NO335328B1 - Et testsystem og en fremgangsmåte for å teste samspillet mellom to eller flere kontrollsystemprogramvarer på en marin installasjon eller et fartøy - Google Patents
Et testsystem og en fremgangsmåte for å teste samspillet mellom to eller flere kontrollsystemprogramvarer på en marin installasjon eller et fartøy Download PDFInfo
- Publication number
- NO335328B1 NO335328B1 NO20130610A NO20130610A NO335328B1 NO 335328 B1 NO335328 B1 NO 335328B1 NO 20130610 A NO20130610 A NO 20130610A NO 20130610 A NO20130610 A NO 20130610A NO 335328 B1 NO335328 B1 NO 335328B1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- hardware
- control system
- control
- software
- test
- Prior art date
Links
- 238000012360 testing method Methods 0.000 title claims abstract description 94
- 238000009434 installation Methods 0.000 title claims abstract description 43
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 38
- 230000003993 interaction Effects 0.000 title claims abstract description 17
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 15
- 230000008569 process Effects 0.000 description 14
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 9
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 2
- 230000001447 compensatory effect Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000012549 training Methods 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F11/00—Error detection; Error correction; Monitoring
- G06F11/07—Responding to the occurrence of a fault, e.g. fault tolerance
- G06F11/0703—Error or fault processing not based on redundancy, i.e. by taking additional measures to deal with the error or fault not making use of redundancy in operation, in hardware, or in data representation
- G06F11/0706—Error or fault processing not based on redundancy, i.e. by taking additional measures to deal with the error or fault not making use of redundancy in operation, in hardware, or in data representation the processing taking place on a specific hardware platform or in a specific software environment
- G06F11/0736—Error or fault processing not based on redundancy, i.e. by taking additional measures to deal with the error or fault not making use of redundancy in operation, in hardware, or in data representation the processing taking place on a specific hardware platform or in a specific software environment in functional embedded systems, i.e. in a data processing system designed as a combination of hardware and software dedicated to performing a certain function
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B23/00—Testing or monitoring of control systems or parts thereof
- G05B23/02—Electric testing or monitoring
- G05B23/0205—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults
- G05B23/0259—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults characterized by the response to fault detection
- G05B23/0267—Fault communication, e.g. human machine interface [HMI]
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F11/00—Error detection; Error correction; Monitoring
- G06F11/07—Responding to the occurrence of a fault, e.g. fault tolerance
- G06F11/0796—Safety measures, i.e. ensuring safe condition in the event of error, e.g. for controlling element
Abstract
Et test system og en fremgangsmåte for å teste samspillet mellom to eller flere reguleringssystemprogramvarer (21) på en marin installasjon eller et fartøy (1), hvori hver reguleringssystemprogramvare (21) er innrettet til å kjøre på en reguleringssystemmaskinvare (23), og reguleringssystemmaskinvaren (23), er innrettet til å tilkobles et styrt utstyr (3). Testsystemet omfatter: - én eller flere datamaskinbaserte simulatorer (100), som simulerer to eller flere styrte utstyr (3) og en forbindelse (5) mellom de to eller flere styrte utstyrene (3), og - to eller flere maskinvareemulatorer (40) som emulerer reguleringssystemmaskinvarene (23), hvori reguleringssystemprogramvarene (21) kjører på de to eller flere maskinvareemulatorene (40).
Description
ET TESTSYSTEM OG EN FREMGANGSMÅTE FOR Å TESTE SAMSPILLET MELLOM TO ELLER FLERE KONTROLLSYSTEMPROGRAMVARER PÅ EN MARIN INSTALLASJON ELLER ET FARTØY
Fagområde
[0001] Den foreliggende oppfinnelsen vedrører fagområdet testing av kontrollsystemer på marine installasjoner eller fartøy. Mer spesifikt vedrører det testing av samspillet mellom programvaren til to eller flere kontrollsystemer tilkoblet respektive kontrollerte utstyr som er sammenkoblet.
Bakgrunnsteknikk
[0002] Moderne offshore marine installasjoner, slik som fartøyer og rigger, har vanligvis flere datamaskinbaserte kontrollsystemer som fungerer som et integrert system, og som tillater kontroll av den marine installasjonens operasjoner. Den fysiske prosessen, i dette tilfellet i form av en marin installasjon eller et marint fartøy, kan influeres av eksterne hendelser som endringer i vinden, bølgene og strømmen, eller av uventede hendelser som tap av motorkraft for én eller flere av propellene, eller feil i en rorfunksjon. Det er ønskelig, eller forventet at kontrollsystemet til den marine installasjonen kan håndtere ekstern påvirkning og eksterne hendelser slik at den marine installasjonen kan opprettholde en sikker tilstand. En sikker tilstand kan f.eks. være at den marine installasjonen opprettholder den ønskede posisjonen eller hastigheten, eller at den unngår uønskede posisjoner (for å unngå kollisjoner eller grunnstøting), at den unngår en situasjon med ukontrollerbar drift, at den opprettholder en ønsket kurs, osv. Videre er det forventet at kontrollsystemet, dersom det oppstår tap av sensorsignaler eller feiltilstander i sensorene, ikke skal foreta uønskede og uheldige kompensajonshandlinger som en rask endring i ballastpumping som svar på tap av et realistisk signal fra en rullesensor eller stampesensor, eller raske korreksjoner av en opplagt posisjonsfeil.
[0003] Kontrollsystemet skal gi kontrollsignaler til aktuatorer som fremdriftsenheter og kontrollere utstyr. Fremdriftsenhetene kan være vanlige propeller, tunnelthrustere eller azimuthtrustere, eller i noen tilfeller et fortøyningssystem som er laget for å trekke den marine installasjonen til den rette posisjonen. Kontrollsignaler kan også gis til ballastpumper og tilknyttede ventiler for å korrigere rullevinkelen eller stampevinkelen.
