馬永光 蔡 碩 楊詩(shī)茹 張 棟 石夢(mèng)真

(1.華北電力大學(xué)控制與計(jì)算機(jī)工程學(xué)院，河北 保定 071003；2.華能?chē)?guó)際電力股份有限公司上安電廠(chǎng)，石家莊 050310)

XDPS與Ovation系統(tǒng)間控制算法的信息轉(zhuǎn)換

馬永光1蔡 碩1楊詩(shī)茹1張 棟2石夢(mèng)真1

(1.華北電力大學(xué)控制與計(jì)算機(jī)工程學(xué)院，河北 保定 071003；2.華能?chē)?guó)際電力股份有限公司上安電廠(chǎng)，石家莊 050310)

通過(guò)對(duì)XDPS和Ovation系統(tǒng)控制算法的研究，建立兩種DCS系統(tǒng)間的算法轉(zhuǎn)換關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)。通過(guò)轉(zhuǎn)換程序查詢(xún)和DCS控制算法轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)庫(kù)中的算法，將控制組態(tài)平臺(tái)上的XDPS系統(tǒng)的組態(tài)圖轉(zhuǎn)換成Ovation系統(tǒng)控制器可以識(shí)別的組態(tài)邏輯信息，實(shí)現(xiàn)在Ovation系統(tǒng)中對(duì)XDPS系統(tǒng)組態(tài)環(huán)境的仿真基礎(chǔ)。

XDPS Ovation DCS 轉(zhuǎn)換邏輯 算法轉(zhuǎn)換

分散控制系統(tǒng)以其通用性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單、功能完善及可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于我國(guó)大型火力發(fā)電站中[1]。然而不同廠(chǎng)家的DCS在組態(tài)環(huán)境和控制算法上都存在差異。如果能在一套DCS的基礎(chǔ)上，建立起通用組態(tài)平臺(tái)仿真多套DCS組態(tài)環(huán)境，對(duì)工作人員進(jìn)行學(xué)習(xí)和培訓(xùn)，可以節(jié)約開(kāi)支，提高經(jīng)濟(jì)效益。建立通用DCS組態(tài)平臺(tái)的關(guān)鍵是要建立多種DCS間組態(tài)邏輯的轉(zhuǎn)換。DCS間控制算法信息格式轉(zhuǎn)換的研究工作是實(shí)現(xiàn)組態(tài)邏輯轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)。筆者通過(guò)分析XDPS(Xin Hua Distributed Processing System)系統(tǒng)與Ovation系統(tǒng)各個(gè)控制算法的功能、引腳及系數(shù)等，總結(jié)出XDPS系統(tǒng)與Ovation系統(tǒng)各個(gè)控制算法的轉(zhuǎn)換關(guān)系。

1.1 XDPS系統(tǒng)

XDPS是由新華控制工程有限公司推出的分散控制系統(tǒng)。它是以工業(yè)控制計(jì)算機(jī)(IPC)為基礎(chǔ)的高性能、高質(zhì)量、低成本且配置靈活的分散控制系統(tǒng)。與一般分散控制系統(tǒng)相同，XDPS分散控制系統(tǒng)也由分散過(guò)程控制裝置(又稱(chēng)分布式處理單元(DPU))、操作管理裝置和通信系統(tǒng)3部分組成。

功能模塊(Function Block，F(xiàn)B)是DPU組態(tài)的基本元素。在XDPS系統(tǒng)中，制造廠(chǎng)預(yù)先定義并提供了多種類(lèi)型和功能的功能模塊，為用戶(hù)實(shí)現(xiàn)各種應(yīng)用的需要提供服務(wù)。功能模塊是一組子程序，當(dāng)調(diào)用功能模塊時(shí)，就執(zhí)行該子程序，并把執(zhí)行的結(jié)果送到有關(guān)輸出端所對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)單元[2]。

