一种工业过程控制系统的测试装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开一种工业过程控制系统的测试装置。由调节阀执行器增强型模拟器和仿真计算机构成，其中调节阀执行器增强型模拟器具有调节阀执行器接口和变送器、传感器接口。通过电路模拟调节阀执行器的动作过程，并用液晶或LED显示组件显示接收的阀位控制信号和显示模拟的阀位开度；还通过电路模拟过程控制系统中参数监测用的变送器、传感器的信号变化。用计算机仿真过程控制系统的控制对象的运转过程并将最新的状态参数值送给调节阀执行器增强型模拟器，仿真计算机与调节阀执行器增强型模拟器通过总线网络或以太网络联网工作。本测试装置能在有效的成本控制下，实现重要的工业过程控制系统新研制的样机装备软硬件的有效确认测试，并有效地开展过程控制系统“控制软件的第三方测试”工作并用于后续制造的过程控制系统实际装备的有效出厂检验。

A test device for industrial process control system

The utility model discloses a testing device for an industrial process control system. It consists of a control valve actuator, an enhanced simulator and a simulation computer. The enhanced actuator of the regulating valve actuator has the regulator valve actuator interface, transmitter and sensor interface. The operation process of the valve actuator is simulated through the circuit, and the valve position control signal and the opening of the valve position are displayed by the liquid crystal or LED display module. The signal change of the transmitter and sensor used for parameter monitoring in the process control system is also simulated by circuit. The operation process of the control object of the process control system is simulated by computer, and the latest state parameter value is sent to the control valve actuator enhanced simulator. The simulation computer and the regulator actuator enhance simulator are connected through the bus network or Ethernet network. The test device can effective cost control, effectively confirm the realization of an important industrial process prototype equipment new software and hardware control system test, and effectively carry out the control of the third party software process control system \test\ work for process control and subsequent manufacturing factory inspection system, the actual effective equipment.

【技术实现步骤摘要】
一种工业过程控制系统的测试装置
：本技术属于自动控制设备
，具体涉及一种工业过程控制系统的测试装置。
技术介绍