[0004] For marine installasjoner eller rigger for oljeutvinning og boring, er kontrollsystemer for boring påvirket både av fartøyet som boreturstyret under kontroll er plassert på, og også av boreoperasjonene som skal utføres. Boresystemer krever store mengder energi. Det er derfor en kobling mellom fartøyets kraftstyringsystem [Eng: Power management system] og boresystemene. Alle disse systemene må samvirke riktig for at fartøyet som en helhet skal fungere riktig under boreoperasjoner. Selv om de individuelle del kontrollsystemene for boring som; top drive, hivkompensering og slampumper kan operere uavhengig av hverandre, har deres kontrollsystemer ofte behov for å samvirke, og det kan oppstå feil i forbindelse med dette samspillet, eller på én eller flere av komponentene eller sammenkoblingene mellom dem.
[0005] Boreoperasjoner er i denne sammenhengen ment å omfatte enhver operasjon som utføres under forberedelse, boring og komplettering av en brønn fra den første posisjoneringen av borefartøyet inntil brønnen er klar for produksjon. En feil i ett av systemene kan påvirke hele systemet på fartøyet og kan medføre alvorlige feil, som kan resultere i skader på fartøyet eller ha alvorlige miljøfarlige konsekvenser. Det er fordelaktig å teste kontrollsystemene for situasjoner som kan medføre potensielt farlige eller hasardiøse situasjoner mens systemene er frakoblet systemene som de egentlig skal kontrollere, for det første for å unngå skader på systemene, og for det andre for å være i stand til å teste for situasjoner som sjelden opptrer og som er svært uønsket og også potensielt ødeleggende. Testing av samvirkningen mellom kontrollsystemer er spesielt vanskelig når kontrollsystemer fra flere forskjellige leverandører skal sammenkobles i et topp-nivå kontrollsystem. Dersom feil oppstår kan disse medføre en svært kostbar borestans eller i verste fall utstyrsfeil. På grunn av de ekstremt høye kostnadene knyttet til også mindre forsinkelser innenfor petroleumsproduksjon og boring, er det av hensyn til økonomien og miljøet svært viktig å detektere potensielle problemer relatert til kontrollsystemer før de oppstår og å iverksette hensiktsmessige tiltak.
[0006] Figur 1 er en skjematisk fremstilling av en marin installasjon (1) ifølge bakgrunnsteknikken som omfatter installasjoner på rigger og fartøy som kan være gjenstand for en samvirkningstest ifølge oppfinnelsen. Den marine installasjonen har to eller flere kontrollsystemer (2), hvor hvert av kontrollsystemene (2) samvirker med i det minste ett kontrollert utstyr (3), og det kontrollerte utstyret (3) er innrettet til å motta kontrollsignalene (c) og utføre en handling som samsvarer med det spesielle innkommende kontrollsignalet (c). I den andre retningen er det kontrollerte utstyret (3) innrettet til å sende prosessdata (p) fra prosessen som det kontrollerte utstyret (3) opererer i, tilbake til kontrollsystemet (2). Prosessdataene (p) vil typisk benyttes som et tilbakekoblet inngangssignal i en reguleringssløyfe i kontrollsystemet (2).
[0007] Et kontrollpanel (70) som omfatter kontrollsystemmaskinvare (73) og kontrollsystemprogramvare (71) benyttes for å betjene kontrollsystemet (2) og vil typisk frembringe et grafisk mann-maskin-grensesnitt (MMI) for en operatør. Kun ett kontrollpanel (70) er vist i Figur 1, men vanligvis har hvert kontrollsystem (2) i det minste ett kontrollpanel (70).
[0008] Figur 1 viser at et kommunikasjonsnettverk (4) benyttes mellom kontrollsystemene (2) og det kontrollerte utstyret (3). Kommunikasjonsnettverket kan være av en hvilken som helst type, slik som PROFIBUS, PROFINET, Modbus, CAN-bus osv. Kommunikasjonsnettverket kan også typisk implementeres som et redundant nett, dvs. med en ringtopologi eller som to eller flere separate nett.
[0009] Kontrollsystemene (2) kan også direktekobles til det kontrollerte utstyret (3) uten å benytte et kommunikasjonsnett (4) eller som et tillegg til et kommunikasjonsnett (4).
[0010] Videre omfatter kontrollsystemene (2) typisk en kontrollsystemmaskinvare (23) og en kontrollsystemprogramvare (21) som kjører på
kontrollsystemmaskinvaren (23). Kontrollsystemmaskinvaren (23) er ofte PLC basert men kan også være implementert på innebygd [Eng: embedded] maskinvare eller industri PC-er.
[0011] Avhengig av belastningen og kravene til pålitelighet, kan kontrollsystemprogramvaren (21) være laget for å kjøre på én eller flere kontrollsystemmaskinvare (23) enheter, eller datamaskiner som haren eller flere prosessorer hver.
[0012] Likeledes omfatter det kontrollerte utstyret (3) typisk en kontrolldel (31), en prosessdatadel (32) og utstyr (33).
[0013] Kontrolldelen (31) er typisk én eller flere aktuatorer som virker på utstyret (33) basert på det innkommende kontrollsignalet (c) mens prosessdatadelen (32) typisk omfatter sensorer innrettet til å sense parametre relatert til prosessen som opereres av utstyret (33), og /eller å sense parametre som er relatert direkte til utstyret (33) selv.
