[发明专利]用于促进控制系统测试和仿真的方法

说明书

本公开涉及计算机实现的方法，该方法用于借助于测试和仿真工具促进控制系统测试以及与外部动态过程模型的接口接合，该控制系统包括多个控制模块方面类型，每个控制模块方面类型是控制模块类型和现场设备信号类型中的一种，其中该方法包括：c)经由测试和仿真工具的I/O端口从控制系统的控制模块方面类型接收控制模块方面类型数据，d)基于控制模块方面类型，将控制模块方面类型数据转换为简化的控制模块方面类型数据，e)将简化的控制模块方面类型数据提供给简化的通用控制模块方面类型，该简化的通用控制模块方面类型是控制模块方面类型的简化表示，以及f)使用简化的通用控制模块方面类型和简化的控制模块方面类型数据执行反馈仿真，或者g)将简化的控制模块方面类型数据从测试和仿真工具发送到外部动态过程模型。

技术领域

本公开总体涉及过程控制，具体涉及控制系统的测试和仿真方面。

背景技术

传统上，控制系统软件/逻辑已经以相当标准化的方式被测试，例如使用操作人员的HMI和具有硬接线到硬件控制器的灯具、开关和电位器的物理测试架。

如今，控制系统软件的测试已经向基于软件的平台移动，其中控制系统在没有控制器硬件的情况下会离线。测试仪可以通过软件应用和/或通过使用能够激发反馈的动态过程模型来激发和验证控制。

当测试和仿真时，反馈回路需要将自动响应提供回控制系统。反馈仿真可以添加在控制逻辑代码中。对此，反馈仿真工具可以存在用于特定的控制系统。第三方建模工具(诸如和)是仿真的其他选项，高保真动态过程模型和来自模型供应商的软件也是如此。对于高保真模型，不同的模型供应商和软件通常专门用于不同的过程。

控制系统通常为模型提供接口(OPC DA、UA等)以激发IO，从而允许用户根据所需的动态仿真来选择模型工具和供应商。

通过软件应用测试控制软件/逻辑的一个问题是软件解决方案会使用户接口比传统物理测试架更复杂。解决方案没有标准化，并且测试仪接口在控制系统和项目之间有很大的不同。

一些现有的测试和仿真解决方案及其缺点如下。

·动态反馈被包含在逻辑控制中。缺点是仿真代码和控制代码的混合。这会对安全产生影响，可能在控制器中激活仿真。

·使用外部动态过程模型。动态过程模型通常被设计用于仿真而不是用于验证控制系统。可用作单个用户接口的控制系统信息太少。

·使用控制系统工程/在线软件来验证和/或激发用户的IO响应。这要求了解可能在每个控制系统家族之间变化的控制系统工具。并且对测试人员增加了复杂性。

·使用不同的工具和接口来验证结果，因为一种工具不能提供所有信息。这要求用户学习使用多种工具。

当软件模型对控制系统激发反馈时，控制系统和控制对象之间的I/O信号交叉耦合，其中通常使用OPC DA/UA协议。

许多控制系统具有允许动态过程模型激发IO的接口支持，使得用户能够根据所需的动态仿真来选择动态过程模型工具和供应商。

当软件模型对控制系统读取命令并激发反馈时，它们需要处理接口接合在控制系统侧的IO和协议。然而，设备通常在控制系统侧会有很大的不同。此外，现有的控制系统使用越来越多的通过总线协议发送数据的智能设备，其中反馈和命令可以以许多不同方式封装，从而对控制对象类型增加了更多的复杂性和变化。

在动态过程模型侧，通常所有类型的阀(例如启闭阀)具有相同的简单信号接口，该信号接口对于打开和关闭具有两个反馈信号和两个输出信号。控制侧的协议在动态过程模型侧增加了许多复杂性以转换为控制特定类型。交叉耦合和转换信号的复杂性是由不同设备类型的IO或协议接口导致的，但是仍然在模型软件中处理。