在XDPS系統(tǒng)中，將常用的功能模塊按照常用算法歸類(lèi)，分為輸入輸出功能模塊、模擬函數(shù)、時(shí)間過(guò)程函數(shù)、控制算法、邏輯運(yùn)算、手操器及特殊功能模塊等。

1.2Ovation系統(tǒng)

Ovation也是一種分散控制系統(tǒng)，集過(guò)程控制和企業(yè)管理信息技術(shù)為一體，融合了當(dāng)今世界最先進(jìn)的計(jì)算機(jī)與通信技術(shù)。它采用高速度、高可靠性與高開(kāi)放性的通信網(wǎng)絡(luò)，具有多任務(wù)、多數(shù)據(jù)采集和潛在的控制功能。Ovation系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基于開(kāi)放式思路，采用了目前由工業(yè)控制專(zhuān)家開(kāi)發(fā)的最好技術(shù)[3]。

Ovation系統(tǒng)中，常用的算法按照常用功能歸類(lèi)，分為組合邏輯、基本順序邏輯、綜合順序邏輯、時(shí)間/計(jì)數(shù)、系統(tǒng)時(shí)間功能、監(jiān)視功能、控制算法、傳送功能及點(diǎn)格式轉(zhuǎn)換等。

2 算法信息格式的轉(zhuǎn)換

在進(jìn)行兩種DCS系統(tǒng)的控制算法映射時(shí)需要進(jìn)行多方面的考慮。算法信息格式轉(zhuǎn)換流程如圖1所示。

圖1 算法信息格式轉(zhuǎn)換流程

綜合分析，兩套系統(tǒng)之間的算法轉(zhuǎn)換主要有兩種：一種是XDPS的某個(gè)功能模塊可以由Ovation的某個(gè)單個(gè)算法表示；另一種是要Ovation算法庫(kù)中的多個(gè)算法完成XDPS系統(tǒng)的某個(gè)功能模塊。筆者針對(duì)兩種轉(zhuǎn)換方式舉例介紹。

2.1一對(duì)一轉(zhuǎn)換實(shí)例

XDPS系統(tǒng)的52號(hào)功能模塊“Not”如圖2所示，該功能模塊是對(duì)一個(gè)布爾變量進(jìn)行取“反”操作，輸出一個(gè)布爾量。它可以用Ovation系統(tǒng)中的“NOT”算法來(lái)表示，如圖3所示。

圖2 XDPS系統(tǒng)功能模塊“Not”

圖3 Ovation系統(tǒng)“NOT”算法

其中，“NOT”算法的功能表述為：

if IN1=TRUE

OUT=FALOSE

else OUT=TRUE

兩個(gè)算法的引腳和系數(shù)對(duì)應(yīng)關(guān)系見(jiàn)表1，在這兩個(gè)算法進(jìn)行信息格式轉(zhuǎn)換時(shí)并不存在系數(shù)數(shù)值的直接或者間接轉(zhuǎn)換。

表1 “Not”與“NOT”引腳和系數(shù)對(duì)應(yīng)關(guān)系

2.2一對(duì)多轉(zhuǎn)換實(shí)例

XDPS系統(tǒng)的53號(hào)功能模塊“Xor”如圖4所示，該功能模塊對(duì)兩個(gè)布爾變量進(jìn)行“異或”操作，輸出一個(gè)布爾量。這個(gè)功能模塊需要Ovation系統(tǒng)的“AND”、“OR”和“NOT”3個(gè)算法組合表示，如圖5所示。

圖4 XDPS系統(tǒng)功能模塊“Xor”

圖5 Ovation系統(tǒng)組合算法

兩個(gè)算法的引腳和系數(shù)對(duì)應(yīng)關(guān)系見(jiàn)表2，在這兩個(gè)算法進(jìn)行信息格式轉(zhuǎn)換時(shí)并不存在系數(shù)數(shù)值的直接或者間接轉(zhuǎn)換。

表2 “Xor”與組合算法引腳和系數(shù)對(duì)應(yīng)關(guān)系

3 算法轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)庫(kù)

