分布式控制系统的备件检测系统的制作方法

本发明涉及电力行业热控测量技术领域，特别是涉及一种分布式控制系统的备件检测系统。

背景技术

随着生产现场分布式控制系统运行年限的增加，面临着故障率升高，出现硬件逐步老化后性能出现下降的现象，需要更换备件的问题。而作为库存的备件，由于备件采购时间较早，在库房放置时间较长，易受环境温度、湿度等外界因素影响，长期下来对备件性能有一定的影响，备件的性能质量难以保证。当现场分布式控制系统出现故障时，由于机组处于运行阶段，必须紧急更换相应的硬件，如果在机组运行中在线更换了不可靠的备件，则可能会导致各种不可预计的意外发生，给安全生产带来严重的威胁。

技术实现要素：

基于此，有必要针对突发情况下无法对备件进行性能检测的问题，提供一种分布式控制系统的备件检测系统。

一种分布式控制系统的备件检测系统，所述系统包括：

检测单元，所述检测单元包括各个备件安装机构组成的检测回路；

测试平台，所述测试平台与所述检测单元通讯连接，并配置有待检测备件的检测逻辑；

所述检测单元通过所述备件安装机构安装待检测备件；所述测试平台通过对应的检测逻辑控制所述检测回路运行，采集所述待检测备件的运行参数，输出各个待检测备件的检测结果。

上述分布式控制系统的备件检测系统，设置检测单元，检测单元是由各个备件安装机构组成的检测回路，备件安装机构中可以安装已检测过的备件也可以安装待检测备件，以组成功能完备的检测回路，测试平台通过对检测回路设置相应的检测逻辑，在检测回路运行时，测试平台采集检测回路的各项运行参数，进行分析得到待检测备件的检测结果，本发明实施例，可以在备件安装在分布式控制系统上之前，进行性能参数检测，从而避免损坏备件安装在分布式控制系统带来的损失。

在其中一个实施例中，所述备件安装机构包括：dpu安装机构、第一通讯卡安装机构、第二通讯卡安装机构、输入/输出卡件安装机构以及输入/输出端子板安装机构；所述dpu安装机构、第一通讯卡安装机构、输出卡件安装机构、输出端子板安装机构、输入端子板安装机构、输入卡件安装机构、第二通讯卡安装机构、dpu安装机构依次连接组成所述检测回路。

在其中一个实施例中，所述检测逻辑包括：dpu检测逻辑；所述dpu安装机构中安装待检测dpu，其他备件安装机构对应中安装正常备件，通过所述测试平台将分布式控制系统主dpu中的逻辑组态镜像到待检测dpu中，并将待检测dpu切换为检测单元的主dpu，通过所述dpu检测逻辑运行所述检测回路；所述测试平台还采集检测回路的运行数据，生成dpu检测结果。

在其中一个实施例中，所述检测回路还包括：电源模块安装机构；所述电源模块安装机构分别连接电源模块安装机构、第一通讯卡安装机构、第二通讯卡安装机构、输入/输出卡件安装机构以及输入/输出端子板安装机构，并为其供电；所述检测逻辑包括：电源模块检测逻辑；所述电源模块安装机构中安装待检测电源模块，其他备件安装机构对应中安装正常备件，在所述待检测电源模块供电下运行所述检测回路；所述测试平台还采集检测回路的运行数据，生成电源模块检测结果。

在其中一个实施例中，还包括：i/o导轨箱；所述i/o导轨箱包括第一子站和第二子站；所述第一子站和所述第二子站均包括若干个卡槽，在所述第一子站的卡槽中设置所述第一通讯卡安装机构；在所述第二子站的卡槽中设置所述第二通讯卡安装机构。

在其中一个实施例中，还包括：i/o导轨箱；所述i/o导轨箱包括第一子站和第二子站；所述第一子站和所述第二子站均包括若干个卡槽，在所述第一子站的卡槽中设置所述第一通讯卡安装机构；在所述第二子站的卡槽中设置所述第二通讯卡安装机构。

在其中一个实施例中，所述检测逻辑包括：输入/输出卡件检测逻辑；所述第一子站的卡槽和所述第二子站的卡槽中均还设置所述输入/输出卡件安装机构；所述输入卡件安装机构安装待检测输入卡件；所述输出卡件安装机构安装待检测输出卡件，其他备件安装机构对应中安装正常备件；通过所述输入/输出卡件检测逻辑分别运行所述检测回路；所述测试平台还采集所述检测回路的运行数据，分别生成输入/输出卡件检测结果。

