Стенд для диагностики программного обеспечения и измерительных каналов многофункциональных систем контроля и управления

Полезная модель относится к технике автоматизации и управления производственными процессами и может быть использована для проверки работоспособности программного обеспечения и устройств многофункциональных систем контроля и управления, а также для обучения пользователей систем управления технологическими процессами. Техническая задача, решаемая полезной моделью, состоит в расширении функциональных возможностей стенда. Эта задача решается тем, что известный стенд для диагностики программного обеспечения и измерительных каналов многофункциональных систем контроля и управления, содержащий блок генерации сигналов, блок интерфейса пользователя, блок вывода с 16 каналами вывода аналоговых сигналов и 16 каналами вывода дискретных сигналов, к которым подключается диагностируемое устройство систем контроля и управления, дополнительно снабжен блоком обработки измерительной информации, блоком имитации стационарной и нестационарной измерительной информации, блоком регистрации измерительной информации, которые соединены через блоки приема-передачи измерительной информации с блоком вычисления эталонного значения параметра и блоком ввода сигналов, который имеет 16 каналов ввода аналоговых сигналов и 16 каналов ввода дискретных сигналов, подключаемых к выходам диагностируемого устройства. 1 илл.

Полезная модель относится к технике автоматизации и управления производственными процессами и может быть использована для проверки работоспособности программного обеспечения и устройств многофункциональных систем контроля и управления, а также для обучения пользователей систем управления технологическими процессами.

Известен наиболее близкий к предлагаемой полезной модели стенд (патент РФ 71760, опубл. 20.03.2008 г.), выбираемый в качестве прототипа. Мобильный стенд для проверки программного обеспечения и оборудования многофункциональных систем контроля и управления, имеющий 16 имитаторов аналоговых датчиков, 16 имитаторов дискретных датчиков и 8 имитаторов пусковой аппаратуры, моделирующий сигналы датчиков и работу пусковой аппаратуры в автоматизированных системах управления технологическими процессами угольных предприятий и позволяющий обучать пользователей систем управлению технологическими процессами угольных предприятий и работе программного обеспечения таких систем.

Автоматические системы контроля и управления содержат алгоритмы последовательного выполнения нескольких действий (т.н. шаговые программы). Проверка работоспособности таких алгоритмов заключается в подаче определенной последовательности дискретных сигналов на вход системы и сравнении сигналов на выходе системы с эталонной последовательностью.

Для вычисления управляющего воздействия системы управления используют значения параметров технологического процесса, получаемые как прямыми, так и косвенными измерениями. Проверка правильности косвенных измерений, осуществляемых системой, может осуществляться подачей на входы системы совокупности аналоговых сигналов и сравнением показаний диагностируемой системы с эталонным значением параметра, вычисленным диагностическим стендом. При этом результат измерений, осуществляемых системой, зависит от ее динамических характеристик. Поэтому при тестировании систем управления помимо величины подаваемых сигналов необходимо контролировать их статистические характеристики (дисперсию и скорость изменения).

В качестве недостатков известного стенда можно указать следующее:

- управление стендом не автоматизировано, т.е. все имитаторы сигналов управляются вручную;

- стенд позволяет задавать только величину имитируемых аналоговых сигналов, при этом невозможно задавать статистические характеристики сигналов (дисперсия и скорость изменения);

- стенд не имеет средств регистрации (архивирования) сигналов;

- стенд не имеет средств вычисления эталонных значений параметров, получаемых косвенными измерениями.

Техническая задача, решаемая полезной моделью, состоит в расширении функциональных возможностей известного стенда путем автоматизации процесса имитации сигналов с заданными статистическими характеристиками, реализации функций регистрации сигналов и вычисления эталонных значений параметров.

Эта задача решается тем, что известный стенд для диагностики программного обеспечения и измерительных каналов многофункциональных систем контроля и управления, содержащий 16 каналов вывода имитируемых аналоговых сигналов, 16 каналов вывода имитируемых дискретных сигналов, дополнен 16 каналами ввода аналоговых сигналов, 16 каналами ввода дискретных сигналов, блоками имитации стационарной и нестационарной измерительной информации, регистрации измерительной информации, а также блоком вычисления эталонного значения параметра, получаемого косвенными измерениями.

Предлагаемый стенд схематично представлен на рисунке.

