentamiento, enfriamiento, control del nivel del tanque, control de la bomba, y otras porciones del proceso de fabricación del ingrediente. Este ejemplo se refiere al SC 20 objetivo como si este fuera a ser el sistema a ser revalidado. La revalidación del programa PLC es SC 20 objetivo que involucra primero utilizar el SIMCart 10 para llevar a cabo pruebas fuera de sitio del SC 20 objetivo, y luego desconectar el HMI/configurador del resto del SIMCart 10 y llevarlo en sitio en el campo con el SC 20 objetivo cuando el SC 20 objetivo se ha instalado en la instalación para la producción del fármaco. Durante las pruebas en laboratorio fuera de sitio, los módulos I/O de simulación 120 se utilizan para proporcionar una entrada de datos a cada uno de los canales I/O de PLC por medio de conectores de campo 1 /0 25. Las rutinas de inicialización automática del SIMCart crean una asignación de la memoria entre el PLC objetivo y los canales de 1 /0 del SIMCart. Un examinador inicia una sesión en la computadora del configurador/HMI del SIMCart 130 (al requerir que los operadores inicien una sesión facilita la auditoria) . Después de iniciar una sesión, las bases de datos de prueba se descargan y una base de datos de requerimientos que se establece para el SC 20 objetivo como el inicio del proyecto. Las bases de datos de prueba luego se utilizan para probar todas funciones del PLC, el HMI y la red incluyendo alarmas, ciclos, y y el cableado de campo para satisfacer el requerimiento de prueba contenidos en las bases de datos de prueba. Estas pruebas se logran por medio de una serie de pruebas automáticas, asi como de pruebas que le sugieren al operador llevar a cabo ciertas acciones y proporcionar respuestas/entrada de datos al HMI después de llevar a cabo estas acciones. La prueba de alarmas incluye la prueba de zonas muertas, y gamas apropiadas de alarmas bajo-bajo, bajo, alto y alto-alto asi como otros tipos de deltas de datos. Todos los datos pueden almacenarse electrónicamente con una marca de fecha y hora así como de otra información de auditoría como sea necesario. Una vez que se han completado las pruebas de laboratorio fuera de sitio, el configurador SIMCart/HMI 130 se desconecta del SIMCart y del SC 20 objetivo y se lleva al campo para utilizarse en el sitio para probar el SC 20 objetivo una vez que se ha instalado en la instalación para producción de fármacos. En el campo, el configurador SIMCart proporciona un examinador de campo con una serie de pruebas relacionadas a la I/O de campo y a las conexiones del cableado. Para algunas pruebas, se le indica al examinador de campo por el configurador SIMCart de instruirle a un técnico, posiblemente por medio de un teléfono celular, de introducir señales de datos al sistema que se han de pasar al SC 20 objetivo por medio del cableado de campo. El configurador SIMCart 130 luego le indica al examinador de campo ingresar las respuestas que le contestan a las preguntas relacionadas a la retroalimentación HMI 230 del SC 20 objetivo proporcionadas al examinados en respuesta a las entradas de datos del técnico. Todas las preguntas y resultados de las pruebas se almacenan para permitir que se genere un reporte de los resultados de la prueba.