在其中一个实施例中，所述检测逻辑还包括：端子板检测逻辑；所述第一子站的卡槽和所述第二子站的卡槽中均还设置所述输入/输出端子板安装机构；所述输入端子板安装机构中安装待检测输入端子板，或所述输出端子板安装机构中安装待检测输出端子板；其他备件安装机构对应中安装正常备件；通过所述输入/输出端子板检测逻辑分别运行所述检测回路；所述测试平台还采集所述检测回路的运行数据，分别生成输入/输出端子板检测结果。

在其中一个实施例中，所述检测回路包括：开关量检测回路和模拟量检测回路；输入/输出卡件包括：开关量输入卡件、开关量输出卡件、模拟量输入卡件和模拟量输出卡件；输入/输出端子板包括：开关量输入端子板、开关量输出端子板、模拟量输入端子板和模拟量输出端子板。

在其中一个实施例中，所述检测单元还包括各个备件安装机构组成的检测开路；所述测试平台通过对应的检测逻辑控制所述检测开路运行，采集所述待检测备件的运行参数，输出各个待检测备件的检测结果。

附图说明

图1为一实施例中分布式控制系统的备件检测系统的结构示意图；

图2为一实施例中检测回路的结构示意图；

图3为一实施例中i/o导轨箱的示意性结构图；

图4为一实施例中分布式控制系统的备件检测系统硬件配置结构示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及取得的效果，下面结合附图及较佳实施例，对本发明实施例的技术方案，进行清楚和完整的描述。

在一实施例中，如图1所示，为一种分布式控制系统的备件检测系统的示意图，该系统包括：检测单元100，所述检测单元100包括各个备件安装机构110组成的检测回路120；测试平台200，所述测试平台200与所述检测单元100通讯连接，并配置有待检测备件的检测逻辑210；检测单元100通过备件安装机构110安装待检测备件，测试平台200通过待检测备件对应的检测逻辑310控制检测回路120运行，测试平台200采集待检测备件的运行参数，生成并输出待检测备件的检测结果。

上述分布式控制系统的备件检测系统，设置检测单元，检测单元是由各个备件安装机构组成的检测回路，备件安装机构中可以安装已检测过的备件也可以安装待检测备件，以组成功能完备的检测回路，测试平台通过对检测回路设置相应的检测逻辑，在检测回路运行时，测试平台采集检测回路的各项运行参数，进行分析得到待检测备件的检测结果，本发明实施例，可以在备件安装在分布式控制系统上之前，进行性能参数检测，从而避免损坏备件安装在分布式控制系统带来的损失。

分布式控制系统简写为dcs(distributedcontrolsystem)系统，在工作时，dcs系统中的所有部件是为了实现某一功能而设计的，为了应对dcs系统中部件的损坏，这些部件通常会在仓库中存储多个相同的备件备用，在dcs系统中某一部件故障时，可以采用备件替换故障的部件。

在一实施例中，备件检测系统可以采用和dcs系统相同的硬件环境以及软件环境，在硬件上，备件检测系统可以安装在dcs系统相同的机柜内，为了实现对所有备件的检测，在机柜内设计备件安装机构，这些备件安装机构分布在机柜的各个部位，用于安装各个待检测备件。在软件上，可以采用和dcs系统相同的软件平台，例如，dcs系统采用的是上海新华控制系统，则本发明备件检测系统的软件可以采用上海新华控制系统作为测试平台，另外，通过在上海新华控制系统中开发检测软件，针对不同的备件可以开发不同的检测软件，以执行各个待检测的检测逻辑，实现对不同待检测备件的性能检测。然后通过测试平台采集运行参数生成检测结果。

在另一实施例中，dcs系统中各个部件一般都是采用冗余结构，即每个部件都配置有冗余的部件，以dpu为例，dcs系统中配置有主dpu和备用dpu，在常规工作时，备用dpu跟随主dpu工作，在主dpu故障时，备用dpu会替代故障的主dpu成为新的主dpu，为了实现和dcs系统相同的硬件结构，可以在备件检测系统中预先组成功能完备的功能回路，在需要进行备件检测时，可以将待检测备件作为功能回路中相应部件的冗余部件，然后通过测试平台将待检测备件升为主控，从而组成检测回路。通过上述处理，可以简化测试过程，同时也模拟了dcs系统工作时的环境，从而有效的提升检测效果。

