专利名称：计算机控制系统实时性测试方法
技术领域：
本发明涉及一种计算机控制系统实时性测试方法。
背景技术：
目前，工业生产过程控制几乎全部采用了分散控制系统(DCQ，就国内市场看，DCS 的种类有 MAX800，WDPF, XDPS-400，HS2000, EDPF, LN2000, FOX I/A, INFI-90，SIMENS T/XP, OVATION等。就火力发电机组而言，600MW以上机组几乎全部为国外品牌。DCS已成为与生产设备主机同等重要的核心设备。在对DCS的验收和评价中，既有功能指标，也有性能指标，而作为关键技术指标的系统实时性测试一直是一个难点，由于目前还无法直接测量，因此也就没有实时性指标测量标准。取而代之的则是采用间接指标进行评判，如CPU负荷率、 网络负荷率等。与此相关的国家标准有1.火力发电厂分散控制系统验收测试规程(DL/T 659-2006)2.火力发电厂热工自动化系统检修运行维护规程(DL/T 774-2004)3.火力发电厂分散控制系统技术条件(DL/T 1083-2008)4.基于以太网技术的局域网系统验收测评规范(GB/T 21671-2008)上述标准规定，DPU(分散控制单元)的CPU负荷率最大不得超过60%，平均负荷率不得超过40%的指标。这个指标规定了 DPU的处理能力下限，CPU负荷率越高，说明CPU 任务繁重，该DPU反应就越慢，因此该指标越低越好。但该指标的测试方法一般均由DCS制造商提供，而且要在DPU操作系统支持下才能实现，如果没有DCS供应商的配合几乎无法测试。因此，该项指标的测试既难以实施，也不客观。由于DCS普遍采用了以太网作为系统高速公路，因此，网络速率是影响系统整体指标的关键因素之一，网络负荷率越低，系统传输冲突越少，系统反应也就越快。由于以太网的工作机理为冲突检测多主访问(CDMA/⑶)，当以太网的负荷率达到15%时，冲突概率急剧上升。因此，目前标准中，将以太网负荷率20%作为上限。由于不同型号的网络速率可能不同(lOMbps/lOOMbps/lOOOMbps)、系统测点规模不同，因此网络负荷率指标反映的仅仅是一个相对值，没能反映出系统响应时间这一核心问题。因此，虽然CPU负荷率、网络负荷率大体可以反映出一个系统的实时性，但依然无法准确描述系统实时性这个关键问题，而对任何一个装置或一个系统，整体实时性是一个最为关键的指标。负荷率指标反映的仍是 DCS的内部、间接指标，而不是一个外部、直接指标。因此现有技术存在以下缺陷1.无法进行系统实时性直接测量；2.无法准确地描述系统实时性。
发明内容
本发明的目的就是为了解决现有技术负荷率不能直接、准确描述系统实时性的问题；提供了一种计算机控制系统实时性的测试方法；测试过程简单，直接、准确测试系统实时性。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案计算机控制系统实时性测试方法，包括AI (模拟输入)信号实时性测试过程将测试模拟信号一边接至计算机控制系统的AI通道，一边接至数字录波装置的电压输入通道， 显示器前监视人员的观察确认信号接至数字录波装置的开关量输入通道，录波装置持续录波，当检测到监视员的确认信号后即停止录波，通过录波仪记录的波形时间标签即可测定出电压突变与确认按键两个事件之间的时间差。所述AI信号实时性测试过程包括以下步骤1)将AI信号分别与被测系统DPU的AI测量通道和数字录波装置连接，将确认按键PB与数字录波装置的DI通道连接；2)设置数字录波装置参数，使数字录波装置工作于连续录波方式，且当PB按键输入时结束录波；3)录波仪启动AI录波，突然增大模拟信号，发现显示器上相应信号突变时立即按下确认按键PB ；4)调取带有精确时间标签的录波曲线图，计算从AI信号上升沿开始到PB突变时的时间差。计算机控制系统实时性测试方法，包括DI (开关量输入)信号实时性测试过程将模拟DI接点状态变化的外部模拟开关K信号同时接至计算机控制系统的DI通道与数字录波装置的DI通道，显示器前监视员的观察确认信号也接至数字录波装置的DI通道，录波仪持续对上两个信号录波，当它检测到监视员的确认信号时即停止录波，通过波形时间标签即可测定出两个事件的时间差。