[0014] I mange situasjoner er det på en eller annen måte en sammenheng eller kobling (5) mellom de to eller flere kontrollerte utstyrene (3). Når en slik forbindelse (5) finnes, betyr det at de to eller flere sammenkoblede kontrollerte utstyrene (3) samvirker. Derfor kan et kontrollsignal (c) som virker på utstyret under kontroll (3) til venstre i figur 1 påvirke det kontrollerte utstyret (3) til høyre, og sensorene i prosessdatadelen (32) til høyre kan detektere en endring i en parameterverdi som sendes som en sensorsignalverdi eller prosessdata (p) til det korresponderende kontrollsystemet (2). Basert på prosessdataene (p) kan kontrollsystemet (2) prøve å opprettholde en stabil situasjon for sitt kontrollerte utstyr (3) og sende et kontrollsignal (c) til sitt kontrollerte utstyr (3). På grunn av forbindelsen (5) kan dette igjen påvirke systemet til venstre som kan foreta en handling på samme måte som beskrevet for systemet til høyre. Det er derfor opplagt at testing av samvirkningen mellom sammenkoblede systemer av denne typen er svært viktig for å sikre seg at hele det integrerte systemet er stabilt og pålitelig under ulike driftsforhold.
[0015] Som vist i Figur 1 og 2 kan kontrollsystemet (2) også kommunisere direkte med et sammenkoblingssignal (s) for kontrollsystemene. Sammenkoblingssignalet (s) for kontrollsystemene kan være f.eks. et innkommende prosessdatasignal (p) som er videresendt til et annet kontrollsystem (2) eller et kontrollsignal fra et første kontrollsystem (2) til et andre kontrollsystem (2) som er et resultat av prosessering av relevant innkommende prosessdatasignaler (p) i det første kontrollsystemet (2).
[0016] Forbindelsen (5) kan være av en hvilken som helst type, f.eks. mekanisk, elektrisk, hydraulisk eller en hvilken som helst annen forbindelse som tillater et kontrollert utstyr (3) å påvirke driftsforholdene til et annet kontrollert utstyr (3).
[0017] I en utførelse er forbindelsen en elektrisk kraftkabel fra en elektrisk kraftgenerator i et kraftgenererende system kontrollert av et kraftstyringsystem (PMS) til et kontrollert utstyr (3) som er en forbruker av elektrisk kraft, slik som boreutstyr, kraner, heiser, vinsjer osv.
[0018] I det virkelige liv vil det vanligvis være mange kontrollerte utstyr med respektive kontrollsystemer (2) som er sammenkoblede, noe som gjør samvirkningen mye mer kompleks, og grundig testing er derfor nødvendig for å detektere ethvert problem før systemene settes i normal drift.
[0019] I Fig. lb er det vist et testsystem i henhold til bakgrunnsteknikken for å teste samvirkningen. I denne testoppstillingen er det kontrollerte utstyret (3) byttet ut med en simulator (100). Simulatoren omfatter simulerte kontrollerte utstyr (3<1>) og simulerte forbindelser (5') mellom de simulerte kontrollerte utstyrene (3'). Dette muliggjør testing av virkelige kontrollsystemer uten å faktisk måtte benytte virkelige generatorer, aktuatorer osv., og samvirkningstesten kan startes før den faktiske maskinvaren er installert på den marine installasjonen. I Figur 2 er det videre vist at simulatoren er implementert i en simulatorprogramvare (101) som kjører på en datamaskinvare (103) med et operativsystem (102).
[0020] Internasjonal patentpublikasjon WO2004059411 Al beskriver et system for fjerntesting av et kontrollsystem i en marin installasjon hvor virkelige sensorsignaler fra sensorer i den marine installasjonen til kontrollsystemet og virkelige kontrollsignaler fra kontrollsystemet til aktuatorer i den marine installasjonen byttes ut med korresponderende simulerte sensorsignaler eller simulerte kontrollsignaler som er generert i et testlaboratorium utenfor den marine installasjonen. Internasjonal patentpublikasjon WO2005121915 Al beskriver en fremgangsmåte for å teste et kombinert dynamisk posisjonerings- og kraftstyringsystem på en marin installasjon. Kontrollsystemet mottar inngangskommandoer fra en inngangskommandoenhet, og sender kontrollsignaler til aktuatorene. Den marine installasjonen omfatter sensorer som forsyner signaler tilbake til kontrollsystemet. En simulator mottar signaler fra den marine installasjonen og den simulerte aktuatormodulen frembringer simulerte krefter til den simulerte marine installasjonsmodulen som omfatter en algoritme for å beregne dynamisk oppførsel av den simulerte marine installasjonen. En simulert sensormodul frembringer simulerte sensorsignaler til kontrollsystemet som fortsetter å sende kontrollsignaler til virkelige aktuatorer.
[0021] Internasjonal patentsøknad WO 2009/155483 Al viser et testsystem for undervanns interaksjon med virkelige eller simulerte systeminnretninger for digital dataprosessering, miljømessig og industriell styring. Oppfinnelsen har anvendelse eksempelvis i operasjon, vedlikehold og trening av reaksjon ved kritiske hendelser for fabrikker eller andre systeminnretninger som anvender prosessering, miljøkontroll eller annen industriell eller ikke- industriell styring.
[0022] US patentskrift 6298318 Bl beskriver en emuleringsmetode for å teste et navigasjons og styringssystem til bruk i et militær missil eller et fartøy som fly, luftskip, båt eller bil.
[0023] Data kontrollsystemene (2) beskrevet ovenfor opptrer som et integrert kontrollsystem for kontroll av den marine installasjonens operasjoner gjennom det kontrollerte utstyret (3). Systemene er sjelden produsert av den samme produsenten og kommisjonering og integrasjonstesting av det komplette integrerte systemet gjøres typisk ombord på fartøyet og typisk under sjøprøver på slutten av et nytt byggeprosjekt. På dette stadiet er prosjektet på en kritisk tidslinje, logistikken er kompleks og ulike parter kjemper om svært kostbar og begrenset testtid. Testing og kommisjonering i bakgrunnsteknikken er begrenset, ikke bare med hensyn på tid, men også på grunn av restriksjoner som vedrører sikkerhet og mulig skade på utstyret. Problemløsning og programvareutvikling må gjøres om bord under stort press, noe som fører til at mulige andre svakheter kan innføres i systemet. Hendelser som opptrer under drift av en marin installasjon er også vanskelig og tidkrevende, og derfor kostbare å feilrette ombord på marine installasjoner. Det kan være krevende å finne kilden til et problem og dermed vanskelig å peke ut hvilken leverandør eller leverandører som må bli kalt inn for å rette dette. Disse problemene i bakgrunnsteknikken gjenstår å løse.