在上述XDPS功能模塊與Ovation算法塊轉(zhuǎn)換關(guān)系的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)引腳系數(shù)對(duì)應(yīng)表，用于實(shí)現(xiàn)XDPS環(huán)境下的組態(tài)圖到Ovation環(huán)境下組態(tài)圖的轉(zhuǎn)換。所編寫(xiě)轉(zhuǎn)換程序通過(guò)查詢(xún)引腳系數(shù)表之后，將XDPS環(huán)境下組態(tài)圖的所有信息轉(zhuǎn)換為Ovation系統(tǒng)可以識(shí)別的組態(tài)圖信息。

輸入輸出引腳轉(zhuǎn)換關(guān)系表的部分設(shè)計(jì)見(jiàn)表3～5。

表3 輸入輸出引腳系數(shù)對(duì)應(yīng)關(guān)系

表4 輸入輸出引腳轉(zhuǎn)換關(guān)系

表3中第四列關(guān)鍵字段“Ovation功能碼”是指轉(zhuǎn)換XDPS的功能模塊所需要的Ovation系統(tǒng)的控制算法；第五列關(guān)鍵字段“算法編號(hào)”是在一對(duì)多時(shí)用來(lái)區(qū)分這些Ovation算法的，對(duì)這些Ovation算法依次進(jìn)行編號(hào)；第六到八列這3個(gè)關(guān)鍵字段分別表示這一行所對(duì)應(yīng)的Ovation算法的輸入、系數(shù)和輸出的個(gè)數(shù)。

表4給出了輸入輸出引腳的轉(zhuǎn)換關(guān)系。輸入輸出引腳指的是待轉(zhuǎn)換的XDPS功能模塊的第1～20個(gè)輸入引腳和1～10個(gè)輸出引腳。因?yàn)椴糠纸M合模塊的輸入引腳是連接到上一模塊的輸出引腳，為了清晰地表達(dá)，將字符“V”和數(shù)字拆分開(kāi)來(lái)表示,其中字母“V”表示Ovation算法，數(shù)字表示Ovation系統(tǒng)算法塊輸入和輸出的編號(hào)，“NULL”表示不存在此引腳。

表5標(biāo)明了兩套DCS系統(tǒng)間系數(shù)數(shù)值的轉(zhuǎn)換關(guān)系。

綜上所述，算法轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)庫(kù)記錄了XDPS和Ovation兩系統(tǒng)之間算法信息的對(duì)應(yīng)格式轉(zhuǎn)換信息。以此作為核心，借助查詢(xún)數(shù)據(jù)庫(kù)中的相關(guān)信息，編寫(xiě)算法轉(zhuǎn)換程序來(lái)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的算法信息的格式轉(zhuǎn)換。

4 結(jié)束語(yǔ)

XDPS與Ovation系統(tǒng)間控制算法信息格式的轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)兩個(gè)DCS系統(tǒng)間組態(tài)平臺(tái)中轉(zhuǎn)換邏輯的重要環(huán)節(jié)。筆者通過(guò)對(duì)XDPS系統(tǒng)和Ovation系統(tǒng)的控制算法的分析研究，完成了這兩種DCS系統(tǒng)的算法格式的轉(zhuǎn)換工作，為兩系統(tǒng)算法綁定進(jìn)行了基礎(chǔ)性的工作，進(jìn)而也為建立開(kāi)放性DCS通用組態(tài)平臺(tái)打下了良好的基礎(chǔ)。

[1] 中國(guó)華電集團(tuán)公司電器及熱控技術(shù)研究中心.分散控制系統(tǒng)的原理及運(yùn)行案例[M].北京：中國(guó)水利水電出版社，2009.

[2] 何衍慶，陳積玉，俞金壽.XDPS分散控制系統(tǒng)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002:87～88.

[3] 楊麗潔.DCS間控制算法映射數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)[D].保定：華北電力大學(xué)，2011.

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A

1000-3932(2016)02-0206-04

2015-12-15(修改稿)

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