CZ319198A3 - Stimulovaný simulátor pro řídící systém rozloženého procesu - Google Patents

Description

Stimulovaný simulátor pro řídicí systém rozloženého procesu.

< ' 1ust těchniky

Tento vynález se týká simulátorů pro simulaci provozu řídicího systému rozloženého procesu.

Dp_sa_yadη í s tav_techn i ky procesí. Jednotky provozující řídicí

Řídicí systémy rozložených procesu začínají být běžně používány pro řízení slož)!ý-:li procesů zahrnujících procesy v oborech energetiky, kovů a odpadních vod, ale bez omezení jen na ně. Energetický sektor obsahuje aplikace řízení jak jaderného, tak nejaderného procesu výroby energie, tak počítače závodu. Řídicí systém rozloženého procesu obsahuje řadu rozložených základních jednotek (DPU - distributed Processing unit), z nichž každá řídí určitý sektor celkového DPU mají typicky digitální procesory software procesu, který generuje řídicí signály pro přidělenou část procesu odezvě na signály senzorů přijaté z té části procesu a η-, ignály operátora. Jednotlivé jednotky DPU jsou komunikační sítí spojeny spolu a s ovládacími panely operátora. Hodnoty parametrů, generované jakoukoli jednotkou DPU, které jsou potřebné pro jiné jednotky DPU, se přenášejí komunikační sítí.

S ignály s typicky generované v závodě jsou analogové logické signály. Každá jednotka DPU obsahuje analogově digitální signály a procesor (A/D) převodníky, které digitalizují analogové ukládají digitální signály senzorů. Digitální periodicky vyhledává uvnitř jednotky DPU digitalizované signály senzorů a přemění je na hodnoty parametrů k použití v řídicích algoritmech nebo pro přenos komunikační f. ί : í do jiných částí rozloženého systému. Různé funkce prováděné rozličnými jednotkami DPU mají měnící se požadavky na vstup aktualizovaných hodnot senzorů

Některé řídicí smyčky vstupních signálů vyžadují aktualizaci souměřitelnýi 5 tou jednotkou DPU. např. vyžadují aktualizaci v mi 1 i sekundových intervalech, jiné v desítkách nebo stovkách milisekund a ještě jiné vyžadují aktualizaci jen v intervalech sekund nebo větších. Funkce vyžadující aktualizaci při stejné rychlosti jsou typicky seskupeny do společné jednotky DPU. Výsledkem je, že obyčejně různé jednotky DPU mají rozdílné požadavky na aktualizaci dat senzorů.

systémy obtížné

Jak se řídicí systémy procesů stávají složitějšími, zvětšují se požadavky na simulátory pro výcvik operátorů a pro simulaci vyšších inženýrských stupňů v řídicím systému p.ocesu. Řídicí simulátory procesů závodů tradičně používají jediný počítačový systém, který emuluje modelování (pomocí matematického softwaru) jak procesu, tak řídicího systému procesu. Toto se vždy neosvědčilo jako vyhovující pro řídicí rozložených procesů, protože bylo shledáno, že je emulovat reálnou dobu odezvy takového systému a ověřit, že emulovaný systém přesně odpovídá systému, který se pokouší modelovat. Společně vlastněná patentová přihláška USA sériového čísla 08/282,854, vyplněná 29. července 1994, se týká tohoto problému poskytnutím simulátoru, který používá jednotky skutečného rozloženého procesu ze závodu používající řídicí software reálného procesu. Proces je emulován řadou podřízených simulátorů, z nichž každý simuluje část procesu řízeného jednou nebo více jednotkámi DPU, ale při řízení řídicím simulátorem. Místo poskytování senzorů do přidružených jednotek DPU, dělají simulátory tohoto systému inženýrské nebo s i gnálů podři zené * · elektrické přeměny a vkládají digitální procesí pře/. přímé paměťové přístupové paměti digitálních procesorů v jednotkách hodnoty jednotky

DPU.

parametrů přímo do

Zatímco systém popsaný v patentové čísla 08/282,854 nabízí označené simulačním systémům, které emulují jak proces, tak :;pí systém pro rozložený proces, je v něm ještě prostor pro zlepšení. Tento dřívější systém nebere v úvahu proměnné řídicí frekvence rozdílných jednotek DPU. Proto doba odezva přihlášce USA sériového výhody proti dřívějším dřívej šího skutečného systému nemusí závodu. Mnoho být správná pro odezvu systému operátorů závodu má již také počítačový model jejich procesu, ale model není použitelný s mnoha podřízenými simulátory bez modifikace počítačového softwaru. Protože dále ještě podřízené simulátory vkládají hodnoty parametrů přímo do paměti jednotky DPU jako inženýrské hodnoty, neprovádí se přeměňovací standardní programy jednotky DPU, což je důležitou vlastností pro zajištění toho, že stimulovaná simulace přesně odpovídá skutečnému závodu na úrovní rozhraní vstupu/výstupu.