Kort sammendrag av oppfinnelsen
[0024] Et mål med den foreliggende oppfinnelsen er å frembringe et testsystem og en fremgangsmåte som tillater integrasjonstesting av ulike kontrollsystemer ombord på den marine installasjonen å starte tidligere enn det som er mulig med kjent teknikk.
[0025] Det er også et mål med den foreliggende oppfinnelsen at testsystemet og fremgangsmåten tillater tester å utføres raskere enn lignende tester ifølge kjent teknikk ved å redusere avhengigheten av tilgjengelige maskin va reressurser.
[0026] I tillegg er det et mål med den foreliggende oppfinnelsen at kontrollsystemprogramvaren til marine installasjoner eller fartøyer i drift skal kunne testes. For oppdatering av programvare er dette spesielt viktig.
[0027] Ifølge en utførelse er oppfinnelsen et test system for å teste samvirkningen mellom to eller flere kontrollsystemprogramvarer (21) på en marin installasjon (1), hvori hver av kontrollsystemprogramvarene (21) er innrettet til å kjøre på en kontrollsystemmaskinvare (23), og kontrollsystemmaskinvaren (23), er innrettet til å tilkobles i det minste ett kontrollert utstyr (3). Testsystemet omfatter; - én eller flere datamaskinbaserte simulatorer (100), som simulerer to eller flere kontrollerte utstyr (3) og en forbindelse (5) mellom de to eller flere kontrollerte utstyrene (3), og - to eller flere maskinvare-emulatorer (40) som emulerer kontrollsystemmaskinvarene (23), hvori kontrollsystemprogramvarene (21) kjører på de to eller flere maskinvare-emulatorene (40).
[0028] Dermed er maskinvare-emulatoren (40) i emulatorterminologi vert for kontrollsystemprogramvaren (21), som er gjest.
[0029] Ifølge en utførelse er oppfinnelsen også en fremgangsmåte for å teste samspillet mellom to eller flere kontrollsystemprogramvarer (21) på en marin installasjon eller et fartøy (1), hvori hver kontrollsystemprogramvare (21) er innrettet til å kjøre på en kontrollsystemmaskinvare (23), og kontrollsystemmaskinvaren (23), er innrettet til å tilkobles i det minste ett kontrollert utstyr (3), hvori fremgangsmåten omfatter følgende steg; - simulere det kontrollerte utstyret (3) og en forbindelse (5) mellom de to eller flere kontrollerte utstyrene (3) i én eller flere datamaskinbaserte simulatorer (100). - kjøre de to eller flere kontrollsystemprogramvarene (21) på respektive to eller flere maskinvare-emulatorer (40) som emulerer kontrollsystemmaskinvaren (23). - tilkoble de to eller flere maskinvare-emulatorene (40) til de én eller flere datamaskinbaserte simulatorene (100).
[0030] Utførelsene som er beskrevet ovenfor har flere fordeler: - Testsystemet og fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er ikke avhengig av plassering, maskinvare eller selve den marine installasjonen. - Et komplett testoppsett kan dupliseres til flere instanser, noe som tillater parallell testing på eksakte kopier av det samme oppsettet, og dette fører til kortere testperioder, effektiv bruk av testteam, eksperter og andre interessenter i testprosjektet. - Verifikasjon og testing av programvareendringer [Eng: patches] kan gjøres på det emulerte testoppsettet før det settes i produksjon ombord på fartøyet.
Ettersom testoppsettet er tilgjengelig til enhver tid, kan testere inviteres til å utføre inkrementell testing så snart en ny programvareverjson er lastet opp. Støtte og revisjoner fra leverandør, klassifikasjonsselskaper og kunder kan gis ved behov.
[0031] Ifølge en utførelse av oppfinnelsen kjører de to eller flere maskinvare-emulatorene (40) på én eller flere virtuelle maskiner.
[0032] I tillegg har virtualisering av testoppsettet flere fordeler, slik som:
- Maskinvarekostnader elimineres og fysisk labområde er unødvendig.
- Testing og testobservasjon kan utføres på ethvert sted med Internettilkobling.
- Et virtuelt testmiljø er ideelt for integrasjonstesting på tvers av leverandørene.
- Versjonshåndtering av det komplette integrasjonssystemet kan enkelt gjøres ettersom det komplette testoppsettet kun er datafiler på et lagringsmedium. Dette åpner for en rask granskning av forskjellene mellom ulike programvareversjoner. - Hendelser under drift kan undersøkes i testoppstillingen og siden det er enkelt å "rulle" tilbake til eldre versjoner, kan det enkelt bestemmes om eventuelle problemer ble introdusert i en programvareoppdatering. - Tilgang og kontroll av det virtuelle testoppsettet kan gjøres ved å koble seg til de virtuelle maskinene ved å benytte ekstern skrivebordstilkobling [Eng: Remote desktop technology]. Dette tillater flere klientterminaler å monitorere og dele tilgangen til ulike virtuelle maskiner fra enhver plassering med internettilkobling. - Ulike leverandører kan i en utførelse kun koble seg til virtuelle maskiner som kjører sitt system, f.eks. et kraftstyringssystem. Dette tillater flere leverandører å operere i det samme virtuelle testmiljøet uten å behøve å dele mer informasjon enn det som er nødvendig under vanlige fartøysinstallasjoner. - virtuelle servere kan bli leid for kort eller lang tid. Dette betyr fleksibilitet i testingen og kan også være kostnadseffektivt.
