一种模拟由核电站DCS系统控制的设备的方法与流程

本发明涉及一种模拟由核电仪控非安全级DCS系统控制的设备的方法，属于核电仪控非安全级测试技术领域。

背景技术：

中国发明专利“一种核电数字化仪控系统测试装置”(申请号：201110092105.0)，公开了一种利用信号采集设备及调理电路组成的测试装置，实现对物理设备特性的模拟仿真。如图1所示，该测试装置包括控制装置和信号处理装置，其中，控制装置包括工控机、安装在工控机内部的采集卡和控制测试过程的控制软件，信号处理装置包括分线板和调理板，分线板的两端通过信号线分别与采集卡和调理板连接，调理板的另一端通过信号线与被测的DCS控制柜连接。该测试装置进行模拟仿真时，首先由测试装置的信号处理装置接收来自FCS(现场控制站)的信号，传达到测试装置的控制装置中。经过控制装置中软件计算将结果反馈给测试装置的信号处理装置，通过信号线缆将仿真结果反馈给FCS。然后FCS通过SNET(系统网)将仿真结果传递给I/O服务器，I/O服务器将仿真结果通过MNET网(管理网)传递给计算服务器和OWP(操作员站)。该专利申请提出的技术方案需要将相关的硬件设备依据信号类型进行信号线的连接，并对所模拟的物理设备特性进行编程和调试，采用的是硬件仿真的原理，因此，需要投入硬件设备，并维护，此外还需要比较复杂的人机界面的二次开发，运行成本高。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的不足，本发明提出了一种模拟由核电仪控非安全级DCS系统控制的设备的方法，无需增加硬件设备，实现模拟被控制的设备。本发明提出的模拟由核电站DCS系统控制的设备的方法，基于服务器、现场控制站，以及设备特性数据库，通过服务器的可开放接口实现数据交互，具体包括以下步骤：

步骤一，读取设备特性数据库中预先设定的设备信息，加载到服务器内存中；

步骤二，根据加载到服务器内存中的设备信息，设定服务器扫描周期，服务器按照设定的周期扫描对应设备指令/反馈点的实时值，形成设备指令信号点值；

步骤三，根据本周期读取的设备指令信号点值，与上一周期的设备指令信号点值的变化，判断并确定仿真逻辑，是否执行设备反馈信号点值置位仿真：当本周期设备指令信号点值与上一周期的设备指令信号点值一致的情况下，不再重复将对应的设备反馈信号点值进行置位，当指令点值相比上周期发生变化后，将设备反馈信号点值进行置位；

步骤四，将经过仿真逻辑处理获得的设备反馈信号点值写入服务器，并与现场控制站进行通讯同步，作为下一个处理周期的设备信息。

所述服务器可开放的接口，包括基于TCP/IP基础协议的网络通讯、标准的实时数据接口、标准的远程数据库接口，以及定制的通讯协议的任意一种实现数据交互的接口。

所述设备信息包括被设备名称、设备反馈信号点名称、设备命令信号点名称、设备类型信息，以及设备域号。

所述服务器内存中建立一结构体，用于存放所有设备信息，以备调用处理。

所述服务器扫描周期与服务器数据刷新周期一致。

与现有技术相比，本发明的模拟由核电站DCS系统控制的设备的方法，不用或者最小化外部物理连接，使用DCS系统数据接口，实时监测和改变系统实时数据库内每个物理设备相关联的点值。本发明的方法不需要物理信号的外部模拟，直接通过系统内部接口实现对信号的读写，模拟核电站DCS系统控制设备，将一台机组所需的百万元装置费用，减少至不足5万元，大大降低了设备成本，将设备维护及线缆连接我虚的150人工日时间，减少到仅需20人工日时间，大大降低了成本，提高了效率。此外，只要是具备实时数据接口的核电仪控非安全级DCS系统均可以使用本发明提出的方法，对DCS控制的设备进行模拟，对于不同的核电仪控非安全级DCS系统可以通过改变数据接口函数的调用方式进行移植。