Proto existuje potřeba zlepšeného simulátoru pro simulaci provozu řídicích systémů rozložených procesů.

Zvláště existuje potřeba takového zlepšeného simulátoru, který lépe simuluje skutečnou dobu odezvy řídicího systému rozloženého procesu.

Existuje také potřeba takového zlepšeného simulátoru, který provádí přeměňovací standardní programy jednotek DPU.

Dále existuje potřeba takového zlepšeného simulátoru, který nevyžaduje rozsáhlé modifikace aplikačního softwaru jednotek DPU a znovu používá součásti hardwaru skutečného systému.

Existuje ještě dodatečná potřeba takového zlepšeného simulátoru, který využívá výhody existujících počítačových modelů závodu, zvláště bez rozsáhlé modifikace počítačového softwaru modelu závodu.

Podstata 'nalezu

Tyto a jiné potřeby jsou splněny vynálezem, který je zaměřen na simulátor pro řídicí systém rozloženého procesu, který používá n /.ložené základní jednotky (DPU) podobné těm jednotkám skutečného rozloženého přístrojového a řídicího systému a realizující řídicí software skutečného procesu. Modelovací prostředky, takové jako např, existujíc' pí čítač modelující závod, emulují proces a generují signály procesu s výhodou ve formě signálů senzorů odezvě na řídicí signály generované jednotkami DPU použitím řídicího softwaru skutečného procesu. Jednotky operátora generované řídicím poskytuj í prostředky a mezi jednotkami spojeni DPU a

DPU také reagují na signály panelem operátora. Spojovací mezi množstvím jednotek DPU řídicím panelem operátora.

Stimulační prostředky, připojené ke každé jednotce DPU a k modelovacím prostředkům, přenášejí signály procesu do jednotek DPU. procesu jsou aspektem vynálezu signály které jsou mapovány do které potom použijí svůj signálů senzorů na

V souladu s jedním signály senzorů, vstupu/výstupu (1/0) jednotek DPU, vlastní digitální procesor k přeměně h .1 noty parametrů, které se použijí v řídicích standardních programech skutečného procesu a/nebo jsou přeneseny do jiných částí systému rozloženého procesu při použití komunikačních jostředkú.

Jako jiný aspekt vynálezu poskytují stimulační prostředky signály procesu, s výhodou signály senzorů, do jednotek DPU *· při přidělených snímacích frekvencích různých jednotek DPU. Modelovací prostředky a stimulační prostředky si vyměňují dat přes odrazovou pan ' ' Stimulační prostředky také čtou řídicí signály generované jednotkami DPU při přidělené frekvenci pro každou jednotku DPU a mapují je do modelovacích prostředků pomocí odrazové paměti.

Přehled obrázků na výkrešech

Plné pochopení vynálezu se může získat z následujícího popisu preferovaných provedení, když je čten ve spojení s doprovodnými obrázky, ve kterých:

Obr. 1 je blokové schéma stimulovaného simulátoru pro řídicí systém rozloženého procesu v souladu s vynálezem; obr. 2A a 2B poskytují podrobnější blokové schéma, znázorňující propojení příslušných součástí systému simulátoru na obr. 1;

obr. 3 je blokové schéma, znázorňující součásti stimulovaných rozložených základních jednotek, které jsou částí systému simulátoru na obr, 1 a 2.

Obr. 4 je blokové schéma znázorňující součásti stanice simulátoru, která tvoří část systému simulátoru.

Obr. 5A a 5B znázorňují vývojový diagram řídicího programu simulátoru, provozovaný stanicí simulátoru z obr, 4.

Obr. 6 je vývojový diagram hlavního standardního programu provozovaného stanicí simulátoru z obr. 4.

Obr. 7 j. .ývojový diagram mapovacích standardních programů provozovaných stanicí simulátoru z obr. 4.

Příklady provedení vynálezu

Obr. 1 poskytuje celkový pohled na architekturu simulátoru _1 pro řídicí systém rozloženého procesu v souladu s Vjnálezem. Jsou v něm tři základní součásti simulátoru 1.

»« φφ • » ? 'prvé je v něm rozložený přístrojový a řídicí systém 3, který je podskup i na v podstatě znovu seskupená skutečného přístrojového a nikoli redundantní řídicího zařízení použitého v zéi ?dě, jehož provoz je ,.in dován,

Přístrojový a řídicí systém 3 obsahuje množství rozložených základních jednotek (DPU) 5, z nichž každá řídí část procesu závodu způsobem známým těm, kteří jsou znalí oboru. Ve znázorněném systému je dvanáct jednotek DPU 5i až 51 2 , se šesti jednotkami skříní 7 umístěnými v jedné ze dvou Jednotky DPU jsou spolu spojeny komunikační sítí ve formě datové dálnice 9. Jednotlivé jednotky DPU 5 jsou připojeny na datovou dálnici 9 rozhraním dálnice 11. Datová dálnice spojuje také jednotky DPU s jednou nebo více stanicemi 13 operátorů a se stanicí 15 inženýra, shromažďujícího uplynulé ejně tak jako s jinými možnými pracovními obsahujícími systémovou vrstvu rozhraní člověk-stroj I & C. V příkladu systému stanice 13 operátora a stanice 15 inženýra, shromažďujícího uplynulé události, jsou pracovní stanice. Periferní jednotky 17 , takové jako tiskárny, mohou být v těchto stanicích poskytnuty pro generování trvalých záznamů výstupů chování systému a pro provedení jiných vedlejších úkolů.