Figurforklaringer
[0033] De vedlagte figurene illustrerer noen utførelser av oppfinnelsen slik den er beskrevet i kravene.
[0034] Figur 1 viser i et blokkdiagram kontrollsystemer (2) som virker på respektive kontrollerte utstyr (3) ifølge bakgrunnsteknikken.
[0035] Figur 2 viser i et blokkdiagram bruken av en simulator (100) ifølge kjent teknikk, for å teste kontrollsystemprogramvaren (100) i systemet i Figur 1.
[0036] Figur 3 viser i et blokkdiagram en utførelse av oppfinnelsen.
Utførelser av oppfinnelsen
[0037] Oppfinnelsen vil nå bli ytterligere beskrevet og utførelser av oppfinnelsen vil bli forklart med henvisning til det vedlagte tegningene.
[0038] I Figur 3 er en utførelse av oppfinnelsen illustrert i et blokkdiagram.
[0039] Hver av de emulerte kontrollsystemene (2') omfatter data maskinvare (42), et operativsystem (41), en emulert kontrollsystemmaskinvare (40) og kontrollsystemprogramvaren (21).
[0040] De emulerte kontrollsystemene (2') kommuniserer med respektive simulerte kontrollerte utstyr (3') over kommunikasjonsnettverket (4').
Kommunikasjonsnettverket er fortrinnsvis av samme type som kommunikasjonsnettverket (4) som benyttes mellom de virkelige kontrollsystemene (2) og det virkelige kontrollerte utstyret (3) i den marine installasjonen (1) som omfatter rigger og fartøy. Imidlertid kan adaptere mellom nettverkene benyttes dersom ulike nettverkstyper benyttes.
[0041] For å utføre testen i henhold til oppfinnelsen, bør kontrollsignalene (c') fra
det emulerte kontrollsystemet (2') mot det simulerte kontrollerte utstyret (3') ha det samme formatet, dvs. være basert på samme metamodell som kontrollsignalene (c) fra det virkelige kontrollsystemet (2). Samtidig bør prosessdatasignalene (p') fra det simulerte kontrollerte utstyret (3<1>) ha det samme formatet som prosessdataene (p) fra det virkelige kontrollerte utstyret (3).
[0042] I en utførelse er i det minste ett av de kontrollerte utstyrene (3) innrettet til å motta kommandosignaler (c) fra i det minste to forskjellige
kontrollsystemprogramvarer (21). F.eks. kan en thrusterstyring motta kommandoer både fra et DP-kontroll system og et kraftstyringssystem.
[0043] I en utførelse er oppfinnelsen et test system for å teste samspillet mellom to eller flere kontrollsystemprogramvarer (21) på en marin installasjon (1) eller et fartøy, hvori hver av kontrollsystemprogramvarene (21) er innrettet til å kjøre på en kontrollsystemmaskinvare (23), og kontrollsystemmaskinvaren (23), er innrettet til å tilkobles i det minste ett kontrollert utstyr (3).
Testsystemet omfatter;
- én eller flere datamaskinbaserte simulatorer (100), som simulerer to eller flere kontrollerte utstyr (3) og en forbindelse (5) mellom de to eller flere kontrollerte
utstyrene (3), og
- to eller flere maskinvare-emulatorer (40) som emulerer
kontrollsystemmaskinvarene (23), hvori kontrollsystemprogramvarene (21) kjører på de to eller flere maskinvare-emulatorene (40).
[0044] Oppfinnelsen er også i en utførelse en fremgangsmåte for å teste samspillet mellom to eller flere kontrollsystemprogramvarer (21) på en marin installasjon, hvori hver kontrollsystemprogramvare (21) er innrettet til å kjøre på en kontrollsystemmaskinvare (23), og kontrollsystemmaskinvaren (23), er innrettet til å tilkobles i det minste ett kontrollert utstyr (3), hvori fremgangsmåten omfatter følgende steg; - simulere det kontrollerte utstyret (3) og en forbindelse (5) mellom de to eller flere kontrollerte utstyrene (3) i én eller flere datamaskinbaserte simulatorer (100). - kjøre de to eller flere kontrollsystemprogramvarene (21) på respektive to eller flere maskinvare-emulatorer (40) som emulerer kontrollsystemmaskinvaren (23). - tilkoble de to eller flere maskinvare-emulatorene (40) til de én eller flere datamaskinbaserte simulatorene (100).
[0045] Som man kan forstå av beskrivelsen ovenfor, og fra figur 2, har testoppsettet nå blitt frakoblet den fysiske maskinvaren på den marine installasjonen, og testing er ikke lenger begrenset av maskinvaren ombord. Fordelene med oppfinnelsen har blitt beskrevet tidligere.
[0046] Den simulerte forbindelsen (5') mellom det simulerte kontrollerte utstyret (3<1>) simulerer den virkelige forbindelsen mellom slikt utstyr som beskrevet tidligere. Det kan være en mekanisk forbindelse, en elektrisk forbindelse, en hydraulisk forbindelse eller en hvilken som helst annen forbindelse som tillater et kontrollert utstyr (3) å påvirke driftsforholdene til et annet kontrollert utstyr (3). I en utførelse er forbindelsen en elektrisk kraftkabel fra en elektrisk kraftgenerator i et kraftgenererende system kontrollert av et kraftstyringssystem (PMS) til et kontrollert utstyr (3) som er en forbruker av elektrisk kraft, slik som boreutstyr, kraner, heiser, vinsjer osv.
[0047] I Figur 2 er det indikert en simulator (100) som omfatter simulatorprogramvare (101) simulatormaskinvare (103) med et simulatoroperativsystem (102). I denne utførelsen omfatter simulatorprogramvaren
(101) det simulerte kontrollerte utstyret (3') og den simulerte forbindelsen (5'). Imidlertid kan arkitekturen til simulatoren (100) avvike fra dette i en annen utførelse av oppfinnelsen, f.eks. ved at hvert av de simulerte kontrollerte utstyrene (3') og simulerte forbindelsene (5') kjører på separate simulatormaskinvarer (103) og operativsystemer (102).
