XDPS與Ovation系統間控制算法的信息轉換

馬永光 蔡 碩 楊詩茹 張 棟 石夢真

(1.華北電力大學控制與計算機工程學院，河北 保定 071003；2.華能國際電力股份有限公司上安電廠，石家莊 050310)

XDPS與Ovation系統間控制算法的信息轉換

馬永光1蔡 碩1楊詩茹1張 棟2石夢真1

(1.華北電力大學控制與計算機工程學院，河北 保定 071003；2.華能國際電力股份有限公司上安電廠，石家莊 050310)

通過對XDPS和Ovation系統控制算法的研究，建立兩種DCS系統間的算法轉換關系數據庫。通過轉換程序查詢和DCS控制算法轉換數據庫中的算法，將控制組態平臺上的XDPS系統的組態圖轉換成Ovation系統控制器可以識別的組態邏輯信息，實現在Ovation系統中對XDPS系統組態環境的仿真基礎。

XDPS Ovation DCS 轉換邏輯 算法轉換

分散控制系統以其通用性強、操作簡單、功能完善及可靠性高等優點，廣泛應用于我國大型火力發電站中[1]。然而不同廠家的DCS在組態環境和控制算法上都存在差異。如果能在一套DCS的基礎上，建立起通用組態平臺仿真多套DCS組態環境，對工作人員進行學習和培訓，可以節約開支，提高經濟效益。建立通用DCS組態平臺的關鍵是要建立多種DCS間組態邏輯的轉換。DCS間控制算法信息格式轉換的研究工作是實現組態邏輯轉換的基礎。筆者通過分析XDPS(Xin Hua Distributed Processing System)系統與Ovation系統各個控制算法的功能、引腳及系數等，總結出XDPS系統與Ovation系統各個控制算法的轉換關系。

1.1 XDPS系統

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

功能模塊(Function Block，FB)是DPU組態的基本元素。在XDPS系統中，制造廠預先定義并提供了多種類型和功能的功能模塊，為用戶實現各種應用的需要提供服務。功能模塊是一組子程序，當調用功能模塊時，就執行該子程序，并把執行的結果送到有關輸出端所對應的存儲單元[2]。

在XDPS系統中，將常用的功能模塊按照常用算法歸類，分為輸入輸出功能模塊、模擬函數、時間過程函數、控制算法、邏輯運算、手操器及特殊功能模塊等。

1.2Ovation系統

Ovation也是一種分散控制系統，集過程控制和企業管理信息技術為一體，融合了當今世界最先進的計算機與通信技術。它采用高速度、高可靠性與高開放性的通信網絡，具有多任務、多數據采集和潛在的控制功能。Ovation系統的設計基于開放式思路，采用了目前由工業控制專家開發的最好技術[3]。

Ovation系統中，常用的算法按照常用功能歸類，分為組合邏輯、基本順序邏輯、綜合順序邏輯、時間/計數、系統時間功能、監視功能、控制算法、傳送功能及點格式轉換等。

2 算法信息格式的轉換

在進行兩種DCS系統的控制算法映射時需要進行多方面的考慮。算法信息格式轉換流程如圖1所示。

圖1 算法信息格式轉換流程

綜合分析，兩套系統之間的算法轉換主要有兩種：一種是XDPS的某個功能模塊可以由Ovation的某個單個算法表示；另一種是要Ovation算法庫中的多個算法完成XDPS系統的某個功能模塊。筆者針對兩種轉換方式舉例介紹。

2.1一對一轉換實例

XDPS系統的52號功能模塊“Not”如圖2所示，該功能模塊是對一個布爾變量進行取“反”操作，輸出一個布爾量。它可以用Ovation系統中的“NOT”算法來表示，如圖3所示。

圖2 XDPS系統功能模塊“Not”

圖3 Ovation系統“NOT”算法

其中，“NOT”算法的功能表述為：

if IN1=TRUE

OUT=FALOSE

else OUT=TRUE

兩個算法的引腳和系數對應關系見表1，在這兩個算法進行信息格式轉換時并不存在系數數值的直接或者間接轉換。

表1 “Not”與“NOT”引腳和系數對應關系

2.2一對多轉換實例

XDPS系統的53號功能模塊“Xor”如圖4所示，該功能模塊對兩個布爾變量進行“異或”操作，輸出一個布爾量。這個功能模塊需要Ovation系統的“AND”、“OR”和“NOT”3個算法組合表示，如圖5所示。

圖4 XDPS系統功能模塊“Xor”

圖5 Ovation系統組合算法

兩個算法的引腳和系數對應關系見表2，在這兩個算法進行信息格式轉換時并不存在系數數值的直接或者間接轉換。

表2 “Xor”與組合算法引腳和系數對應關系

3 算法轉換數據庫

在上述XDPS功能模塊與Ovation算法塊轉換關系的基礎上，設計引腳系數對應表，用于實現XDPS環境下的組態圖到Ovation環境下組態圖的轉換。所編寫轉換程序通過查詢引腳系數表之后，將XDPS環境下組態圖的所有信息轉換為Ovation系統可以識別的組態圖信息。

輸入輸出引腳轉換關系表的部分設計見表3～5。

表3 輸入輸出引腳系數對應關系

表4 輸入輸出引腳轉換關系

表3中第四列關鍵字段“Ovation功能碼”是指轉換XDPS的功能模塊所需要的Ovation系統的控制算法；第五列關鍵字段“算法編號”是在一對多時用來區分這些Ovation算法的，對這些Ovation算法依次進行編號；第六到八列這3個關鍵字段分別表示這一行所對應的Ovation算法的輸入、系數和輸出的個數。

表4給出了輸入輸出引腳的轉換關系。輸入輸出引腳指的是待轉換的XDPS功能模塊的第1～20個輸入引腳和1～10個輸出引腳。因為部分組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，將字符“V”和數字拆分開來表示,其中字母“V”表示Ovation算法，數字表示Ovation系統算法塊輸入和輸出的編號，“NULL”表示不存在此引腳。

表5標明了兩套DCS系統間系數數值的轉換關系。

綜上所述，算法轉換數據庫記錄了XDPS和Ovation兩系統之間算法信息的對應格式轉換信息。以此作為核心，借助查詢數據庫中的相關信息，編寫算法轉換程序來實現相應的算法信息的格式轉換。

4 結束語

XDPS與Ovation系統間控制算法信息格式的轉換設計是實現兩個DCS系統間組態平臺中轉換邏輯的重要環節。筆者通過對XDPS系統和Ovation系統的控制算法的分析研究，完成了這兩種DCS系統的算法格式的轉換工作，為兩系統算法綁定進行了基礎性的工作，進而也為建立開放性DCS通用組態平臺打下了良好的基礎。

[1] 中國華電集團公司電器及熱控技術研究中心.分散控制系統的原理及運行案例[M].北京：中國水利水電出版社，2009.

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

[3] 楊麗潔.DCS間控制算法映射數據庫的設計[D].保定：華北電力大學，2011.

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quality indexes as well as to make users remotely monitor the power quality data through a web browser. This software platform for power quality monitoring has LabVIEW based to implement data acquisition, processing, analysis, storage and results display. The experimental results compared with Fluke 437 power quality analyzer indicate that the test results are accurate and the system platform has high reliability.

TH865

A

1000-3932(2016)02-0206-04

2015-12-15(修改稿)

DAQ equipment, power quality, LabVIEW, data acquisition, monitoring and analysis