události, stanicemi

Přístrojový a řídicí systém 3 může být např. systém Westinghouse Distributed Processing Family (ffDPF). V takovém systému je datová dálnice 9 dálnice WESTNET, která poskytuje deterministické komunikace dat v reálném čase a rovněž komunikační typ přenosu souborů prostřednictvím nehierarchického protokolu s průchodem podle skupiny bitů. Dálnice WESTNET 9 je identická s dálnicí přítomnou ve skutečném závodě s možnou výjimkou, že určité izolované vlastnosti (optická vláknová media atd.) nejsou realizovány. Pracovní stanice 13 a 15 mohou být pracovní stanice Unix • · *··· · * (stanice WES l.) s periferními jednotkami takovými, jako jsou tiskárny 17, které poskytují funkčnost počítači závodu a rozhraní člověk-stroj a jsou identické se stanicemi, které hy byly přítomny ve skutečném závodě s výjimkou toho, že nemusí být poskytnuty funkčně redundantní stanice WESt. Jednotky DPU 5 WDPF poskytují získávání dat a řídicí funkce pro řídicí přístrojový /stém procesu a jsou identické co do funkce a počtu s těmi, které jsou za >dě výj imkou ' ho, že redundantní a jsou znovu seskupené.

skříní požadovaných přít ciih.iy v·- skutečném jednotky DPU nej: , aby se zmenšil počet V dodatku v jednotkách s i mulátoru.

vstupní/výstupní (1/0) desky nejsou přítomny DPU 5 simulátoru, jak je to popsáno níže. Každá jednotka DPU obsahuje základní a softwarem přítomným ve aplikační software identický se skutečném vybavení závodu. Zatímco jednotek DPU umístěných ve 2 skříních je znázorněno v příkladu systému, mohou se použít jiné počty jednotek DPU a uspořádání.

V simulátoru J, slejně tak jako ve skutečném závodě, řídí operátor proces pomocí stanice 13 operátora. V simulátoru může být jedna stanice obsazena studentem a druhá instruktorem. Signály operátora generované stanicemi 13 operátorů jsou sděleny 9. Jednotky DPU, kde je jednotkám DPU přes datovou dálnici to požadováno, také vyměňují data přes datovou dálnici 9. Jednotky DPU 5 přijímají z procesu takové vstupy jako jsou signály senzorů a signály logického statusu a používají řídicí software procesu pro generování řídicích signálů, které jsou signály senzorů a statusu, a

Simulátor 1 proces je v počítači pracuje podobným způsobem nahrazen modelem procesu 19 modelu závodu.

poskytnuty procesu v odezvě na rovněž na signály operátora.

s výjimkou toho, Se který je realizován závodů má simulační

Mnoho systémy, které obsahují takové modely závodů, které se používají pro analýzu provozu závodů, včetně požadovaných abnormálních podmínek a modifikací systému. Simulátor 1 umožňuje existujícím modelům závodů v simulátoru závodu, aby byly použity pro simulaci rozhraní systému I & C. Rozhraní mezi přístrojovým a řídicím systémem 3 a počítačem 19 modelu závodu je poskytnuto rozhraním 21 simulátoru, které obsahuje pracovní stanici 23, takovou jako je stanice WESt, rozšiřovací šasi 25 SBUS, poskytující adaptéry SBUS spojující pracovní stanici simulátoru s jednotkami DPU 5 a rozhraní a počítačem rozhraní 27 stanice 23 mezi pracovní 19 modelu závodu, obsahuje rozhraní 29 stanicí 23 simulátoru Jak bude úplněji popsáno, odrazové paměti. Pracovní simulátoru je také připojena na datovou dálnici přes eleklioniku rozhraní 3.1 dálnice.