所述DI信号实时性测试过程包括如下步骤1)将DI信号分别与被测系统的DI测量通道和数字录波装置连接，将确认按键PB 与数字录波装置的DI通道连接；2)设置数字录波装置参数，使数字录波装置工作于连续录波方式，且当PB按键输入时结束录波；3)启动录波，快速合上模拟开关K，发现显示器上相应信号突变时立即按下确认按键PB，开关K波形和DI波形均被记录在数字录波装置中；4)调取带有精确时间标签的录波曲线图，计算从开关K闭合到PB突变时的时间差。计算机控制系统实时性测试方法，其特征是，包括AO (模拟输出)信号实时性测试过程将计算机控制系统的AO信号接至数字录波装置的电压输入通道，显示器前操作员的突变指令确认信号接至数字录波装置的DI通道，数字录波装置持续对上两个信号录波，当数字录波装置检测到实际指令信号突变后结束录波，通过波形时间标签即可测定出两个突变信号之间时间差。所述AO信号实时性测试过程包括以下步骤1)将AO信号与数字录波装置的电压输入通道连接，将输出确认按键信号PB与数字录波装置的DI通道连接；2)设置数字录波装置参数，使数字录波装置工作于连续录波方式，且当被测的AO 信号突变时结束录波；
3)启动录波，操作人员给出一个突变指令后，按下指令确认键PB，当数字录波装置检测到指令输出通道AO突变时即停止录波；4)调取带有精确时间标签的录波曲线图，计算从PB信号突变开始到AO信号突变之间时间差。计算机控制系统实时性测试方法，其特征是，包括DO (开关量输出)信号实时性测试过程将计算机控制系统的DO信号接至数字录波装置的DI通道，显示器前操作员的输出指令确认信号接至数字录波装置的另一 DI通道，数字录波装置持续对两个DI通道进行录波，当检测到第一个信号突变后(即DO指令输出)，即停止录波，这样从确认按键信号突变到真正指令信号DO突变之间的时间差，可通过波形时间标签测定出来。所述DO信号实时性测试过程包括如下步骤1)将DO信号与数字录波装置的第一个DI通道连接，将输出确认按键信号PB与数字录波装置的第二个DI通道连接；2)设置数字录波装置参数，使数字录波装置工作于连续录波方式，且当被测的DO 信号突变时结束录波；3)启动录波，操作人员给出一个突变指令后，按下指令确认键PB，录波仪持续对 PB和DO通道录波，当检测指令输出通道DO突变后即停止录波。4)调取带有精确时间标签的录波曲线图，计算从PB信号突变到DO信号突变之间时间差。所述数字录波装置的扫描时间精度与录波仪的信号扫描频率匹配，所述扫描时间精度达到毫秒或者更高级别。所述PB按钮是与键盘“回车”键或鼠标“确认”键连动的电子开关。本发明计算机控制系统实时性测试方法的测试原理和过程为1)AI实时性测量AI实时性测试原理和过程已在上述技术方案和步骤中做了大体描述，具体实现可参见图1。结合图1再说明如下在一个DCS中，一般有多个工作站、多个分散控制站(DPU)。 工作站一般是配备了操作系统和应用软件的个人计算机，工作站中设有PB按钮，所述PB按钮与键盘“回车”键或鼠标“确认”键连动，所述PB按钮接入数字数字录波装置的DI回路。 模拟信号发生器输出的信号同时进入DCS某个DPU的AI通道和数字录波装置的AI通道， 当模拟信号突变时录波仪可以同时对该通道和PB状态进行录波扫描，当检测到PB突变后即停止录波。如果PB被按下，即认为测试模拟信号已经反映到DCS的监视屏幕上。从AI 信号突变到PB被按下的时间间隔、通过波形的时间标签而被精确测量。2) DI实时性测量DI实时性的测量原理与AI测试类似，原理图参见图2。此时数字录波装置记录两个DI状态变化波形。其中第一个进入数字录波装置的DI为模拟开关K，模拟外部设备状态的变化(外部状态一般全部为继电器辅助接点)，这个模拟开关K同时也接入DCS的DI通道；第二个数字录波装置的DI为来自工作站的按钮PB。所述模拟开关K或PB闭合或断开时，数字录波装置DI检测回路的电压将发生变化，通过检测电压波形及时间标签得到准确的状态变化时间。3) AO实时性测量
