[发明专利]仿真控制系统中的输入/输出模块的系统及方法

说明书

技术领域

本文公开的主旨涉及控制系统，并且具体地涉及仿真控制系统中的输入/输出(I/O)模块。

背景技术

计算机化的控制系统用于控制任何数量的不同类型的系统的操作。例如，可以利用控制系统来控制单机或包括若干机器的复杂系统的操作。

在一些情况下，控制系统被完全自动化并且几乎不需要用户交互。在其他情况下，控制系统需要不同程度的用户交互。在这两种情况的任一情况下，一定水平的系统仿真可以是可取的，以便向控制系统用户提供关于如何与它交互或如何测试新的控制算法的训练。

仿真典型地包括人机界面，其由从控制系统的控制模块移植到个人计算机或其他计算机的应用代码驱动。为了完成该仿真，创建基于软件的模型来馈送输入到该应用代码，该基于软件的模型可来源于正受控的机器或其他装置的第一原理物理、应用统计、经验或数据驱动技术或其组合。控制模块在个人计算机或其他计算机上的仿真有时称为“虚拟控制器”。该虚拟控制器执行块件和应用代码。

目前，模型提供代表在正被仿真的控制系统中存在的I/O组件或卡(在本文中大体上称为I/O模块)的输出的输入。在一些情况下，这些I/O模块的输出代表多个输入的处理表示。例如，在三模冗余(TMR)系统中，I/O模块可以接收来自三个不同的传感器的三个参数(例如，温度)读数，并且基于表决程序选择这些输入中的一个作为输出，或形成是这些输入的混合的输出。当前的虚拟控制器不包括任何方式来模型化这些I/O模块的操作，并且如此，未实现系统仿真的某些训练或测试能力。

发明内容

根据本发明的一个方面，公开了仿真系统，其包括仿真界面、模型化正被仿真的系统的操作并且提供系统模型输出的系统模型，以及耦合于该仿真界面的虚拟控制器。该方面的虚拟控制器包括：应用层，其接收应用层输入并且提供输出给仿真界面；和耦合于该系统模型和该应用层的输入/输出(I/O)层。该I/O层包括一个或多个I/O模块模型，其接收系统模型输出并且采用与正被仿真的系统中的I/O模块相同或相似的方式创建应用层输入。

根据本发明的另一个方面，公开了仿真系统的方法。该方法包括：在计算装置上创建系统模型，其创建代表由系统中的传感器做出的测量的值；创建输入/输出(I/O)层，其包括由系统中的I/O模块利用的操作代码的至少一部分；在I/O层处接收来自系统模型的值；根据操作代码将从系统模型接收的值转换为I/O层输出；以及提供I/O层输出给应用层，其包括用于系统的控制算法。

根据本发明的再另一个方面，公开了制造物品，其包括存储计算机可读程序代码用于促使系统的仿真的非暂时性存储介质。该计算机可读程序代码包括用于促使计算机进行方法的计算机可读指令，该方法包括：存储系统模型，其创建代表由系统中的传感器做出的测量的值；创建输入/输出(I/O)层，其包括由系统中的I/O模块利用的操作代码的至少一部分；在I/O层处接收来自系统模型的值；根据操作代码将从系统模型接收的值转换为I/O层输出；以及提供I/O层输出给应用层，其包括用于系统的控制算法。

这些和其他优势和特征将通过下列与附图结合来看的说明变得更明显。

附图说明

认作本发明的主旨被特别地指出并且在说明书总结处的权利要求中清楚地要求保护。本发明的前面的和其他特征和优势通过下列与附图结合来看的详细说明是明显的，这些附图中：

图1图示根据一个实施例的用于提供仿真的系统；

图2图示根据一个实施例的形成图1中示出的系统的组成部分的虚拟控制器的一部分；

图3是示出根据一个实施例的仿真控制系统的方法的流程图；

通过示例参照图，详细的说明解释了本发明的实施例连同优势和特征。

具体实施方式

本发明的实施例具有允许仿真虚拟控制器中的I/O模块的仿真的技术效果。这样的仿真可以增强操作者的训练以及促进控制系统的发展、验证和证实。

在一些情况下，为了仿真I/O模块，需要“硬件在回路中(HWTL)”配置。在HTWL配置中，使用实际控制器来代替虚拟控制器。在HWTL配置中仿真系统可能是昂贵并且耗时的。另外，基于HWTL配置，发展操作者训练仿真器的复杂性(从故障模式的角度来看)和费用必须由终端用户承担。这样的结果在仿真工业中是不太可取的。应该理解，仿真从I/O模块接收的实际数据是相对平常的。然而，所缺乏的是仿真I/O模块本身的能力。如此，包括关于I/O模块中故障模式和表决程序的信息的仿真未被有效地仿真。