[发明专利]一种测量工业控制系统控制器切换时间的方法

说明书

本发明涉及一种测量工业控制系统控制器切换时间的方法，它属于工业控制系统技术领域。本发明系统包括主控制器、辅控制器、用于记录数据的装置、用于测量电压的装置和用于测量电流的装置。该切换方法通过分别监测主、辅控制器的电压和电流精确定位主控制器离线的时间点和辅控制器上线接管运算的时间点，并以此时间点准确测量发生控制器切换时切换过程的持续时间。使用本发明测量工业控制系统控制器切换时间的方法能够从根本上解决相关技术中针对同一设备进行多次测量时得到差异性很大且无规律变化的测量结果的问题。

技术领域

本发明涉及一种方法，尤其是涉及一种测量工业控制系统控制器切换时间的方法，它属于工业控制系统技术领域，适用于各类工业控制系统控制器切换时间的测量。

背景技术

工业控制系统的控制器普遍采用主、辅控制器相互冗余的方式运行，当主控制器故障离线时辅控制器自动上线接管运算，从主控制器离线到辅控制器上线接管运算的时间即为控制器切换的时间。若该切换过程持续时间过长，则可能导致切换过程中出现控制器运算的中断或关键信号的丢失等后果，导致相关被控对象出现异常工况，降低控制质量。因此主、辅控制器之间的切换时间是衡量控制系统性能的重要指标之一。以火力发电厂分散控制系统为例，《火力发电厂热工自动化系统可靠性评估技术导则》(DL/T 261-2012)中第6.2.1.2条规定了冗余控制器切换时间不应大于4ms。

目前测量工业控制系统控制器切换时间的系统均通过监视控制器运算结果的异常情况来判断控制器切换的时间。

如公开日为2015年09月23日，公开号为CN204667177U的中国专利中，公开了一种名称为“一种主辅控制器切换时间的测量系统”的实用新型专利。该专利采用RS触发器的逻辑运算输出周期变化的方波开关量信号，通过引入第三个控制器监视方波开关量信号的波形，当控制器切换发生后，通过方波开关量信号被拉长的时间减去正常方波开关量信号的持续时间，以此作为主、辅控制器切换的持续时间。

但在实际应用中该系统存在很大的偶然性和不确定性，针对同一设备进行多次测量时，会得到差异性很大且无变化规律的测量结果。

本发明申请人经过研究发现，造成该现象的原因在于：

该方法通过开关量方波信号被拉长的时间来确定控制器切换的时间，但工业控制系统控制器的运算结果在一个运算周期内是唯一的，用来监视的开关量信号在一个周期内从波形上看只能均为高电平或只能均为低电平，即在一个运算周期内开关量信号的波形永远为一条平直线。而当控制器切换发生时，该周期的波形也仅是一条持续时间大于控制器运算周期的平直线。将该周期的起点时刻和终点时刻分别记为T₀和T₁，将控制器切换开始和结束的时刻分别记为Q₀和Q₁，则控制器切换的持续时间T应为:

T＝Q₁-Q₀

而从原理上仅能确定

Q₀∈[T₀，T₁)

Q₁∈(T₀，T₁]

无法确定Q₀和Q₁的具体数值。当进行多次测试时，由于控制器切换开始的时间点Q₀是受人为操作影响的，而Q₀的取值在区间[T₀，T₁)上有无穷多种可能，这使得每次测试都会得到不同的Q₀；同理，由于Q₁的值是受Q₀具体取值的影响的，当Q₀无法确定时Q₁的取值在不同次测试中也会有不同的结果，因而针对同一设备进行多次测量时，会得到差异性很大且无变化规律的测量结果。