Obr. 2A a 2B znázorňují podrobněji způsob, kterým rozhraní 2.1 simulátoru poskytuje spojení mezi počítačem 19 modelu závodu a jednotkami DPU 5 přístrojového a řídicího systému 3. Ve znázorněném simulátoru 1 pracovní stanice 23 rozhraní 21 simulátoru je pracovní stanice SUN SPARC, která používá architekturu SBUS. Rozšiřovací šasi 25 SBUS, připojené n spojky SBUS 33 pracovní stanice, poskytuj idaptér 35 SBUS pro každou ze šesti jednotek DPU 5, obsluhovaných šasim. Každá z jednotek DPU 5i až 5i 2 používá architekturu MULTIBUS. Adaptéry 37-t až 3.71 2 propojují odpovídající jednotky DPU s pracovní stanicí 23 simulátoru přes adaptéry 35 SBUS v rozšiřovacím šasi 25 . Každá jednotka DPU 5j až 5t 2 má digitální procesor (desku MDX) 39 , ve kterém je provozován řídicí software procesu. Jednotky DPU obsahují také regulátory dálnice (desky MHC) 41 , které spojují jednotky DPU s datovou dálnicí 9 pro spojení s ostatními jednotkami DPU a se stanicí 13 operátora a stanicí 15 inženýra, shromažďujícího uplynulé události. Každá jednotka DPU obsahuje také svůj vlastní napájecí zdroj 43.

• · * φφφ Β • * φ φ φ • · φφφφ Β « φφφ · φφ ·

Pracovní stanice 23 simulátoru komunikuje s počítačem 19 modelu závodu přes odrazovou paměť 2_9, která je umístěna jak v rozhraní 27, tak v počítači 19 modelu závodu. Odrazová paměť 29 v počítači 19 modelu závodu a rozhraní 27 jsou spojeny přes optickou vláknovou kruhovou komunikační síť 30. Protože t - (1..(6 19 modelu závodu a odrazová paměť 27 mají sběrnice VME, adaptér 45 sběrnice v jednotce 27 a adaptér 47 ve spojce SBUS 33 pracovní stanice 23 poskytují hardwarové rozhraní pro výměnu datových a řídicích signálů. Jak bylo zmíněno v souvislosti s obr. 1 spojuje rozhraní 3_1 pracovní stanici 23 s datovou dálnicí 9. To je provedeno přes jinou spojku SBUS 33 Rozhraní 29 odrazové paměti mezi pracovní stanicí 23 simulátoru a počítačem 19 modelu závodu dovoluje přenos dat bez protokolu mezi počítačem modelu závodu a přístrojovým a řídicím systémem 3.

Základní funkcí pracovní stanice 23 simulátoru je mapovat hodnoty dat a status informací mezi počítačem 19 modelu závodu a jednotkami simulátoru takové.

DPU 5 a také reagovat jako chod/zadržení, na řídicí funkce zavedení/uložení souboru počátečních podmínek (IC - initial condition), výpis obrazovky, zpětné sledování aj. Řídicí funkce idržení umožňuje zastavit simulaci v jakémkoli bodě pro prohlížení studentem nebo pro analýzu. Funkce uložení uloží soubor podmínek v bodě provozu systému, který může být později znovu vyvolán. Funkce zavedení zavede počáteční podmínky pro označenou funkci uložení do jednotek DPU k zahájení simulace pří vybraných podmínkách. Funkce výpisu obrazovky je podobná uložení s výjimkou toho, že počáteční podmínky jsou při akcí uloženy a že jsou pro operátora transparentní. S funkcí zpětného sledování může instruktor znovu vyvolat sérii výpisů obrazovek k prohlížení jednání studenta nebo postupu provozu závodu.

Obr. 3 podrobněji znázorňuje příslušnou strukturu jednotek

DPU 5. Jádrem jednotky DPU umístěn digitální procesor ve je deska MDX 39 . na které je formě mikropočítače, který má ústřední základní jednotku (CPU - centra! Processing unit) 49 a paměť 51 báze dat. Deska MDX 39 má také pamětí mapovaný (DIOB) 53. Rozhraní DIOB 53 ekvivalent analogových signálů vstup/výstup (1/0) rozhraní obsahuje analogově digitální a logických signálů typicky snímaných kartami vstupu/výstupu ve skutečném závodě (není uveden). V rozhraní stimulovaného systému obsadí simulační rozhraní tuto paměť 53 vhodnými přeměněnými digitálními hodnotami odpovídajícími hodnotám senzorů přijatých z počítače 19 modelu závodu.

periodicky vyhledává digitalizované signály použití v prováděcích algoritmech

Tyto algoritmy generují řídicí signály, uloženy v DIOB 53 pro výstup k ventilům motorů a jiných aktivních součástí závodu. V simulátoru jsou ovšem tyto součásti stejně tak jako řízený proces emulovány v počítači 19 modelu závodu.

Procesor senzorů

DIOB 53 řídicího softwaru které jsou potom

Paměť hl báze dat ukládá rozličné bodové hodnoty generované řídicím softwarem rozloženého procesu. Jak bylo zmíněno, jsou některé z těchto datových bodů generovaný- h některou jednotkou DPU použity jinými jednotkami DPU. Výměna těchto hodnot datových bodů je realizována přes komunikační síť 9 regulátorem sítě namontovaným na desce MHC 41. Deska MHC 41 komunikuje s deskou MDX přes chráněnou sběrnici 55.