在一实施例中，备件安装机构包括：dpu安装机构、第一通讯卡安装机构、第二通讯卡安装机构、输入/输出卡件安装机构以及输入/输出端子板安装机构；dpu安装机构301、第一通讯卡安装机构302、输出卡件安装机构303、输出端子板安装机构304、输入端子板安装机构305、输入卡件安装机构306、第二通讯卡安装机构307、dpu安装机构301依次连接组成所述检测回路，如图2所示。在对应的备件安装机构安装对应的备件就可以实现相应的功能。

在一实施例中，检测回路包括：开关量检测回路和模拟量检测回路；输入/输出卡件包括：开关量输入卡件、开关量输出卡件、模拟量输入卡件和模拟量输出卡件；端子板包括：开关量输入端子板、开关量输出端子板、模拟量输入端子板和模拟量输出端子板。

以下分别就开关量检测回路和模拟量检测回路分别进行说明。

开关量检测回路：

在一实施例中，为了实现dpu备件的检测，首先需要在测试平台中设置dpu检测逻辑，然后在dpu安装机构中安装待检测dpu，其他备件安装机构中安装正常的备件，然后将检测回路上电测试，通过测试平台中相应的dpu检测逻辑，对待检测dpu进行拷机测试，测试平台通过采集测试过程中的运行数据，进行分析生成dpu检测结果。

具体的，在对dpu备件进行检测时，可以采用静态检测和动态检测，静态检测就是检查dpu备件的外观、内部接线、跳线检查以及各连接件的牢固性。动态检测主要是用于dpu备件的上电测试，本实施例主要针对的是动态检测。在连接好检测回路后，默认检测回路中其他备件的功能均是完备的，通过设置dpu检测逻辑，设置检测回路的运行方式，然后通过测试平台检测检测回路的运行数据，即可以判断待检测dpu的功能是否完备。

在一实施例中，dpu检测逻辑可以利用待检测dpu进行全部i、o部件中测点的组态，全部测点均进行数据的收集，检测时，选择合适的检测周期，在一个检测周期内，在待检测dpu的组态控制下，将输出卡件各通道全部置“1”并保持，判断输出卡件各通道和输入卡件对应通道的状态是否一致，若是，则将累计错误值+1；然后将输出卡件各通道全部置“0”并保持，判断输出卡件各通道和输入卡件对应通道的状态是否一致，若是，则将累计错误值+1。在一定检测时间后获取累计错误值的值，若此时累计错误值为“0”，则认为待检测dpu合格。

在一实施例中，检测回路还包括：电源模块安装机构，电源模块安装机构分别连接电源模块安装机构、第一通讯卡安装机构、第二通讯卡安装机构、输入/输出卡件安装机构以及输入/输出端子板安装机构，并为其供电检测逻辑包括：电源模块检测逻辑；电源模块安装机构中安装待检测电源模块，其他备件安装机构对应中安装正常备件，在待检测电源模块供电下运行所述检测回路；测试平台还采集检测回路的运行数据，生成电源模块检测结果。

具体的，电源模块可以包括5v和±15v共用电源、24v电源以及48v电源。其中，5v和±15v共用电源可以为输入/输出卡件提供工作电源，24v电源可以为模拟量端子板提供工作电源，48v电源可以为开关量输入端子板提供开关信号查询电源。对于电源模块的检测，也可以采用静态检测和动态检测，静态检测主要电源模块的外观以及上电测量，外观检测主要包括外观的完好性以及部件之间的牢固性，上电测试主要是检测电源模块的输出性能，各电源模块的输出电压要求如表1所示：

表1

若上电测试结果达到表1中的要求，则可进一步进行动态测试，动态测试时，可以将待检测的电源模块接入测试回路，通过设置电源模块检测逻辑从而决定测试回路的工作方式，由于只需要通过长时间工作查看电源模块的状态，因此，优选可以采用dpu检测逻辑使检测回路工作，从而得到电源模块的检测结果。

在一实施例中，备件检测系统可以包括分布式控制系统相同的i/o导轨箱，i/o导轨箱可以包括第一子站和第二子站，值得说明的是，设置子站的个数可以根据检测时的需求进行设置，本实施例通过两个子站就可以完成备件的检测，应该能够想到，为了拓展同时检测备件的数量，可以增加更多的子站。