：各种控制技术应用非常广泛，从航天、高铁列车、电厂、石化、生活居住无处不在，有一种控制领域我们常常称作过程控制，其主要特征是被控对象有物质交换、进行质量和能量的转移，如制药厂、石化厂的反应釜，它在工作时，其内部可能既有物理变化又有化学变化，反应釜内的温度、压力、液位等参数在不停地变化；再如常规热电厂的发电过程由蒸汽锅炉产生蒸汽，蒸汽输出推动汽轮机带发电机发电，而做功后的蒸汽又被冷凝成水，再被锅炉加热成蒸汽再次推动汽轮机，形成了物质的物理状态往复变换、物质的转移循环；通过介质水将燃料的化学能转变成电能，实现了能量的搬运。这些物理或化学过程的自动控制，被人们习惯地称作工业过程控制。作为实现工业过程控制的过程控制系统，一般是由控制台、控制机柜、现场的传感器、变送器、调节阀及其执行器等硬件设备组成，其核心部分为控制器，一般布置在控制机柜或控制台中，同时整个控制系统会有一套监控软件协调整个控制系统的运行，实现工业过程按预期的工艺流程运转。过程控制的控制对象往往是由一系列的压力容器罐体设备组成，靠各种管路将它们有机地、按照工作关系连接起来，管道上配置各种调节阀；调节阀由电动、气动或液动执行器直接驱动控制，阀门的开度大小最终是由过程控制系统中的控制器程序控制，使被控制对象过程系统有序地按照预期的要求进行物质与能量的转移。而过程控制系统本身从整体构成上讲，它主要由两部分设备组构成，一部分为放置于控制室或控制设备间的设备，如控制台、控制机柜，过程控制系统的核心设备控制器就置于控制机柜或控制台中，控制台面板上会布置显示仪表、用于指示操控之目的计算机和操纵按钮开关等操控或指示元件。另一部分为安装于现场与被控对象设备处于同一场所的传感器、变送器和调节阀执行器等现场设备，这些设备通常是具体安装在相关的被控对象设备的机体上或附属管道上。在这类过程控制系统中，调节阀及其执行器设备的使用占比很大。当一套新的过程控制系统样机研制出来后，应首先在静态条件下，对控制系统自身的软硬件进行调试，确认控制系统自身的硬件信号关系传递正确，软件控制逻辑正确，符合设计预期。在确认过程控制系统于静态下测试没有问题后，也希望能以某种方式在试验室环境下，对过程控制系统的动态特性进行调试和测试，以降低过程控制系统在首次应用于实际工业过程控制可能存在的风险，同时可缩短在实际应用现场的调试时间，能达到降低项目成本之目的。只有通过动态测试，才可检测确认控制程序是否合理可行。实际上，现在一般的新研的过程控制系统，都是在首套系统加工好后，在试验室或制造厂进行简单的静态调试，然后直接安装在应用现场，再进行现场的静态调试，然后在现场直接作用于被控对象进行动态调试，往往是边摸索被控对象的工作规律边调试，这样势必加大项目的现场调试时间，增加项目成本，且存在一定的技术风险目前，对于新研的重要的过程控制系统的监控软件在实际应用之前，工程监管方往往向工程项目实施方提出进行“软件第三方测试”要求，由具有软件认证资格的企业测试合格后方可用于实际系统。但由于过程控制系统的软件运行特点与通常意义上的软件系统的运行有很大的不同，在实践中很少见到有谁对这样的监控软件进行第三方测试，存在着监管盲区。具体原因是：象通常意义上的软件系统，如数据库软件系统，通常组成个计算机网络环境就可实现整个软件系统的功能与性能的测试。而过程控制系统的监控软件的运行严重依赖于构成控制系统的硬件环境和被控对象过程系统的实际运行，为了实现“软件第三方测试”这一行为，总不至于造一套能实际工作运行的过程系统。新研的过程监控系统软件在实际应用之前，可能存在这样或那样的潜在问题，且设计者无法意识到，从而去消除；只能在实际应用时去发现和解决，导致的后果就是：项目的后期调试工作量过大、调试周期长，项目的技术风险加大，上级管理机关或工程监管方对项目的能否可靠按期完成心存疑虑。即使经过使用已定型的过程控制系统，一套新制造的同样的过程控制系统，出厂时也应进行出厂检验。在进行出厂检验时，如测试检测手段丰富齐全，检测点深入覆盖面广，留到现场的问题就会少；反之，测试检测手段有限单一，留到现场问题就可能多，现场调试时间会较长。
技术实现思路