附图说明

图1为现有核电数字化仪控系统测试装置的结构示意图；

图2为本发明模拟由核电站DCS系统控制的设备的方法的网络连接示意图；

图3为本发明模拟由核电站DCS系统控制的设备的方法的流程框图。

具体实施方式

下面结合附图详细描述本发明模拟由核电站DCS系统控制的设备的方法。

本发明模拟由核电站DCS系统控制的设备的方法，利用DCS内部计算机或者网络方式接入DCS内部的计算机，通过网络直接读取DCS内部被模拟的外部设备的命令信号点状态，并模拟现场设备对DCS内被模拟设备的反馈信号点进行写操作，实现用软件模拟DCS控制的设备的过程，如图2所示，通过网络连接至MNET网络，或者使用OWP中的计算机设备(此时无需额外计算机设备)，通过DCS系统自身的MNET网络与I/O服务器进行数据交换，再由I/O服务器与FCS(DCS现场控制站)通过DCS系统自身的SNET网络进行数据交换，模拟仿真现场设备；将运行本方法的软件所装载的计算机设备亦可与网关主机进行网络连接，与网关主机进行数据交换，模拟第三方现场设备。测试工具与服务器的通讯，采用服务器可开放的接口，一般情况可使用基于TCP/IP基础协议的网络通讯，可使用标准的实时数据接口(如OPC)，也可使用标准的远程数据库接口(如ODBC)，也可使用定制的通讯协议，即定制的动态链接库函数，但无论何种接口，都仅为实现数据交互，不对本方法起关键制约作用。例如：

m_lngDomainNo＝Device.Domain’设置域名

QueryTagArr(0).BSPName＝DI’设置点项名称

QueryTagArr(0).BSIName＝Device.RD_Name’设置指令信号点名称

ret＝RDBObj.RDBTagRead(1,QueryTagArr,m_lngReplayTagNum,ReplayTagArr,m_lngDomainNo,1,-1)’执行动态链接函数

Device.RD_Value＝ReplayTagArr(0).Value’获取返回值，即设备指令信号点值

本发明模拟由核电站DCS系统控制的设备的方法的具体实现步骤如图3所示:

步骤一，预先形成设备特性数据库。通过测试工具或VB、VC等面向对象语言，读取设备特性数据库中的设备信息。其中，设备特性数据库是根据实际设备使用说明书记载的指令/反馈特性转化的一种可读取的格式，设备信息包括但不限于以下信息：被模拟设备名称、设备反馈信号点名称、设备命令信号点名称、设备类型信息、设备域号。

步骤二，设备信息全部加载至内存。利用测试工具或VB、VC等面向对象语言，将以上设备信息从设备特性数据库中读取到服务器内存，并建立一个结构体，用于存放多个设备信息，具体包括

步骤三，获取本周期设备指令信号点值。根据加载到服务器内存中的设备信息，测试工具执行模拟动作，按周期向服务器请求扫描对应设备指令信号点/反馈点的实时值。所述周期可进行手动设置，以不对服务器造成额外的负担确定，通常选择500ms为一个扫描周期，同时该扫描周期还与服务器的数据刷新周期有关，一般情况请求扫描周期与服务器数据刷新周期一致即可。

步骤四，设备指令/反馈点值在服务器中完成置位。根据设备特性数据库定义的设备仿真逻辑模型，测试工具依据设备特性数据库中的设备类型DeviceType，判断确定具体的仿真逻辑。具体方法是将本周期刷新读取的设备指令信号点值，与上一周期的设备指令信号点值做比较判断，以确定是否执行设备反馈信号点值变位仿真。一般情况，当判断结果为本周期设备指令信号点值与上一周期的设备指令信号点值一致的情况下，不再重复将对应的设备反馈信号点值进行置位，以有效降低服务器处理的负荷；当相邻两个周期的设备指令信号点值相比上发生变化时，则将设备反馈信号点值进行置位，例如：

①上周期：TD＝0，RD＝0，TP＝1，RP＝0；

②本周期：TD＝0，RD＝1；判断RD变化，执行仿真，输出TP＝0，RP＝1。

③下周期：重复②的周期扫描判断，并执行仿真、输出。

仿真输出结果通过动态链接函数，写入服务器。，以一个反馈点为DI类型为例：

’先将此DI点置为强制状态

步骤五，设备状态完成服务器与现场控制站同步。将上述仿真逻辑处理后获得的设备反馈信号点值写入服务器，服务器将在下一个处理周期内，将该设备反馈信号点值与现场控制站(FCS)进行通讯同步，该动作由DCS系统自动完成，无需人工干预，服务器与现场控制站完成在一个周期内设备反馈信号点值状态的同步更新。

服务器按设置的扫描仿真周期，复用第1步已经创建的结构体，重复第2～4步扫描、判断、仿真的过程，直至停止，结束测试过程。