在一实施例中，第一子站和第二子站都包括有若干个卡槽，通过卡槽可以安装各种卡件，可以在第一子站的卡槽中设置第一通讯卡安装机构，在第二子站的卡槽中设置第二通讯卡安装机构。

在另一实施例中，如图3所示，第一子站和第二子站均包括7个卡槽，第一子站的卡槽分别编号为1，2，3，4，5，6，7；第二子站的7个卡槽依次编号为8，9，10，11，12，13，14。

在此基础上，第一通讯卡和第二通讯卡均可以采取冗余结构，即第一通讯卡由两块bcnet卡组成，第二通讯卡也是由两块bcnet卡组成。在第一子站编号为6、7的卡槽中安装第一通讯卡的两块bcnet卡，在第二子站编号为13、14的卡槽安装第二通讯卡的两块bcnet卡。

在一实施例中，检测逻辑还包括：通讯卡检测逻辑，第一通讯卡安装机构和所述第二通讯卡安装机构中安装待检测通讯卡，其他备件安装机构对应中安装正常备件；测试平台将待检测通讯卡切换为主控通讯卡，通过通讯卡检测逻辑运行检测回路；测试平台还采集检测回路的运行数据，生成通讯卡检测结果。

具体的，可以将待检测通讯卡安装在第一通讯卡安装机构或者第二通讯卡安装机构，将该待检测通讯卡升为主控通讯卡，另外，检测回路中其他备件安装机构均安装正常部件，通过通讯卡检测逻辑控制检测回路按预定的工作方式工作，通过测试平台采集检测回路的运行参数，从而分析得到待检测通讯卡的检测结果。

在另一实施例中，功能回路中拥有两组通讯卡部件，总计4张bcnet卡分别安装在6、7、13、14卡槽中，可以将待检测bcnet卡替换其中一个卡槽的bcnet卡，然后将待检测bcnet卡升为主控通讯卡，然后组成检测回路，实现通讯卡的检测。

在另一实施例中，通讯卡也可以采用动态检测的方式，对于通讯卡检测逻辑，决定检测回路的工作方式，通讯卡是用于数据传输，在检测回路中，可以将各输入/输出卡件的状态传输至其他输入/输出卡件，因此在设置通讯卡检测逻辑，只需通过在检测回路工作时，整个检测回路各个检测点的数据传输是否正常即可。

可选的，通讯卡检测逻辑可以和dpu检测逻辑一样，或通过以下方式进行检测：通过dpu的组态功能设置输出卡件的输出量置“1”，然后通过dpu采集通讯卡采集的各个输入/输出卡件的状态，通过组态分析，即可判定通讯卡的功能是否正常。

在一实施例中，检测逻辑包括：输入/输出卡件检测逻辑，备件检测系统还可以执行对输入/输出卡件的检测，可以在第一子站的卡槽和所述第二子站的卡槽中均还设置所述输入/输出卡件安装机构；值得说明的是，由于输出卡件和输出卡件是匹配工作的，可以将输入卡件安装机构和输出卡件安装机构分别设置在第一子站和第二子站中。

具体的，在进行输入/输出卡件的检测时，在输入卡件安装机构安装待检测输入卡件，在输出卡件安装机构安装待检测输出卡件，检测回路中其他备件安装机构对应中安装正常备件。然后通过输入/输出卡件检测逻辑运行检测回路，通过测试平台采集检测回路的运行数据，分别生成输入/卡件检测结果。

在另一实施例中，输入卡件和输出卡件的检测原理一致，在设置输入/输出卡件检测逻辑时，既可以采用dpu检测逻辑，也可以通过dpu的组态功能设置输出卡件的输出量置“1”，然后通过dpu采集通讯卡采集的各个输入/输出卡件的状态，通过组态分析，即可判定输入/输出卡件的功能是否正常。

在一实施例中，检测逻辑还包括：输入/输出端子板检测逻辑；备件检测系统还可以执行对输入/输出端子板的检测，可以在第一子站的卡槽和第二子站的卡槽中均还设置输入/输出端子板安装机构；在进行输入端子板或输出端子板检测时，可以在输入端子板安装机构中安装待检测输入端子板，或者在输出端子板安装机构中安装待检测输出端子板。

具体的，在进行输入/输出端子板的检测时，可以将待检测输入/输出端子板对应安装在第一子站或者第二子站的卡槽内，输入/输出端子板的安装需要配合输入/输出卡件，检测回路中其他备件安装机构对应中安装正常备件。然后通过输入/输出端子板检测逻辑运行检测回路，通过测试平台采集检测回路的运行数据，分别生成输入/卡件检测结果。