[0048] I en utførelse er hver av datamaskinvarene (42) en virtuell maskin i internettskyen. Dette betyr at maskinvare-emulatorene (40) kjører på virtuelle maskiner, og at kontrollsystemprogramvaren (21) under test kjører på maskinvare-emulatorene (40).
[0049] I en utførelse av oppfinnelsen kjører i det minste én av de én eller flere datamaskinbaserte simulatorene (100) på en virtuell maskin.
[0050] I en utførelse omfatter testsystemet et kontrollpanel (70) med en kontrollpanelprogramvare (71) innrettet til å kjøre på en kontrollpanelmaskinvare (73) og kommunisere med i det minste én av kontrollsystemprogramvarene (21), hvori testsystemet omfatter en kontrollpanelmaskinvare-emulator (80) som emulerer kontrollpanelmaskinvaren (73), og hvor kontrollpanelprogramvaren (71) kjører på kontrollpanel maskinvare-emulatoren (80).
[0051] Kontrollpanelprogramvaren (71) kommuniserer med
kontrollsystemprogramvaren (21) som indikert ved pilen i figur 3. Kun ett kontrollpanel (70) er indikert i illustrasjonen, men en eller flere kontrollpanelprogramvarer (71) kan kjøre på én eller flere kontrollpanelmaskinvareemulatorer (80), som igjen kjører på ett eller flere operativsystemer (81) og maskinvarer (82).
[0052] I en utførelse omfatter testsystemet én eller flere
kontrollpanelmaskinvareemulatorer (80) som kjører på én eller flere virtuelle maskiner. I denne utførelsen er maskinvaren (82) en virtuell maskin i internettskyen.
[0053] En av de viktigste samvirkningstestene som bør utføres ombord på en marin installasjon eller et marint fartøy, er å teste samvirkningen mellom kraftproduksjonssystemet og det kraftforbrukende systemet for å sikre at høyt kraftforbruk ikke fører til kritiske situasjoner, slik som fullstendig strømbrudd [Eng: blackout] eller kostbare produksjonsopphold. Kraftproduksjonen kontrolleres av et Kraftstyringssystem (Eng: Power Management System, PMS) og i en utførelse er i det minste en av kontrollsystemprogramvarene (21) en kraftstyringsystemprogramvare. Kraftstyringsystemprogramvaren er typisk en del av kraftstyringssystemet, dvs. et kontrollsystem (2) med en PMS maskinvare, eller kontrollsystemmaskinvare (23). I denne utførelsen er PMS maskinvaren emulert.
[0054] Videre viser figur 3 hvordan det testede nettet kan nås fra én eller flere klientlokasjoner (300) som omfatter én eller flere klientterminaler (500) tilkoblet et fysisk nettverk (400) som er koblet til nettverket (4) mellom datamaskinene i testoppsettet. I en utførelse opererer klienterminalen (500) som en tynn klient ved å frembringe det grafiske grensesnittet til kontrollpanelprogramvaren (71), ved f.eks. ekstern skrivebordstilkobling [Eng: Remote Desktop] eller tilsvarende teknologi. Avhengig av rollen til operatøren som logger inn på klientterminalen (500), kan det gis ulike privilegier for tilgang til systemet. Roller kan være f.eks. tester, revisorer, utstyr- og kontrollsystemleverandør osv.
[0055] Når maskinvaren (23) til testsystemet emuleres er ikke testingen lenger begrenset av tilgjengeligheten til maskinvaren til den marine installasjonen, eller til plasseringen av maskinvaren. Ved å installere tilstrekkelig med maskinvare på en testlokasjon, kan testen settes opp og kjøres uten andre avhengigheter, slik som kontrollsystemmaskinvare (23). Det er også mulig å sette opp parallelle testmiljøer
(200) ved å øke antall maskinvarer og programvarer. Ettersom maskinvare kan baseres på standard datamaskinteknologi blir duplisering av testoppsettet på denne måten et alternativ som ikke var mulig med testing basert på bakgrunnsteknikken hvor begrenset tilgang på kontrollsystemmaskinvare (23) og
kontrollpanelmaskinvare (73) gjorde slik duplisering vanskelig. Klientterminaler
(500) i klientlokasjoner (300) kan koble seg til det ønskelige eller tillatte kontrollpanelet (70) i et testmiljø (200) over et privat eller offentlig nettverk, slik som Internett.
[0056] I utførelsen hvor noen eller alle de emulerte maskinvarene eller til og med simulatormaskinvarene kjører på virtuelle maskiner i internettskyen blir skalering og duplisering av testmiljøet enda enklere ettersom testmiljøet kan settes opp uten tilgang til lokal maskinvare og testområder. Derfor kan et komplett testmiljø (200) settes opp kun ved å bestille det nødvendige antallet virtuelle maskiner fra en server i skyen og fjerninstallere maskinvare-emulatorene (40) og
kontrollsystemprogramvaren (21) for hvert kontrollsystem, simulatorprogramvaren
(100) for hver simulator og kontrollpanelmaskinvareemulatoren (80) og kontrollpanelprogramvaren (71) for hvert kontrollpanel. Konfigurasjon og kommunikasjon mellom de ulike delene av testsystemet bør helst settes opp slik det ville ha blitt gjort for et virkelig system.
[0057] Tilgang og kontroll av det virtuelle testoppsettet kan gjøres ved å koble seg til de virtuelle maskinene ved å benytte ekstern skrivebordstilkobling [Eng: Remote desktop technology]. Dette tillater flere klientterminaler (500) å monitorere og dele tilgangen til ulike virtuelle maskiner fra enhver plassering med internettilkobling.