：为了能实现新研制的过程控制系统的监控软件及其硬件在实际应用之前，能在合理成本控制下，对其功能与性能进行全面有效的测试检查，发现问题消除缺陷，尤其是能对其监控软件开展有效的“软件第三方测试”；并且可对企业定型生产的过程控制系统的成套设备进行有效的出厂检验。即对新研或定型制造的过程控制系统的软硬件质量状态进行有效的检查评估，本专利技术提出了“过程控制系统测试装置”这一产品概念，该装置不仅能静态地测试过程控制系统的软硬件，还能动态地测试过程控制系统的软件，使得卓有成效地开展过程控制系统的“软件第三方测试”成为可能。本技术采用的技术方案为：一种工业过程控制系统的测试装置，主要由调节阀执行器增强型模拟器和仿真计算机构成，调节阀执行器增强型模拟器一方面要用电路模拟调节阀执行器的动作过程，对应地动态改变和记忆一个虚拟的调节阀的阀位值，还要用电路模拟过程控制系统中参数监测用的信号变送器、传感器的信号变化；仿真计算机用于仿真过程控制系统的控制对象（即工业设备或称过程装置）的运转过程，按照设备的工作数学模型仿真其工作过程，被仿真设备的状态参数会在计算机上不断变化。仿真计算机与调节阀执行器增强型模拟器通过总线网络或以太网络联网工作，在网络中仿真计算机为主站，调节阀执行器增强型模拟器为从站。仿真计算机从调节阀执行器增强型模拟器接收模拟的阀位信号，根据阀位信号的变化和其它相关信息计算出被仿真设备的新的运转状态，并将其新的状态参数回送给调节阀执行器增强型模拟器，作为其改变模拟的变送器/传感器输出信号大小的依据。所述调节阀执行器增强型模拟器通过自身的调节阀执行器接口与控制系统中的控制机柜、或控制台、或控制箱中对应的执行器输入输出端子相连接，接收过程控制系统中控制器发出的执行器控制电流信号或是控制台发出的开阀、关阀和切换阀位控制方式的开关量信号，同时将模拟器模拟的执行器工作状态，主要是虚拟的阀位值和模拟的故障状态信号反馈给控制器。所述调节阀执行器增强型模拟器的执行器接口具体有1个“开大阀位”开关量输入信号、1个“关小阀位”开关量输入信号、1个“阀位大小控制”模拟量输入信号、1个“阀位大小反馈”模拟量输出信号、1个阀位“用开关量信号控制/用模拟量信号控制选择”开关量输入信号、1个“故障状态”开关量输出信号、1个24V直流电源输出。所述调节阀执行器增强型模拟器配有液晶或LED显示组件，一方面可显示其输入的阀位模拟量控制信号的大小，另一方面又可实时显示模拟的当时实际阀位开度；模拟器外壳上设有一个开关，当开关处于关或开时模拟器发出执行器有故障信号，而当开关处于开或关时表示执行器处于正常工作状态，不发出故障信号。所述调节阀执行器增强型模拟器通过自身的信号变送器、传感器模拟输出接口与控制系统中的控制机柜、或控制台、或控制箱中对应的输入端子相连接，将来自仿真计算机仿真的工业设备运转过程的数字化动态参数，用电路变成模拟量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种工业过程控制系统的测试装置，包括调节阀执行器增强型模拟器和仿真计算机，其特征在于：仿真计算机与调节阀执行器增强型模拟器通过总线网络或以太网络联网工作，在网络中仿真计算机为主站，调节阀执行器增强型模拟器为从站；调节阀执行器增强型模拟器通过自身的执行器接口与控制系统中的控制机柜、或控制台、或控制箱中对应的执行器输入输出端子相连接，接收过程控制系统中控制器发出的执行器控制信号，同时将模拟器模拟的执行器工作状态反馈给控制器。

【技术特征摘要】
1.一种工业过程控制系统的测试装置，包括调节阀执行器增强型模拟器和仿真计算机，其特征在于：仿真计算机与调节阀执行器增强型模拟器通过总线网络或以太网络联网工作，在网络中仿真计算机为主站，调节阀执行器增强型模拟器为从站；调节阀执行器增强型模拟器通过自身的执行器接口与控制系统中的控制机柜、或控制台、或控制箱中对应的执行器输入输出端子相连接，接收过程控制系统中控制器发出的执行器控制信号，同时将模拟器模拟的执行器工作状态反馈给控制器。2.根据权利要求1所述的一种工业过程控制系统的测试装置，其特征在于：所述调节阀执行器增强型模拟器的执行器接口有1个“开大阀位”开关量输入信号、1个“关小阀位”开关量输入信号、1个“阀位大小控制”模拟量输入信号、1个“阀位大小反馈”模拟量输出信号、1个阀位“用开关量信号控制/用模拟量信号控制选择”开关量输入信号、1个“故障状态”开关量输出信号及1个24V直流电源输出。3.根据权利要求1所述的一种工业过程控制系统的测试装置，其特征在于：调节阀执行器增强型模拟器配有液晶或LED显示组件，用以显示其输入的“阀位模拟量控制”信号的大小，以及实时显示模拟的当时阀位开度，模拟器外壳上设有一个开关，当开关处于关或开时模拟器发出执行器有故障信号，反之，当开关处于开或关时表示执...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵文斌，何志强，赵世舟，周阳，杨兆瀚，于胜天，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七零三研究所，
类型：新型
国别省市：黑龙江,23