Jak bylo také dříve zmíněno, mohou různé standardní programy provozované jednotkami DPU mít rozdílné vstupní/výstupní a řídicí frekvence. Standardní programy, které mají společné v tipuí/výstupní frekvence, jsou typick,- seskupeny v jediné jednotce DPU. Vstupní/výstupní frekvence určuje rychlost, se • · * • · φ · • «*·· * · kterou je aktualizována paměť DIOu 5_3. Řídicí frekvence mě_ují rychlost, při které CPU 49 čte a píše do DIOB 53. V souladu s vynálezem stanice 23 simulátoru mapuje hodnoty signálů senzorů generované počítačem 19 modelu závodu přímo do DIOB 53 při vstupuí/výstupní frekvenci přičU úžené k jednotce

DPU 5. Toho se dosáhne použitím MULTIBUS a rozhraní 37, které propouští signály mezi SBUS stanice 23 simulátoru a MULTIBUS 57 jednotky DPU. Tak stanice 23 simulátoru může přímo číst a psát data signálů do a z jednotky DPU bez zavedení čekací doby, která je vlastní komunikacím přes datovou dálnici 9. Toto přímé rozhraní také 23 simulátoru frekvenčně přesně odpovídat s jednotkami DPU k časování uspořádání nebo vstupních/výstupních snímání , Toto zabezpečuje, že umožňuje stanici jeho komunikaci skutečného systému kontrolních výpočtů charakteristiky doby s chai-i k i eristikami atd , odezvy závodu.

>7 simulátoru budou identické Toto přímé rozhraní také počátečních atd. Např. sní mání zjednodušuje odezvu na řídicí funkce simulátoru takové, j'ako chod/zadržení, zavedení/uložení, soubor podmínek, výpis obrazovky, zpětné sledování chod/zadržení je řízeno umožněním/pozastavením vstupu/výstupu a řídicích úkolů jednotky DPU. Funkce uložení je realizována přenosem výpisu obrazovky paměti 51 báze dat a paměti DIOB 53 do stanice 23 simulátoru použitím počtu počátečních podmínek (IC) jako reference. Funkce zavedení je realizována zavedením souboru paměti 5_1 sledování báze dat a paměti DIOB 5_3 je realizována postupným počátečních podmínek do jednotek DPU.

počátečních podmínek přímo do Funkce zpětného přenosem souborů

Obr. 4 znázorňuje příslušné prvky pracovní stanice 23 simulátoru. Znázorněná stanice 23 má CPU 59 a paměť s libovolným výběrem (RAM - random access memory), Má také vnitřní pevný disk 63 pro ukládání souborů počátečních fefe fe · • fefe· fefe · · · · · • « «fefefe fefefe fefe fefe· fefefe fefefe fefefe fefe • fe · fefe fefefe fefe *· podmínek a jiných informací, Slanice 23 simulátoru má SBUS 65, která je spojena s jednotkami DPU 5 přes spojky SBUS 33 a rozsiřovací šasi SBUS (není uvedeno na obr. 4). Stanice 23 simulátoru komunikuje s počítačem 19 modelu závodu přes odrazovou paměť 29 a adaptér 27 SBUS. Stanice 23 simulátoru komunikuje také datovou dálnicí 9 přes rozhraní 31 dálnice WESTNET a spojku SBUS 33. Stanice 23 simulátoru tak poskytuje jediné spojení mezi počítačem 19 modelu závodu a každou jednotkou DPU _5. To umožňuje pohodlné použití existujících počítačů 19 modelů závodů v simulátoru.

Obr. 5 znázorňuje vývojový diagram standardního programu SIM CONTROL 67 provozovaný pracovní stanicí 23 simulátoru. Po i/ivním zavolání v kroku 69 se provedou zahajovací úkoly, obsahující sestavení uspořádálelné časovači jednotky, která opakovaně znovu volá standardní program při požadované rychlosti. Je také vytvořena sdílená paměť pro správu vnitřních komunikací uvnitř pracovní stanice 23 simulátoru. Řídicí označení z počítače modelu závodu jsou mazána v kroku 71. Tento krok neobsahuje mazání zadržených označení, jestliže by model byl ve stavu zadržení. Jiné procesy provozované pracovní stanicí simulátoru jsou také spuštěny v kroku 71 (včetně úkolů SIM_MAP popsaných níže).

Standardní program generované vnitřní jednotka v klidu, chod/zadržení a je-li nastaveno 5 zadrženy v kroku 77. Toho se hitu v DIOB 53 každé jednotky potom v kroku 73 čeká na přerušení časovači jednotkou. Když je časovači je v kroku 75 kontrolováno označení zadržení, jsou jednotky DPU dosáhne nastavením řídicího DPU. Jestliže je v kroku 79 zjištěno označení uložit (psát) a jestliže počet počátečních podmínek (IC) je v rozsahu určeném v pracovní stanice simulátoru provede řadu v kroku 83. Toto obsahuje první kroku 81, potom funkcí ukázaných zastavení procesů •Φ » ·» 4

