[發明專利]基于SOPC的DCS性能測試裝置及方法

在審

• 申請號: 201711312215.7
• 申請日: 2017-12-12
• 公開（公告）號: CN108153276A
• 公開（公告）日: 2018-06-12
• 發明（設計）人: 鄢波;何鈞;齊聰;萬俊松;徐教鋒
• 申請（專利權）人: 國網江西省電力有限公司電力科學研究院;國家電網公司
• 主分類號: G05B23/02
• 分類號: G05B23/02
• 代理公司: 南昌青遠專利代理事務所(普通合伙) 36123
• 代理人: 劉愛芳

本發明公開了一種基于SOPC的DCS的性能測試裝置及方法，涉及電力系統的測試設備領域。裝置包括CPU模件、CAN接口；以及通過PLB高速外圍接口與CPU模件連接的SOE信號輸出模件；以及通過所述CAN接口經CAN總線與CPU模件連接的以下四個模件中的至少一個模件：模擬量采集模件、數字量采集模件、鍵相采集模件、模擬量輸出模件，其中，所述四個模件中的至少一個模件與所述SOE信號輸出模件通過底板互聯。方法包括數據采集控制、內部總線數據交換和處理的步驟；以及提供可視化的組態配置、數據監視和分析、實現CAN網驅動和數據驅動的步驟。裝置涵蓋了DCS的主要性能指標測試，可用于對DCS進行通道精度測試、通道校驗、冗余切換測試、通道防抖動測試以及SOE功能測試。

技術領域

本發明涉及一種電力電子系統的性能測試設備，尤其是對電力電子行業的DCS進行性能測試的裝置及方法。

背景技術

DCS（集散控制系統）是發電廠重要的控制系統，擔負著發電機組過程控制的任務，DCS的可靠性直接影響機組的運行安全。由于DCS是典型的電力電子系統，隨著投運時間的增長，可靠性將逐步下降，給機組運行帶來安全隱患。DCS性能指標測試包括DCS通道精度測試、通道校驗、冗余切換測試、通道防抖測試以及SOE（Sequence Of Event, 時間順序記錄）功能測試等；目前，還沒有針對DCS性能指標進行綜合測試的便攜式儀器設備，而分別通過采用模擬量采集/輸出設備、開關量采集/輸出設備、高頻信號輸出設備等多種設備同時進行測試，不僅不方便攜帶，而且多個設備很難實現數據的同步采集、仿真輸出和測試，容易造成數據的誤差和失真，影響DCS的性能評估。

發明內容

針對以上問題，本發明提供了一種基于SOPC(System-on-a-Programmable-Chip，即可編程片上系統)的DCS性能測試裝置，該裝置可克服以上的缺點，集成了數據采集、高頻信號輸出、信號分析、設備監測等多個領域的技術，具有高速數據處理、高速總線、高速信號采集處理和高速SOE信號測試功能，從而實現對DCS的性能指標測試和評估。

一種基于SOPC的DCS性能測試裝置，包括CPU模件、CAN接口；以及通過PLB高速外圍接口與CPU模件連接的SOE信號輸出模件；以及通過所述CAN接口經CAN總線與CPU模件連接的以下四個模件中的至少一個模件：模擬量采集模件、數字量采集模件、鍵相采集模件、模擬量輸出模件，其中，所述四個模件中的至少一個模件與所述SOE信號輸出模件通過底板互聯。

進一步地，所述DCS性能測試裝置還包括通過串口與CPU模件連接的對時單元，所述對時單元包括GPS信號接收器，以及與GPS信號接收器連接的GPS天線。

進一步地，所述CPU模件包括一塊SOPC芯片，和通過OPB（片上外圍總線）與所述SOPC芯片連接的片上外圍擴展部分，以及為所述SOPC芯片和所述片上外圍擴展部分產生時鐘的時鐘器，所述片上外圍擴展部分包括采集控制邏輯單元、控制寄存器、數據緩存RAM塊和時間計數器。

進一步地，所述模擬量采集模件用來采集1-5V電壓或4-20MA直流信號，包括依次連接的V/I轉換器、抗混疊濾波器、運算放大器、A/D轉換器和數字隔離單元，其中，數字隔離單元通過CAN總線連接CPU模件。

進一步地，所述數字量采集模件主要用來采集現場數字開關量信號，包括依次連接的高速光耦隔離單元、放大整形電路、脈沖計數單元和數據鎖存電路，其中的數據鎖存電路通過CAN總線連接CPU模件。

進一步地，所述鍵相采集模件主要用來采集轉速信號，包括依次連接的高頻濾波器、電平比較單元、電平變化單元、高速光耦隔離單元和數據鎖存電路，其中的數據鎖存電路通過CAN總線連接CPU模件。