AO实时性测量原理参见图3，基本原理已在上述技术方案和实现步骤中有所描述。AO测试时以与指令确认连动的PB状态突变为录波启动条件。DCS中AO指令输出前， 先在屏幕上给出输出指令的大小，按下“确认”后，该指令才真正输出。将代表“确认”的PB 状态和输出信号同时接入录波仪，同时记录这两个事件的波形，可以精确测量其时间间隔。4) DO实时性的测量DO实时性的测量原理参见图4，基本原理已在上述方案和步骤中有所描述。DO实时性的测量与AO测试类似。可在操作员站通过鼠标手动打开或关闭某个开关或设备。鼠标操作的确认输出PB和实际DO通道分别接入数字录波装置，两个信号突变事件的精确时间均可被测量和记录，因而其时间差即可通过简单计算得到。本发明的有益效果由于本发明的计算机控制系统实时性测试方法，包括输入实时性测试方法输出实时性测试方法；所述输入实时性测试方法包括将模拟外部信号突变的输入信号源分别接入计算机控制系统和数字录波装置，将监视人员所观察到的信号突变的确认信号接入所述的数字录波装置，所述数字录波装置持续录波，以监视人员的确认信号为录波结束标志，通过分析录波数据得到从信号突变到突变确认之间的时间，所述输入信号分为AI (模拟输入)和DI (开关输入)；所述输出实时性测试方法包括将计算机控制系统的控制外部执行机构的AO (模拟输出)信号或DO (开关输出)信号接入数字录波装置， 将操作人员输出指令后的确认按键PB信号接入数字录波装置，数字录波装置持续录波，以实际检测到的信号突变事件为录波结束标志，通过分析录波数据得到从确认按键PB按下到实际信号突变之间的时间。因此具有如下效果1.测试方法和测试过程简单；2.直接、准确地进行系统实时性测试。
图1为本发明计算机控制系统实时性测试方法AI测试接线原理图；图2为本发明计算机控制系统实时性测试方法DI测试接线原理图；图3为本发明计算机控制系统实时性测试方法AO测试接线原理图；图4为本发明计算机控制系统实时性测试方法DO测试接线原理图。图中，1-网络，2-计算机，21-显示器，22-键盘，23-鼠标，3_模拟信号发生器， 4-数字录波装置，5-DPU。
具体实施例方式下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。结合图1，计算机控制系统实时性测试方法，包括AI信号实时性测试过程将模拟信号发生器3产生的测试模拟信号一边接至计算机2控制系统的AI通道，一边接至数字录波装置4的电压输入通道，所述计算机2控制系统包括显示器21，键盘22，鼠标23，显示器 21前监视人员的观察确认信号接至数字录波装置4的开关量输入通道，数字录波装置4持续录波，当检测到监视员的确认信号后即停止录波，通过数字录波装置4记录的波形时间标签即可测定出电压突变与确认按键两个事件之间的时间差。所述AI信号实时性测试过程包括以下步骤
1)将AI信号分别与网络1被测系统DPU 5的AI测量通道和数字录波装置4连接，将确认按键PB与数字录波装置4的DI通道连接；2)设置数字录波装置4参数，使数字录波装置4工作于连续录波方式，且当PB按键状态突变时结束录波；3)录波仪启动AI录波，突然增大模拟信号，发现显示器21上相应信号突变时立即按下确认按键PB ；4)调取带有精确时间标签的录波曲线图，计算从AI信号突变到PB突变时的时间差。结合图2，计算机控制系统实时性测试方法，包括DI信号实时性测试过程将模拟 DI接点状态变化的外部模拟开关K信号同时接至计算机2控制系统的DI通道与数字录波装置4的DI通道，显示器21前监视员的观察确认信号也接至数字录波装置4的DI通道， 数字录波装置4持续对上两个信号录波，当它检测到监视员的确认信号时即停止录波，通过波形时间标签即可测定出两个事件的时间差。