[发明专利]一种建立PLC/DCS平台设备逻辑模型的方法

说明书

技术领域

本发明属于电气自动化技术领域，具体涉及一种建立PLC/DCS平台设备逻辑模型的方法。

背景技术

PLC是可编程逻辑控制器，它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程，它具有使用方便，编程简单，性价比高等特点，在工业控制领域使用极广。DCS是一种分散式控制系统，它是在集中式控制系统的基础上发展、演变而来的。它是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统，综合了计算机，通信、显示和控制等4C技术，它具有高可靠性、开放性、灵活性等优势，在工业现场中被广泛应用。

在实验室对PLC/DCS程序测试过程中，PLC程序都是在不与任何控制对象连接的状态下，程序测试员仅通过PLC/DCS程序的输入输出状态就对PLC/DCS程序的正确性进行判定，这就是传统的PLC/DCS程序测试过程中往往存在效率低和人为错误等问题的原因。然而在实验室搭建工业现场的硬件平台又显得耗时费力，并且最主要的问题是随着工程项目的不同、被控设备的种类繁多，类似于这样的硬件平台又显得不能满足各种需求。因此如果能够找到一种有效的建模方法，通过对工业现场的设备的工作原理进行详细的分析，完成对现场设备的逻辑模型的建模，并将经过验证的模型存储到模型库中。在具体应用时，当需要建立某台设备的虚拟对象模型时，只需要将对象模型库中与该台设备相对应的设备类对象模型进行实例化就可以了。

虚拟对象模型的建模并非是对设备的工作过程进行精确的仿真，由于设备的控制在于逻辑，而边界条件在控制逻辑中占据主导地位，因此其过程并不是我们关注的重点。在这里并不是说过程不用考虑，而是由于过程是边界条件产生影响的结果，只是在建模过程中将其简化了而已。虚拟过程要完成正常命令响应，并给出相应的状态输出。由于磨损、老化等机理性的故障不是控制学科所重点关心的问题。故障产生的随机性也难以把握。对于故障测试这种随机性将导致故障不能或很难产生对它的模拟。因此为了完成对设备的虚拟对象模型故障的模拟，常常采用触发式故障产生方式。

在完成虚拟对象模型建模之后，需要对虚拟对象模型进行相应的验证。虚拟对象模型的验证应该从模型的功能设计要求出发，按照严格的验证流程步骤，完成对虚拟对象模型完备性和准确性的测试。虚拟对象模型的验证一股含以下部分：对驱动命令的响应、能够实现设备运行状态信息的反馈、对物料进行相应的处理和实现一定的故障模拟功能。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种建立PLC/DCS平台设备逻辑模型的方法。

本发明的技术方案是：

步骤1：获取设备的输入逻辑信号、输出逻辑信号和电气二次控制原理图；

步骤2：按照设备的输入逻辑信号、输出逻辑信号和电气二次控制原理图进行设备的分类，建立设备类库；

所述的设备的分类原则是：将具有相同输入逻辑信号、输出逻辑信号和电气二次控制原理图的设备视为同类设备，将具有不同输入逻辑信号、输出逻辑信号或者不同电气二次控制原理图的设备视为非同类设备；

步骤3：采用离散事件形式化方法，结合每类设备的各工作逻辑条件建立每类设备的若干逻辑模型，得到每类设备的逻辑模型集合；

所述的离散事件形式化方法是根据每类设备的状态转换方程、每类设备的输入条件以及每类设备的输出方程建立逻辑模型，得到每类设备的逻辑模型集合；

所述的逻辑模型集合包括：输入事件集合、连续状态集合、输出状态集合、内部状态转换方程、外部状态转换方程、输出方程、预设时间方程；

输入事件集合：包括设备的输入条件；

连续状态集合：包括输入状态、中间转换状态、输出状态；

输出事件集合：包括设备的启动、停止、故障三种输出结果；

内部状态转换方程：表示设备的中间转换状态中上一个状态与下一个状态的转换关系的方程；

外部状态转换方程：表示设备的中间转换状态、设备的输入条件及设备的输入状态的关系的方程；

输出方程：表示设备的中间转换状态和设备的输出结果的关系的方程；

预设时间方程：在逻辑模型中从输入条件输入至输出结果输出的时间关系方程。