Φ · · · · φ«

Φ · Φ Φ Φ Φ « ♦ Φ »·«Ι · Φ · «

Φφφ > Φ «

Φ* » Φ* ·Ι «Φ ΦΦ I Φ Φ Φ ► Φ · Φ ·Φ· ΦΦΦ Φ Φ

Φ* ΦΦ vytvořených v kroku 71 a zadržení jednotek DPU 5. Potom data uložená v paměti 51 báze dat a DIOB 5.3 jsou uložena do souborů v pracovní stanici simulátoru. Když je to jednou )-rovedeno, vrátí se systém do stavu chodu nebo zadržení, ve kterém byl dříve, aby uložil příkaz a zastavené procesy v pracovní stanici simulátoru pokračují. Jestliže počet počátečních podmínek není v určeném rozsahu, je generována chyba procesu v kroku 85 a je přenesena datovou dálnicí do stanice operátora. Jestliže označení zavést (znovu nastavit) je nastaveno v kroku 87 a počet počátečních podmínek je uvnitř rozsahu určeném v kroku 89, potom je zahájen sled ukázaný v kroku 91. Toto obsahuje zastavení procesů vytvořených v kroku 71 a zadržení jednotek DPU. Data uložená pod vybraným počtem počátečních podmínek se potom zavedou do pamětí DIOB 53 a pamětí 51 báze dat jednotek DPU 5. Jednotky DPU se potom vrací do stavu chodu nebo zadržení existujícího v době, kdy bylo zjištěno označení procesy v pracovní stanici simulátoru tyto kroky ukončeny, vrací se standardní program do kroku 73 a čeká na příští přerušení. Jestliže počet počátečních zavedení a zastav, né pokračují. Když jsou podmínek nebyl v kroku 89 v určeném v kroku 93 chybové označení procesu standardní program vrátí do kroku 73., aby čekal na příští přerušení. Podobně s· standardní program vrací do kroku 73, jestliže není v kroku 87 nastaveno označení zavedení.

rozsahu, generuje se před tím, než se

Obr. 6 znázorňuje vývojový diagram hlavního standardního programu SIM.MAIN 95 simulátoru. Tento hlavní standardní program určuje snímací frekvence různých jednotek DPU a odděluje v kroku 97 data do roztříděných souborů založených na těchto snímacích rychlostech. To potom J vá vznik podřízeným procesům v kroku 99, obsahujícím mapovací standardní program 101, který je uveden na obr. 7. Tento standardní program 101 mapuje data z počítače modelu závodu, • · «· · »» • · · · · · • · ♦ · · · • ♦·····* · • · · ·♦ obsahující signály senzorů, pro příslušné jednotky DPU při přidělené vstupní/výstupní frekvenci pro každou jednotku DPU. Tento standardní program je tak opakován pro každou snímací frekvenci. Nejdříve je spuštěna struktura dat v kroku 103 spuštěním datových bodů v paměti stanice 23 simulátoru. Stanice 23 simulátoru periodicky vysílá časovači signál do komunikačního rozhraní 9 pro synchronizaci rozloženého systému. Jestliže byla v kroku 105 dosažena doba pro vysílání, je v kroku 107 vysílán časovači signál. V každém případě, standardní program shromažďuje v kroku .109 data generovaná počítačem modelu závodu z odrazové paměti a z dat jednotek DPU. Data z počítače modelu závodu jsou v kroku 111 přenesena do vhodných jednotek DPU a naopak. Standardní program potom čeká v kroku 113 na další cyklus založený na frekvenci. Jak bylo uvedeno je podobný standardní program provozován pro každou přidělenou frekvenci jednotky DPU. Bude pochopeno, že všechny jednotky DPU, které mají stejnou přidělenou frekvenci, mohou být obslouženy stejným standardním programem.

Výše popsaná architektura rozhraní stimulovaného simulátoru nabízí mnoho výhod pro emulaci stejné funkčnosti a pro popsaný v patentové Jedna ze základních tom, že systém je řídicí simulátor rozloženého procesu přihlášce USA sériové číslo 08/282,854 výhod stimulace proti emulaci je v skutečnou reprezentací řídicího systému identického procesu používaného v závodě. Stimulovaný systém tak začleňuje skutečný závod do rozhraní čl .Ί stroj (okna, zobrazení diagramu procesu, seznamy poplachů, diagnostika systému atd.). Není potřebné emulovat tuto funkčnost rozhraní člověk-stroj (MMI - man machine potížemi. Stimulovaný systém opětnou použitelnost řídicího softwaru procesu závodu. Není pochyby, že simulátor obsahuje vzhledem k závodu identickou interface) s doprovodnými také poskytuje absolutní • *

9 *

9 9

9 9 9 9 9 může být simulátor použit jako závodu. Stimulovaný systém také » 9 * 4 » 9 9 4

999 994 funkčnost; ve skutečnosti základ pro zkoušku softwaru přesně odpovídá skutečnému systému, jak s ohledem na záměr návrhu, tak také na nezamýšlené vlastnosti, jako např. softwarové chyby. Jakékoli problémy, které jsou vlastní skutečnému systému, budou přítomny také v simulátoru, což vede k dřívějšímu zjištění/diagnóze. Odezva systému je také identická s odezvou závodu.