Стенд содержит программный блок генерации сигналов 1 и связанный с ним программно-аппаратный блок обработки измерительной информации 2. Блок 1 состоит из блока имитации стационарной и нестационарной измерительной информации 3, блока интерфейса пользователя 4, блока регистрации измерительной информации 5, соединенных с блоком приема-передачи измерительной информации 6. Блок 2 содержит блок приема-передачи измерительной информации 7, связанный с блоком вычисления эталонного значения параметра, получаемого косвенными измерениями 8, блоком вывода сигналов 9 и блоком ввода сигналов 10. Блок 9 имеет шестнадцать каналов вывода аналоговых сигналов 11 и шестнадцать каналов вывода дискретных сигналов 12. Блок 12 имеет шестнадцать каналов ввода аналоговых сигналов 13 и шестнадцать каналов ввода дискретных сигналов 14. К вводам и выводам стенда подключается диагностируемое устройство систем контроля и управления 15.

Стенд работает следующим образом. В блоке интерфейса пользователя 4 задают статистические характеристики сигналов имитируемой измерительной информации (величина, дисперсия сигнала D, скорость изменения сигнала ). В блоке 3 моделируются сигналы с заданными характеристиками. Моделирование проводится по методике из работы [1] по соотношению:

где ^*_n и ^*_n-1 - соответственно текущее и предыдущее значения генерируемого сигнала, x^*_n - элемент последовательности независимых случайных чисел с равномерным законом распределения, t - период дискретизации генерируемых сигналов.

Значения сигналов передаются в блок интерфейса пользователя 4 для индикации, регистрируются в блоке 5 для последующей обработки и передаются в блок приема-передачи измерительной информации 6. В блоке 2 сигналы принимаются блоком приема-передачи измерительной информации 7, и далее параллельно передаются в блок вычисления параметра, получаемого косвенными измерениями 8, где производятся эталонные вычисления, а также в блок вывода измерительной информации 9, который преобразует их в аналоговые и дискретные сигналы на выходных каналах 11 и 12. Измерительная информация (аналоговые и дискретные сигналы) поступает на входы диагностируемого устройства систем контроля и управления 15. Измерительная информация с выходов диагностируемого устройства принимается каналами ввода 13 и 14 блока ввода 10. Информация с выхода блока вычислений 8 и диагностируемого устройства 15 передается через блоки приема-передачи 6 и 7 в блок 1, где регистрируется в блоке 5 и отображается на вторичном приборе (дисплей компьютера) посредством блока интерфейса пользователя 4.

Блок имитации измерительной информации реализован программно, что позволяет произвольно задавать как характеристики генерируемых сигналов, так и порядок их подачи на диагностируемое устройство. Стенд позволяет в реальном времени визуализировать процессы имитации и обработки данных, сравнивать сигналы на выходе диагностируемого устройства с эталонными сигналами, а также регистрировать сигналы для их дальнейшей обработки. Реализация параллельных преобразований сигналов в блоке вычислений 8 позволяет проверять метрологические характеристики измерительных каналов и отдельных устройств систем управления путем сравнения сигналов на выходе диагностируемого устройства с сигналами на выходе блока вычислений 8, принимаемыми за эталонные.

В качестве блока генерации сигналов может использоваться СКАДА-система, например, TRACE MODE [2]. В качестве блока обработки измерительной информации может использоваться программируемый контроллер, например, DeCont-182 [3]. Интерфейс блоков приема-передачи измерительной информации может быть основан на технологии OPC (OLE for Process Control).

Литература

1. Шевчук В.П. Расчет динамических погрешностей интеллектуальных измерительных систем. - М.: Физматлит, 2008. - 288 с.

2. http://www.adastra.ru/

3. Информационный, измерительный и управляющий комплекс «Деконт» (общепромышленная серия). Руководство по эксплуатации. 421457.202 РЭ ТУ 4252-001-48531244-2007

Стенд для диагностики программного обеспечения и измерительных каналов многофункциональных систем контроля и управления, содержащий блок генерации сигналов, блок интерфейса пользователя, блок вывода с 16 каналами вывода аналоговых сигналов и 16 каналами вывода дискретных сигналов, к которым подключается диагностируемое устройство систем контроля и управления, отличающийся тем, что снабжен блоком обработки измерительной информации, блоком имитации стационарной и нестационарной измерительной информации, блоком регистрации измерительной информации, которые соединены через блоки приема-передачи измерительной информации с блоком вычисления эталонного значения параметра и блоком ввода сигналов, который имеет 16 каналов ввода аналоговых сигналов и 16 каналов ввода дискретных сигналов, подключаемых к выходам диагностируемого устройства.