所述DI信号实时性测试过程包括如下步骤1)将DI信号分别与被测系统的DI测量通道和数字录波装置4连接，将确认按键 PB与数字录波装置4的DI通道连接；2)设置数字录波装置4参数，使数字录波装置4工作于连续录波方式，且当PB按键输入时结束录波；3)启动录波，快速合上模拟开关K，发现显示器21上相应信号突变时立即按下确认按键PB，开关K波形和DI波形均被记录在数字录波装置4中；4)调取带有精确时间标签的录波曲线图，计算从开关K闭合到PB突变时的时间差。结合图3，计算机控制系统实时性测试方法，包括AO信号实时性测试过程将计算机控制系统的AO信号接至数字录波装置4的电压输入通道，显示器21前操作员的突变指令确认信号接至数字录波装置4的DI通道，数字录波装置4持续对上两个信号录波，当数字录波装置4检测到实际指令信号突变后结束录波，通过波形时间标签即可测定出两个突变信号之间时间差。所述AO信号实时性测试过程包括以下步骤1)将AO信号与数字录波装置4的电压输入通道连接，将输出确认按键信号PB与数字录波装置4的DI通道连接；2)设置数字录波装置4参数，使数字录波装置4工作于连续录波方式，且当被测的 AO信号突变时结束录波；3)启动录波，操作人员给出一个突变指令后，按下指令确认键PB，当数字录波装置4检测到指令输出通道AO突变时即停止录波；4)调取带有精确时间标签的录波曲线图，计算从PB信号突变开始到AO信号突变之间时间差。结合图4，计算机控制系统实时性测试方法，包括DO信号实时性测试过程将计算机控制系统的DO信号接至数字录波装置4的DI通道，显示器21前操作员的输出指令确认信号接至数字录波装置的另一 DI通道，数字录波装置4持续对两个DI通道进行录波，当检测到第一个信号突变后，即停止录波，这样从确认按键信号突变到真正指令信号DO突变之间的时间差，可通过波形时间标签测定出来。所述DO信号实时性测试过程包括如下步骤1)将DO信号与数字录波装置4的第一个DI通道连接，将输出确认按键信号PB与数字录波装置4的第二个DI通道连接；2)设置数字录波装置4参数，使数字录波装置4工作于连续录波方式，且当被测的 DO信号突变时结束录波；3)启动录波，操作人员给出一个突变指令后，按下指令确认键PB，数字录波装置4 持续对PB和DO通道录波，当检测指令输出通道DO突变后即停止录波；4)调取带有精确时间标签的录波曲线图，计算从PB信号突变到DO信号突变之间时间差。所述数字录波装置4的扫描时间精度与数字录波装置4的信号扫描频率匹配，所述扫描时间精度达到毫秒或者更高级别。所述PB按钮是与键盘22 “回车”键或鼠标23 “确认”键连动的电子开关。上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式
进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
权利要求
1.计算机控制系统实时性测试方法，其特征是，包括AI信号实时性测试过程将测试模拟信号一边接至计算机控制系统的AI通道，一边接至数字录波装置的电压输入通道，显示器前监视人员的观察确认信号接至数字录波装置的开关量输入通道，录波装置持续录波，当检测到监视员的确认信号后即停止录波，通过录波仪记录的波形时间标签即可测定出电压突变与确认按键两个事件之间的时间差。
2.根据权利要求1所说的计算机控制系统实时性测试方法，其特征是，所述AI信号实时性测试过程包括以下步骤1)将AI信号分别与被测系统的AI测量通道和数字录波装置连接，将确认按键PB与数字录波装置的DI通道连接；2)设置数字录波装置参数，使数字录波装置工作于连续录波方式，且当PB按键状态突变时结束录波；3)录波仪启动AI录波，突然增大模拟信号，发现显示器上相应信号突变时立即按下确认按键PB ；4)调取带有精确时间标签的录波曲线图，计算从AI信号突变到PB突变时的时间差。
3.计算机控制系统实时性测试方法，其特征是，包括DI信号实时性测试过程将模拟 DI接点状态变化的外部模拟开关K信号同时接至计算机控制系统的DI通道与数字录波装置的DI通道，显示器前监视员的观察确认信号也接至数字录波装置的DI通道，录波仪持续对上两个信号录波，当它检测到监视员的确认信号时即停止录波，通过波形时间标签即可测定出两个事件的时间差。