Jedna z větších obtíží při emulaci je kopírování doby odezvy systému. Tato obtíž je v stimulovaném systému ulehčena, protože časovači charakteristika systému je v rozhraní opakována. Všechny části (jednotky DPU, stanice operátorů) jsou provozovány při stejných frekvencích jako závod. Vzájemné působení časování mezi rozloženými částmi je také identické se závodem se standardní hodnotou.

Cena stimulovaného systému je také proti emulaci nižší. Z počátku prodejní cena pro emulaci proti stimulaci je cenou softwaru proti hardwaru. Vývoj simulačního softwaru k emulaci softwaru v řídicím systému procesu může být dosti nákladný. Ve skutečnosti tyto náklady mohou být větší než náklady na software skutečného závodu, protože simulátor musí emulovat jak aplikace, tak software základních provozních systémů, zatímco pro závod potřebuje být vyvinut jen software aplikací, protože základní software je od projektu k projektu znovu použit. Při srovnání zmenšený hardwarový soubor, nulný pro výsledky stimulovaných řešení, v k rozumné počáteční ceně systému. Vyvinutá architektura odstraňuje velkou část nákladů na hardware, spojených se systémem skutečného závodu, odstraněním vstupního/výstupního hardwaru a redundance. Na druhé straně stimulovaný simulátor podle vynálezu zůstává přesnější pro časování skutečného závodu a uvádí v platnost více softwaru než simulátor

xozloženého procesu podle výše citované patentové přihlášky tím, že paměť r puje hodnoty senzorů procesu do vstupního/ výstupního rozhraní jednotek DPU tak, že jednotky DPU ještě provádějí své přeměňovací standardní programy.

Jinou větší výhodou stimulovaného simulátoru podle vynálezu je zmenšená údržba a zlepšené náklady. V emulačním systému může být zbpšení nákladů spojené s údržbou emulačního softwaru dost podsta'm?. V stimulačním (pozn. překladatele: v originálu je nesprávně uvedeno v simulačním) systému jsou vlastně nulové údržbové náklady spojené se zlepšeným softwarem neovlivňujícím rozhraní závodu. Systém může být zlepšen jednoduchým opětným zavedením nového aplikačního softwaru závodu. Systém podle vynálezu byl navržen s možností zlepšení a s údržbou jako základu návrhu. Toho se dosáhne izolací uspořádání rozhraní mezi počítačem modelu závodu a zbytkem přístrojového a řídicího systému do pracovní stanice simulátoru. Uspořádání pracovní stanice simulátoru je uskutečněno pomocí mapového souboru, který jednoduše přidružuje body počítače modelu závodu k datovýi bodům přístrojového a řídicího systému. Mapový soubor je textový soubor, který popisuje každý bod s ohledem na jeho typ dat, směr toku dat a posunutí do odrazové paměti. Zbytek dat o každém bodu, takový jako např. snímání/frekvence, je přímo sbírán ze samotného softwaru přístrojového a řídicího systému. Rozhraní je navrženo, aby mapovalo data na úrovni vstupu/výstupu. Jinými slovy data jsou mapována podle jejich jednotek senzorů (volty, ampéry atd.) identických s rozhraním závodu. Všechny přeměny dat hodnoty, inverze digitálního smyslu atd. použitím softwaru skutečného závodu.

na inženýrské se provádějí

I když byla podrobně popsána specifická provedení vynálezu, budou si osoby znalé oboru vědomy, že by mohly být vyvinuty

4 4

4*

rozličné modifikace a alternativy těchto detailů v rámci celkového pochopení objevu. Podle toho určitá vysvětlená uspořádání jsou míněna jen jako ilustrační a neomezující rozsah vynálezu, kterému má být dána plná šířka připojených nároků a jakékoli a všechny jejich ekvivalenty.

Claims (10)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Simulátor pro simulaci provozu procesu řízeného řídicím systémem rozloženého procesu vyznačující se tím, že řečený simulátor obsahuje:

   modelovací prostředky pro modelování řečeného procesu v odezvě na řídicí signály a pro poskytnutí signálů senzorů, senzorů parametrů procesu, řečeného představujících hodnoty vyplývajících z modelování řečené řídicí signály;

   pi cesu v odezvě na množství rozložených základních mají vstupní/výstupní (1/0) prostředky řečených signálů senzorů a vydání řídicích signálů a digitální přeměnu řečených signálů senzorů generování řečených řídicích softwaru skutečného procesu v parametrů a signály operátora;

