[發明專利]用于促進控制系統測試和仿真的方法

在審

• 申請號: 201880082139.1
• 申請日: 2018-12-18
• 公開（公告）號: CN111512251A
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發明（設計）人: 克里斯廷·卡斯爾
• 申請（專利權）人: ABB瑞士股份有限公司
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418;G05B17/02;G06F11/36;G05B19/042;G05B15/02;G05B23/02
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 李輝

本公開涉及計算機實現的方法，該方法用于借助于測試和仿真工具促進控制系統測試以及與外部動態過程模型的接口接合，該控制系統包括多個控制模塊方面類型，每個控制模塊方面類型是控制模塊類型和現場設備信號類型中的一種，其中該方法包括：c)經由測試和仿真工具的I/O端口從控制系統的控制模塊方面類型接收控制模塊方面類型數據，d)基于控制模塊方面類型，將控制模塊方面類型數據轉換為簡化的控制模塊方面類型數據，e)將簡化的控制模塊方面類型數據提供給簡化的通用控制模塊方面類型，該簡化的通用控制模塊方面類型是控制模塊方面類型的簡化表示，以及f)使用簡化的通用控制模塊方面類型和簡化的控制模塊方面類型數據執行反饋仿真，或者g)將簡化的控制模塊方面類型數據從測試和仿真工具發送到外部動態過程模型。

技術領域

本公開總體涉及過程控制，具體涉及控制系統的測試和仿真方面。

背景技術

傳統上，控制系統軟件/邏輯已經以相當標準化的方式被測試，例如使用操作人員的HMI和具有硬接線到硬件控制器的燈具、開關和電位器的物理測試架。

如今，控制系統軟件的測試已經向基于軟件的平臺移動，其中控制系統在沒有控制器硬件的情況下會離線。測試儀可以通過軟件應用和/或通過使用能夠激發反饋的動態過程模型來激發和驗證控制。

當測試和仿真時，反饋回路需要將自動響應提供回控制系統。反饋仿真可以添加在控制邏輯代碼中。對此，反饋仿真工具可以存在用于特定的控制系統。第三方建模工具(諸如和)是仿真的其他選項，高保真動態過程模型和來自模型供應商的軟件也是如此。對于高保真模型，不同的模型供應商和軟件通常專門用于不同的過程。

控制系統通常為模型提供接口(OPC DA、UA等)以激發IO，從而允許用戶根據所需的動態仿真來選擇模型工具和供應商。

通過軟件應用測試控制軟件/邏輯的一個問題是軟件解決方案會使用戶接口比傳統物理測試架更復雜。解決方案沒有標準化，并且測試儀接口在控制系統和項目之間有很大的不同。

一些現有的測試和仿真解決方案及其缺點如下。

·動態反饋被包含在邏輯控制中。缺點是仿真代碼和控制代碼的混合。這會對安全產生影響，可能在控制器中激活仿真。

·使用外部動態過程模型。動態過程模型通常被設計用于仿真而不是用于驗證控制系統。可用作單個用戶接口的控制系統信息太少。

·使用控制系統工程/在線軟件來驗證和/或激發用戶的IO響應。這要求了解可能在每個控制系統家族之間變化的控制系統工具。并且對測試人員增加了復雜性。

·使用不同的工具和接口來驗證結果，因為一種工具不能提供所有信息。這要求用戶學習使用多種工具。

當軟件模型對控制系統激發反饋時，控制系統和控制對象之間的I/O信號交叉耦合，其中通常使用OPC DA/UA協議。

許多控制系統具有允許動態過程模型激發IO的接口支持，使得用戶能夠根據所需的動態仿真來選擇動態過程模型工具和供應商。

當軟件模型對控制系統讀取命令并激發反饋時，它們需要處理接口接合在控制系統側的IO和協議。然而，設備通常在控制系統側會有很大的不同。此外，現有的控制系統使用越來越多的通過總線協議發送數據的智能設備，其中反饋和命令可以以許多不同方式封裝，從而對控制對象類型增加了更多的復雜性和變化。

在動態過程模型側，通常所有類型的閥(例如啟閉閥)具有相同的簡單信號接口，該信號接口對于打開和關閉具有兩個反饋信號和兩個輸出信號。控制側的協議在動態過程模型側增加了許多復雜性以轉換為控制特定類型。交叉耦合和轉換信號的復雜性是由不同設備類型的IO或協議接口導致的，但是仍然在模型軟件中處理。