Segunda Aplicación del Ejemplo Una vez que se ha instalado el SC 20 objetivo en la instalación para la producción de fármacos, el SIMCart 10 puede utilizarse periódicamente para entrenar a los operadores de procesos. Este entrenamiento puede llevarse a cabo en el lugar, al utilizar el HMI del SC 20 objetivo simplemente al desconectar el SC 20 objetivo de los sensores y actuadores de la instalación, probablemente al desconectar el cableado de campo, conectar el SIMCart 10 al SC 20 objetivo en lugar de los sensores y actuadores. Una vez que el SC 20 objetivo está operando con un l /O simulado, más que con sensores y actuadores en vivo, los operadores están libres de interactuar con el SC 20 objetivo sin ninguna preocupación de las consecuencias a la instalación. Cuando se utilizan de esta manera, los procedimientos de prueba se utilizan para validar el SC 20 objetivo puede utilizarse para el entrenamiento de los operadores, o binen el SIMCart 20 puede incorporar programas de sistemas de programación de cómputo y/o datos específicos para entrenar a los operadores. Estos programas y sistemas de programación de cómputo y/o datos pueden incorporar presentaciones multimedia (información que contiene texto, gráficos y sonidos) tal como videos de entrenamiento. El SIMCart 20 también puede trabajar parcialmente o completamente de manera independiente del operador para así simular eventos, llevar un registro de las respuestas del operador a los eventos simulados, y/o reportar la calidad de las respuestas del operador, sin que el operador tenga que interactuar con el SIMCart 20 durante el entrenamiento. Por lo tanto, se describen las modalidades y aplicaciones específicas de los dispositivos y métodos para las pruebas en un sistema de control de instalaciones. Debe ser aparente, sin embargo, para aquellos diestros en la técnica que muchas más modificaciones aparte de aquellas ya descritas (incluyendo los métodos que se muestran en las Figuras 17-24) son posibles sin apartarse de los conceptos inventivos de la presente. El tema inventivo, por lo tanto, no ha de restringirse excepto en el espíritu de las reivindicaciones anexas. Más aún, al interpretar la especificación y las reivindicaciones, todos los términos deberán interpretarse en la manera más amplia posible consistente con el contexto. En particular, los términos "que comprende" y "comprendiendo" deben de interpretarse como que se refieren a los elementos, componentes, o pasos en una manera no exclusiva, porque indica que a los elementos, componentes, o pasos a los que se les hace referencia pueden estar presentes, o utilizarse, o combinarse con otros elementos, componentes, o pasos a los que no se hace una referencia expresa. Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido para la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el convencional para la manufactura de los objetos o productos a que la misma se refiere.

Claims (13)

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones:

1. Un método para probar un sistema de control de una instalación, caracterizado porque comprende: proporcionar un sistema de control a ser probado, el sistema de control tiene un canal de comunicaciones del controlador- 1/0 y conectores de campo I/O; proporcionar un sistema de pruebas; acoplar el sistema de pruebas al sistema de control de una manera que le permita al sistema de pruebas comunicarse y accionar el sistema de control al enviar y recibir señales tanto por medio del canal de comunicación del controlador-I/O como de los conectores de campo I/O.

2. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende: desacoplar el sistema de pruebas del sistema de control; por lo menos parcialmente, instalar el sistema de control en una instalación a ser controlada; utilizar por lo menos una porción del sistema de pruebas para, validar la operación del sistema de control.

3. El método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque la validación del sistema de control involucra el acoplamiento de una porción 1/0 del sistema de pruebas en lugar de por lo menos algunos de los sensores y actuadores de la instalación.

4. El método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque la validación se lleva a cabo al utilizar por lo menos una porción del sistema de pruebas para validar la operación del sistema de control al hacer que el sistema de pruebas proporcione instrucciones y preguntas a uno o más operadores de la instalación y por lo tanto les instruya a llevar a cabo diversas operaciones y sugerirles ingresar los datos de una descripción de cómo es que el sistema de control respondió a las operaciones, y registrar cualquier descripción ingresada por el operador.

5. El método de conformidad con la reivindicación 24 caracterizado porque además comprende el paso de hacer que el sistema de pruebas genere un reporte que indique qué operaciones se llevaron a cabo y cuál fue la respuesta del sistema de control para cualquiera de las operaciones llevadas a cabo.

6. Un método para probar un sistema de control de una instalación, caracterizado porque tiene un controlador, un puerto de entrada del sensor, un puerto de salida del actuador, una serie de segmentos de comunicación que acoplan de manera comunicativa el puesto de entrada del sensor al controlador de manera tal que una señal de entrada que se aplica a la entrada de datos del sensor resulta en una o más señales que viajan a lo largo de cada uno de los segmentos de comunicación para así notificar al controlador de la señal aplicada de entrada de datos, de una serie de segmentos de comunicación que acoplan de manera comunicativa el controlador al puerto de salida del actuador de manera tal que una señal de control que se genera por el controlador resulta en una señal de salida de datos que se aplique al puerto de salida del actuador, el método comprende: proporcionar un simulador y acoplar el simulador al sistema de control en por lo menos tres puntos, en donde un primer punto es el puerto de entrada del sensor, un segundo punto es el punto del cual los datos relacionados al estado interno del controlador pueden obtenerse, y un tercer punto es el puerto de salida del actuador; hacer que el simulador aplique una señal al primer punto y obtener subsecuentemente datos del estado interno del controlador y monitorear el puerto de salida del actuador para cualquier señal que se aplique.