   řídicí panel operátora pro generování řečených signálů operátora operátorem;

   komunikační prostředky poskytující spojení mezi řečeným množstvím jednotek DPU a mezi řečeným množstvím řečených jednotek DPU a řečeným řídicím panelem operátora a stimulační prostředky připojené ke každé řečené jednotce DPU a k řečeným modelovacím prostředkům pro přenos řečených signálů senzorů z řečených modelovacích prostředků do řečených vstupních/výstupních prostředků řečených jednotek DPU a pro přenos řečených řídicích signálů z řečených jednotek DPU do řečených modelovacích prostředků.

   jednotek (DPU), které pro příjem a uložení na výstupu řečených procesorové prostředky pro na hodnoty parametrů a pro signálů použitím řídicího odezvě na řečené hodnoty
2. 2. Simulátor podle nároku 1 vyznačující se tím, že v něm řečené digitální procesorové prostředky každé řečené jednotky DPU mají přidělenou snímací rychlost, při

   které řečené digitální procesorové prostředky snímají řečené vstupní/výstupní prostředky pro získání řečených signálů senzorů a ve kterém řečené stimulační prostředky mají prostředky poskytující řečené signály senzorů z řečených modelovacích prostředků do vstupních/výstupních prostředků každé řečené jednotky DPU alespoň při řečené přidělené snímací rychlosti digitálních procesorových prostředků pro jednotku DPU.
3. 3, Simulátor podle nároku 2 vyznačující se tím, že v něm řečené stimulační prostředky obsahují prostředky poskytující řečené signály senzorů z modelovacích prostředků do vstupních/výstupních prostředků každé řečené jednotky DPU při vybraném násobku přidělené snímací rychlosti digitálních procesorových prostředků jednotky DPU.
4. 4. Simulátor podle nároku 3 vyznačující se tím, že v něm řečené stimulační prostředky obsahují prostředky poskytující řečené signály senzorů z modelovacích prostředků do vstupních/výstupních prostředků každé řečené jednotky DPU při řečené přidělené snímací rychlosti digitálních procesorových prostředků jednotky DPU.
5. 5. Simulátor podle nároku 2 v y z n tím, že v něm řečené modelovací stimulační prostředky vždy obsahují paměti pro přenos řečených signálů signálů mezi řečenými modelovacími stimulačními prostředky.

   a c u j i c prostředky prostředky senzorů a prostředky i se a řečené odrazové řídicích řečeným i
6. 6. Simulátor podle nároku 2 vyznačující se tím, že v něm řečené stimulační prostředky obsahují prostředky pro zadržení simulace řečeného procesu řečenými modelovacími prostředky a prostředky pro pozastavení φ φ řečených signálů senzorů do řečených pro generování zadržení řečených řídicích digitálními procesorovými prostředky.

   φφφ φφφ φφφφ φ φ

   Φ !··♦»·· Φ

   ΦΦφ Φ Φ

   ΦΦ Φ φφ φ řečeného přenosu jednotek DPU a signálů řečenými
7. 7. Simulátor pro simulaci provozu procesu řízeného řídicím systémem rozloženého procesu vyznačující se tím, še řečený simulátor obsahuje;

   modelovací prostředky pro modelování řečeného procesu v odezvě na řídicí signály a pro poskytnutí signálů procesu, vyplývajících z modelování řečeného procesu v odezvě na řečené řídicí signály;

   množství rozložených základních jednotek (DPU), z nichž každá obsahuje digitální procesorové jednotky, které mají prostředky používající řečené signály procesu při přidělené rychlosti pro generování řečených řídicích signálů použitím řídicího softwaru skutečného procesu v odezvě na řečené signály procesu a signály operátora;

   řídicí panel operátora pro generování řečených signálů operátora operátorem;

   komunikační prostředky poskytující spojení mezi řečeným množstvím jednotek DPU a mezi řečeným množstvím jednotek DPU a řečeným řídicím panelem operátora a stimulační prostředky připojené ke každé řečené jednotce DPU a k řečeným modelovacím prostředkům pro přenos řečených signálů procesu z řečených modelovacích prostředků do řečených digitálních procesorových prostředků každé jednotky DPU při řečené přidělené rychlosti pro digitální procesorové prostředky jednotky DPU.
8. 8. Simulátor podle nároku 7 vyznačující se tím, že v něm řečené stimulační prostředky obsahují prostředky přenášející řečené řídicí signály z řečených jednotek DPU do řečených modelovacích prostředků při řečené přidělené rychlosti.

   * · · ·
9. 9. Simulátor podle nároku 7 vyznačující se tím v něm řečené stimulační prostředky a modelovací prostředky mají prostředky odrazové paměti pro přenos řečených signálů procesu a řídicích signálů mezi řečenými modelovacími prostředky a řečenými st i mulačn í i, i prostředky.
10. 10. Simulátor podle nároku 9 vyznačující se tím, že v něm řečené jednotky DPU mají vstupní/výstupní (1/0) prostředky pro příjem řečených signálů procesu a že v něm řečené stimulační prostředky obsahují prostředky vkládající řečené signály procesu do řečených vstupních/výstupních prostředků při řečené přidělené snímací rychlosti pro jednotku DPU.