在另一实施例中，输入端子板和输出端子板的检测原理一致，输入/输出端子在检测回路中用来连接输入卡件和输出卡件，因此，在设置输入/输出端子板检测逻辑时，可以设置为与输入/输出卡件检测逻辑一致。既可以采用dpu检测逻辑，也可以通过dpu的组态功能设置输出卡件的输出量置“1”，然后通过dpu采集通讯卡采集的各个输入/输出卡件的状态，通过组态分析，即可判定输入/输出端子板的功能是否正常。

模拟量检测回路：

值得说明的是，模拟量检测回路和开关量检测回路的结构一致，不同的是，模拟量检测回路中的输入/输出卡件均为模拟量输入/输出卡件，输入/输出端子板均为模拟量输入/输出端子板，而开关量检测回路中的输入/输出卡件均为开关量输入/输出卡件，输入/输出端子板均为开关量输入/输出端子板。

由于模拟量和数字量特性的不同，在进行dpu检测逻辑的设置时，可以将输入卡件和输出卡件的量程均设置为“0-100”，在进行dpu检测时，在dpu的组态控制下，设置输出卡件各通道输出的保持量程内的一个随机数，然后逐一对比输入卡件对应通道输出的数值是否与输出卡件各通道输出的随机数的差值在预设范围内，预设范围可以选择0.01，若否，则将错误累计值“+1”，进行预设时间的检测后，检测如果错误累计值为“0”，则说明待检测dpu正常。

至于其他备件的检测，亦可以采用和dpu检测逻辑一致的检测逻辑，从而实现对其他备件的检测。

在一实施例中，检测单元还包括各个备件安装机构组成的检测开路；测试平台通过对应的检测逻辑控制检测开路运行，采集待检测备件的运行参数，输出各个待检测备件的检测结果。

本实施例，针对无法加入检测回路的备件提供的检测方法，利用设置的检测开路，从而实现对无法通过检测回路检测的备件的检测。

在一实施例中，可以通过检测开路检测的备件包括lc卡，热电偶端子板、热电阻端子板等，均可以通过检测开路进行检测。

在进行检测开路的开环检测时，同样需要组件检测开路，在连接好需要的部件时，部件可以包括dpu、输入/输出卡件、输入/输出端子板、通讯卡以及待检测备件(lc卡，热电偶端子板、热电阻端子板等)，以热电阻端子板为例，通过dpu进行组态，由于是开环检测，需要通过信号发生器向端子板每个通道逐个注入标准信号，记录各个通道的显示值，通过标准信号值与显示值的误差，判断是否合格。其他备件的检测原理与此类似，再次不再赘述。

在一实施例中，如图3所示，为分布式控制系统的备件检测系统硬件配置结构示意图，备件检测系统的硬件配置均安装在一个机柜中，机柜内由上到下依次安装有电源模块箱401、主机dpu导轨箱402、i/o导轨箱403、电源开关箱404、端子板安装机构405等。电源模块箱401中安装各类电源模块，主机dpu导轨箱402中安装主dpu和备用dpu。i/o导轨箱403包括第一子站和第二子站第一子站和所述第二子站均包括若干个卡槽，所述卡槽用于安装输入/输出卡件或通讯卡。电源开关箱404用于提供220v电压供电，端子板安装机构405用于安装端子板。

在一实施例中，测试平台作为人机接口，兼有工程师站和操作员站所有功能，可以采用新一代工控机实现，工控机上安装windows2000或者版本高的系统，软件平台可以选择上海新华控制系统，在软件平台上开发上述测试软件，可以将每个备件的测试软件设计为一功能模块，该功能模块可以自动执行备件检测，并自动生成检测结果。

另外，在一实施例中，由于备件检测系统和dcs系统有相同的硬件配置，在dcs系统现场故障查询时，可以将dcs系统的dpu中的逻辑组态镜像到备件检测系统的dpu中，然后采用与dcs系统相同的卡件配置，模拟现场状况，以便快速确定故障情况。

更进一步的，在电力生产时，经常需要更换dpu中的逻辑组态，dcs系统运行新的逻辑组态可能存在一些无法预期的事件发生，因此，可以先将新的逻辑组态拷贝到备件检测系统中，然后设置生产现场相同的卡件，从而预先模拟现场生产情况。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。