[0058] Ulike leverandører kan i en utførelse kun koble seg til virtuell maskiner som kjører sitt system, f.eks. et kraftstyringssystem. Dette tillater flere leverandører å operere i det samme virtuelle testmiljøet (200) uten å behøve å dele mer informasjon enn det som er nødvendig under vanlige fartøysinstallasjoner.
Claims (14)
1. Et test system for å teste samvirkningen mellom to eller flere kontrollsystemprogramvarer (21) på en marin installasjon eller et fartøy (1), hvori hver kontrollsystemprogramvare (21) er innrettet til å kjøre på en kontrollsystemmaskinvare (23), og kontrollsystemmaskinvaren (23), er innrettet til å tilkobles i det minste ett kontrollert utstyr (3).
hvori testsystemet omfatter; - én eller flere datamaskinbaserte simulatorer (100), som simulerer to eller flere kontrollerte utstyr (3) og en forbindelse (5) mellom de to eller flere kontrollerte utstyrene (3), og - to eller flere maskinvare-emulatorer (40) som emulerer
kontrollsystemmaskinvarene (23), hvori kontrollsystemprogramvarene (21) kjører på de to eller flere maskinvare-emulatorene (40).
2. Et testsystem ifølge krav 1, hvori de to eller flere maskinvare-emulatorene (40) kjører på én eller flere virtuelle maskiner.
3. Et testsystem ifølge krav 2, hvori, i det minste én av de én eller flere datamaskinbaserte simulatorene (100) kjører på en virtuell maskin.
4. Et testsystem ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 3, som omfatter en kontrollpanelprogramvare (71) innrettet til å kjøre på en kontrollpanelmaskinvare (73) og kommunisere med i det minste én av kontrollsystemprogramvarene (21), hvori testsystemet omfatter en kontrollpanelmaskinvare-emulator (80) som emulerer kontroll pa nei maskinvaren (73), og hvor kontrollpanelprogramvaren (71) kjører på kontrollpanelmaskinvare-emulator (80).
5. Et testsystem ifølge krav 4, hvori kontrollpanelmaskinvare-emulatoren (80) kjører på én eller flere virtuelle maskiner.
6. Et testsystem ifølge et hvilket som helst av kravene ovenfor, hvori, i det minste en av kontrollsystemprogramvarene (21) er en kraftstyringsystemprogramvare.
7. Et testsystem ifølge et hvilket som helst av kravene ovenfor, hvori i det minste ett av de kontrollerte utstyrene (3) er innrettet til å motta kommandosignaler (c) fra i det minste to forskjellige kontrollsystemprogramvarer (21).
8. En fremgangsmåte for å teste samvirkningen mellom to eller flere kontrollsystemprogramvarer (21) på en marin installasjon eller et fartøy (1), hvori hver kontrollsystemprogramvare (21) er innrettet til å kjøre på en kontrollsystemmaskinvare (23), og kontrollsystemmaskinvaren (23), er innrettet til å tilkobles i det minste ett kontrollert utstyr (3), hvori fremgangsmåten omfatter følgende steg; - simulere det kontrollerte utstyret (3) og en forbindelse (5) mellom de to eller flere kontrollerte utstyr (3) i én eller flere datamaskinbaserte simulatorer (100), - kjøre de to eller flere kontrollsystemprogramvarene (21) på respektive to eller flere maskinvare-emulatorer (40) som emulerer kontrollsystemmaskinvaren (23). - tilkoble de to eller flere maskinvare-emulatorene (40) til de én eller flere datamaskinbaserte simulatorene (100).
9. En fremgangsmåte ifølge krav 8, som omfatter å kjøre de to eller flere maskinvare-emulatorene (40) på virtuelle maskiner.
10. Et fremgangsmåte ifølge krav 9, som omfatter å kjøre i det minste én av de én eller flere datamaskinbaserte simulatorene (100) på virtuelle maskiner.
11. En fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 8 til 10, som omfatter steget med å fjernoperere kontrollsystemprogramvaren (21) fra en kontrollpanelprogramvare (71) innrettet til å kjøre på en kontrollpanelmaskinvare (73), hvori kontrollpanelprogramvaren (71) kjører på en kontrollpanelmaskinvare-emulator (80) som emulerer kontrollpanelmaskinvaren (73).
12. En fremgangsmåte ifølge krav 11, som omfatter å kjøre kontrollpanelmaskinvare-emulatoren (80) på én eller flere virtuelle maskiner.
13. Et fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 8 til 12, hvori i det minste en av kontrollsystemprogramvarene (21) er en kraftstyring-syste m prog ra m va re.
14. Et fremgangsmåte for å teste ifølge et hvilket som helst av kravene 8 til 12, hvori i det minste ett av de kontrollerte utstyrene (3) er innrettet til å motta kommandosignaler (c) fra i det minste to forskjellige kontrollsystemprogramvarer (21).