4.根据权利要求3所述的计算机控制系统实时性测试方法，其特征是，所述DI信号实时性测试过程包括如下步骤1)将DI信号分别与被测系统的DI测量通道和数字录波装置连接，将确认按键PB与数字录波装置的DI通道连接；2)设置数字录波装置参数，使数字录波装置工作于连续录波方式，且当PB按键输入时结束录波；3)启动录波，快速合上模拟开关K，发现显示器上相应信号突变时立即按下确认按键 PB,开关K波形和DI波形均被记录在数字录波装置中；4)调取带有精确时间标签的录波曲线图，计算从开关K闭合到PB突变时的时间差。
5.计算机控制系统实时性测试方法，其特征是，包括AO信号实时性测试过程将计算机控制系统的AO信号接至数字录波装置的电压输入通道，显示器前操作员的突变指令确认信号接至数字录波装置的DI通道，数字录波装置持续对上两个信号录波，当数字录波装置检测到实际指令信号突变后结束录波，通过波形时间标签即可测定出两个突变信号之间时间差。
6.根据权利要求5所说的计算机控制系统实时性测试方法，其特征是，所述AO信号实时性测试过程包括以下步骤1)将AO信号与数字录波装置的电压输入通道连接，将输出确认按键信号PB与数字录波装置的DI通道连接；2)设置数字录波装置参数，使数字录波装置工作于连续录波方式，且当被测的AO信号突变时结束录波；3)启动录波，操作人员给出一个突变指令后，按下指令确认键PB，当数字录波装置检测到指令输出通道AO突变时即停止录波；4)调取带有精确时间标签的录波曲线图，计算从PB信号突变开始到AO信号突变之间时间差。
7.计算机控制系统实时性测试方法，其特征是，包括DO信号实时性测试过程将计算机控制系统的DO信号接至数字录波装置的DI通道，显示器前操作员的输出指令确认信号接至数字录波装置的另一 DI通道，数字录波装置持续对两个DI通道进行录波，当检测到第一个信号突变后，即停止录波，这样从确认按键信号突变到真正指令信号DO突变之间的时间差，可通过波形时间标签测定出来。
8.根据权利要求7所述的计算机控制系统实时性测试方法，其特征是，所述DO信号实时性测试过程包括如下步骤1)将DO信号与数字录波装置的第一个DI通道连接，将输出确认按键信号PB与数字录波装置的第二个DI通道连接；2)设置数字录波装置参数，使数字录波装置工作于连续录波方式，且当被测的DO信号突变时结束录波；3)启动录波，操作人员给出一个突变指令后，按下指令确认键PB，录波仪持续对PB和 DO通道录波，当检测指令输出通道DO突变后即停止录波；4)调取带有精确时间标签的录波曲线图，计算从PB信号突变到DO信号突变之间时间差。
9.根据权利要求1至9任一项所述的计算机控制系统实时性测试方法，其特征是，所述数字录波装置的扫描时间精度与录波仪的信号扫描频率匹配，所述扫描时间精度达到毫秒或者更高级别。
10.根据权利要求2，4，6，8任一项所述的计算机控制系统实时性测试方法，其特征是， 所述PB按钮是与键盘“回车”键或鼠标“确认”键连动的电子开关。
全文摘要
本发明公开了计算机控制系统实时性测试方法；包括输入实时性测试方法，输出实时性测试方法；所述输入实时性测试方法包括将模拟外部信号突变的输入信号源分别接入计算机控制系统和数字录波装置，将监视人员所观察到的信号突变的确认信号接入所述的数字录波装置，所述数字录波装置持续录波，得到从信号突变到突变确认之间的时间，所述输入信号分为AI信号和DI信号；所述输出实时性测试方法包括将计算机控制系统的AO信号或DO信号接入数字录波装置，将操作人员输出指令后的确认按键PB信号接入数字录波装置，数字录波装置持续录波，得到从确认按键PB按下到实际信号突变之间的时间；测试过程简单，直接、准确测试系统实时性。
文档编号G05B23/02GK102541052SQ20121003462
公开日2012年7月4日 申请日期2012年2月16日 优先权日2012年2月16日
发明者丁卫东, 于庆彬, 孟祥荣, 郎澄宇 申请人:山东电力研究院