7. El método de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque el sistema de control además comprende una interfaz I/O en donde el hecho de acoplar el simulador al sistema de control en el segundo punto, involucra conectar el simulador en una red que se utiliza como un segmento de comunicación entre el controlador y la interfaz I/O.

8. El método de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque la interfaz 1/0 comprende por lo menos dos convertidores análogo/digital con un primer convertidor de datos de entrada que convierte una señal análoga de entrada que se aplica a la entrada del sensor del simulador o sensor en una señal digital que se transmite al controlador; y un segundo convertidor de salida que convierte una señal digital recibida por la interfaz 1/0 del controlador en una señal análoga que se transmite al simulador o al actuador.

9. El método de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque el simulador obtiene datos del estado interno del controlador al establecer una conexión en red con el controlador y requerirle al controlador que reporte su estado interno.

10. Un sensor de instalaciones y un simulador de actuador para utilizarse en las pruebas de un sistema de control para instalaciones caracterizado porque comprende: un configurador que tiene una computadora y programas y sistemas de programación de cómputo para ingresar y mantener una o más bases de datos que incluyen los requerimientos de validación y los procedimientos de prueba asociados, cada procedimiento de prueba comprende una o más pruebas, cada prueba comprende por lo menos una señal para ser generada por el simulador y transmitirse al sistema de control que se está probando; una diversidad de módulos 1/0 de simulación que se acoplan de manera desprendible al configurador, por lo menos algunos de los módulos 1/0 de simulación comprenden uno o más convertidores A/D; conectores para los canales de comunicación para acoplar de manera comunicativa el configurador por medio de un puerto de interfaz de red para el configurador a una red de la cual es parte el controlador del sistema de control a ser probado; conectores I/O de campo para acoplar el simulador a los conectores I/O de campo del sistema de control a ser probado.

11. El simulador de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque las bases de datos del configurador comprenden datos en una diversidad de sensores de la instalación de manera tal que, para cada entrada de datos del sensor del sistema de control, el configurador identifica la gama de señales que pueden producirse por un sensor e identifica una serie de señales a ser utilizadas para probar la respuesta de sistema de control a las señales dentro y fuera de la gama completa de señales.

12. Un método para entrenar a' los operadores de procesos, caracterizado porque comprende: proporcionar una instalación que comprenda un HMI a un sistema de control acoplado a los sensores de la instalación y sus actuadores y controlar un proceso; desconectar todos los sensores y actuadores del sistema de control; conectar un simulador al sistema de control en lugar de los sensores y actuadores; hacer que el simulador simule diversos eventos en la instalación para que los operadores puedan interactuar con el HMI como si estos eventos de hecho estuvieran ocurriendo .

13. El método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque el simulador comprende una base de datos de eventos y respuestas preferidas, monitorear las respuestas del operador a eventos simulados al monitorear el estado interno del sistema de control y/o sus salidas de datos, compara la respuesta monitoreada para un evento en particular a la respuesta preferida para determinar si el operador fue exitoso o falló en proporcionar la respuesta preferida, y reportar el éxito y/o fracaso del operador al responder a los eventos simulados. RESUMEN DE LA INVENCIÓN Un sistema de prueba (10) se acopla a un sistema de control (20) de una manera que permita que el sistema de pruebas se comunique y que accione al sistema de control para enviar y recibir señales tanto como por medio del canal de comunicación del controlador-I/O (160) como mediante a través de los conectores de campo I/O (225) . El sistema de pruebas (10) se utiliza tanto para simular una instalación a ser controlada como para monitorear, validar, y/o modificar el estado interno del controlador del sistema de control y posiblemente de la interfaz I/O del sistema de control (220) . La simulación de las instalaciones, se logra al simular los dispositivos I/O a los cuales el sistema de control (20) se acopla (y, por lo tanto, los procesos de instalación) cuando se instala en el ambiente operacional. Además de los dispositivos de simulación I/O, el sistema de pruebas (10) toma la ventaja del hecho de que varias interfases I/O y controladores que se utilizan comúnmente, son capaces de comunicación con otros dispositivos al utilizar esta habilidad de comunicación para proporcionar instrucciones u obtener información de los controlador (es) 1/0 interface (s) del sistema de control.