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NO20130610A NO335328B1 (no) | 2013-05-02 | 2013-05-02 | Et testsystem og en fremgangsmåte for å teste samspillet mellom to eller flere kontrollsystemprogramvarer på en marin installasjon eller et fartøy |
| KR1020157011368A KR20150117634A (ko) | 2013-02-14 | 2014-02-05 | 해양 설비 또는 선박의 2개 이상의 제어 시스템 소프트웨어의 상호연동을 테스팅하기 위한 테스트 시스템 및 방법 |
| PCT/NO2014/050018 WO2014126477A1 (en) | 2013-02-14 | 2014-02-05 | A test system and method for testing of the interworking of two or more control system software of a marine installation or vessel |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NO20130610A NO335328B1 (no) | 2013-05-02 | 2013-05-02 | Et testsystem og en fremgangsmåte for å teste samspillet mellom to eller flere kontrollsystemprogramvarer på en marin installasjon eller et fartøy |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NO20130610A1 NO20130610A1 (no) | 2014-11-03 |
| NO335328B1 true NO335328B1 (no) | 2014-11-17 |
Family
ID=51354387
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NO20130610A NO335328B1 (no) | 2013-02-14 | 2013-05-02 | Et testsystem og en fremgangsmåte for å teste samspillet mellom to eller flere kontrollsystemprogramvarer på en marin installasjon eller et fartøy |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20150117634A (no) |
| NO (1) | NO335328B1 (no) |
| WO (1) | WO2014126477A1 (no) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106990720B (zh) * | 2017-05-19 | 2020-06-23 | 关守平 | 基于实时云计算模型的虚拟控制实验平台及控制方法 |
| KR102098905B1 (ko) * | 2018-05-18 | 2020-04-09 | 슈어소프트테크주식회사 | 호스트의 테스트 시나리오로 제어장치의 복수의 파티션간 영향도를 측정하기 위한 방법, 동일 방법을 구현하기 위한 호스트 및 시스템, 그리고 동일 방법을 기록하기 위한 매체 |
| EP3629106A1 (de) * | 2018-09-28 | 2020-04-01 | Siemens Aktiengesellschaft | System zur simulation einer industriellen anlage |
| CN110377594A (zh) * | 2019-07-12 | 2019-10-25 | 中铁工程机械研究设计院有限公司 | 基于远程监控系统的大型铁路施工设备实时运动仿真方法 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6298318B1 (en) * | 1998-07-01 | 2001-10-02 | Ching-Fang Lin | Real-time IMU signal emulation method for test of Guidance Navigation and Control systems |
| US6546297B1 (en) * | 1998-11-03 | 2003-04-08 | Robertshaw Controls Company | Distributed life cycle development tool for controls |
| NO320692B1 (no) | 2002-12-30 | 2006-01-16 | Stiftelsen Det Norske Veritas | Fremgangsmate og system for testing av datamaskinbaserte styre- og overvakningssystemer i et fartoy via en kommunikasjonskanal |
| NO320841B1 (no) | 2004-06-08 | 2006-01-30 | Marine Cybernetics As | Fremgangsmate for testing av et kombinert dynamisk posisjonerings- og kraftreguleringssystem |
| NO322007B1 (no) * | 2004-11-19 | 2006-08-07 | Marine Cybernetics As | Fremgangsmate og system for testing av et dynamisk posisjoneringssystem |
| US7823023B2 (en) * | 2007-02-26 | 2010-10-26 | Red Hat, Inc. | Test framework for testing an application |
| US20080208374A1 (en) * | 2007-02-27 | 2008-08-28 | Rockwell Automation Technologies, Inc. | Testing utilizing controller engine instances |
| CN104407518B (zh) * | 2008-06-20 | 2017-05-31 | 因文西斯系统公司 | 对用于过程控制的实际和仿真设施进行交互的系统和方法 |
| EP2508954A1 (en) * | 2011-04-06 | 2012-10-10 | ABB Technology AG | System and method for the configuration of a clustered simulation network |
-
2013
- 2013-05-02 NO NO20130610A patent/NO335328B1/no unknown
-
2014
- 2014-02-05 KR KR1020157011368A patent/KR20150117634A/ko not_active Application Discontinuation
- 2014-02-05 WO PCT/NO2014/050018 patent/WO2014126477A1/en active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2014126477A1 (en) | 2014-08-21 |
| NO20130610A1 (no) | 2014-11-03 |
| KR20150117634A (ko) | 2015-10-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4854666B2 (ja) | 動的な位置決め及び電力管理システムを組み合わせて試験する方法およびシステム | |
| NO320465B1 (no) | Fremgangsmate og system for testing av et reguleringssystem tilhorende et marint fartoy | |
| NO323949B1 (no) | Framgangsmate og system for testing av et reguleringssystem for et marint petroleumsprosessanlegg | |
| KR20080072966A (ko) | 해양 선박의 전력 관리 시스템을 테스트하기 위한 방법 및시스템 | |
| US11237855B2 (en) | Engineering system and engineering method that use cloud environment | |
| NO335328B1 (no) | Et testsystem og en fremgangsmåte for å teste samspillet mellom to eller flere kontrollsystemprogramvarer på en marin installasjon eller et fartøy | |
| KR101631081B1 (ko) | 동적위치유지시스템의 신뢰성평가시스템 및 그 방법 | |
| US10862925B2 (en) | Apparatus and method for providing real-time cybersecurity training in control system field | |
| US20140172402A1 (en) | Simulation system, method for carrying out a simulation, guidance system, and computer program product | |
| KR101505549B1 (ko) | 전력 시스템을 위한 테스트 장치 | |
| Skjetne et al. | Hardware-in-the-loop testing of marine control system | |
| JP6400114B2 (ja) | 監視制御装置用試験装置 | |
| US20140222408A1 (en) | Simulation system, method of carrying out a simulation, guidance system and computer program product | |
| Himmler | From virtual testing to hil testing-towards seamless testing | |
| Maaß et al. | Software system architecture for control of tethered kites | |
| Smogeli et al. | Third party HIL testing of safety critical control system software on ships and rigs | |
| Smogeli | Managing DP system software-A life-cycle perspective | |
| JP2014063274A (ja) | シミュレータ | |
| Plankl | Ground test facilities and integration concepts for combat air systems at airbus defence and space | |
| KR101819955B1 (ko) | 해양 시추용 시추제어 교육 방법 및 시스템 | |
| KR101857217B1 (ko) | 선박의 동적 위치설정 제어시스템에 대한 검증시스템 및 방법 | |
| Ambrosovskaya et al. | Approach for Advanced Testing of DP Control System | |
| CN113050583A (zh) | 一种飞行控制系统地面测试平台及其测试方法 | |
| Pivano et al. | Automated Hardware-In-the-Loop Testing–Experience from Onboard Remote Testing with CyberSea Signature | |
| CN113412477A (zh) | 用于测试和验证应用程序的系统和方法 |