專利名稱：一種風(fēng)力發(fā)電機組在環(huán)仿真測控系統(tǒng)及其測試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及新能源與測控技術(shù)領(lǐng)域，具體是ー種風(fēng)カ發(fā)電機組在環(huán)仿真測控系統(tǒng)及其測試方法。
背景技術(shù)：
發(fā)展清潔和綠色能源，是人類社會實現(xiàn)可持續(xù)健康發(fā)展的本質(zhì)要求。而風(fēng)カ發(fā)電作為ー種利用清潔綠色能源的有效方式，日益受到人們的關(guān)注和重視。隨著風(fēng)カ發(fā)電技術(shù)的發(fā)展，風(fēng)カ發(fā)電機組已經(jīng)變得越來越復(fù)雜。但是，缺乏ー個有效的手段對風(fēng)カ發(fā)電機組系統(tǒng)功能和機組組成部件從系統(tǒng)層和應(yīng)用層進行全面測控和驗證，大多數(shù)供應(yīng)商提供的設(shè)備未經(jīng)系統(tǒng)性驗證就直接投運，存在著很大的風(fēng)險，而且給現(xiàn)場調(diào)試及運行也帶來很大困難。也有部分廠家通過半實物仿真的形式實現(xiàn)了風(fēng)カ發(fā)電機組某個部件的測控，但還沒有一個完備的方案對整個風(fēng)カ發(fā)電機組進行測控。隨著各種新機型和新設(shè)備的相繼出臺，如何保證風(fēng)カ發(fā)電機組整體設(shè)計和實施的高效性、可靠性、正確性和統(tǒng)ー性已成為目前非常嚴(yán)峻的問題。從而設(shè)計ー種功能完備的風(fēng)カ發(fā)電機組的測控系統(tǒng)就顯得十分必要。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明建立了一套風(fēng)カ發(fā)電機組在環(huán)仿真測控系統(tǒng)及其測試方法，以保證風(fēng)カ發(fā)電機組和機組組成部件運行的可靠性、穩(wěn)定性、正確性和高效性。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下
一種風(fēng)カ發(fā)電機組在環(huán)仿真測控系統(tǒng)，包括仿真模型測試設(shè)備、被測設(shè)備、系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備和被測設(shè)備的監(jiān)控裝置；其中
仿真模型測試設(shè)備，包括仿真模型単元、I/o通信単元和仿真測試單元，仿真模型単元編制、存儲并運行被測設(shè)備的仿真模型；1/0通信単元使用真實信號硬接線和通信網(wǎng)絡(luò)線同時連接被測設(shè)備，建立端ロ映射模塊，形成閉環(huán)仿真數(shù)據(jù)回路；仿真測試單元調(diào)用仿真模型単元中的仿真模型運行、并產(chǎn)生聯(lián)合仿真信號，建立風(fēng)電外部模型導(dǎo)入模塊、建立測控用例部署模塊、建立數(shù)據(jù)交互中心，將該聯(lián)合仿真信號通過真實硬接線和通信網(wǎng)絡(luò)線發(fā)送至被測設(shè)備；
被測設(shè)備，是風(fēng)力發(fā)電機組控制系統(tǒng)或風(fēng)力發(fā)電機組組成部件，對聯(lián)合仿真信號作出反應(yīng)，并通過通信網(wǎng)絡(luò)連接被測設(shè)備的監(jiān)控裝置，向其發(fā)送實時狀態(tài)信號；
被測設(shè)備的監(jiān)控裝置，實時監(jiān)測并顯示被測設(shè)備的運行情況，井向被測設(shè)備和系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備發(fā)送監(jiān)測信號；
系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備，包括人機交互単元和在線監(jiān)控単元；在線監(jiān)控単元通過通信網(wǎng)絡(luò)連接并實時監(jiān)控仿真模型測試設(shè)備和被測設(shè)備的監(jiān)控裝置，修改仿真模型測試設(shè)備中仿真模型的參數(shù)，并對聯(lián)合仿真信號和被測設(shè)備的反應(yīng)情況進行數(shù)據(jù)分析對比；人機交互單元顯示在線監(jiān)控単元和仿真測控單元的運行情況，并修改在線測試単元和仿真測控單元的運行參數(shù)。所述仿真模型測試設(shè)備包括相互連接的模型運行設(shè)備和高速硬件I/O設(shè)備，仿真模型単元分為兩部分，分別設(shè)置在模型運行設(shè)備和高速硬件I/o設(shè)備中；
模型運行設(shè)備是仿真模型単元中的一部分，根據(jù)真實情況建立被測設(shè)備相關(guān)的風(fēng)カ發(fā)電機組模型和發(fā)電機組運行環(huán)境模型；
高速硬件I/o設(shè)備包括仿真模型単元的另一部分，I/O通信単元和仿真測試單元，高速硬件I/o設(shè)備內(nèi)的仿真模型単元建立發(fā)電機組補充模型和風(fēng)カ發(fā)電機組測控用例，I/O通信単元使用真實信號硬接線和通信網(wǎng)絡(luò)線同時連接被測設(shè)備；仿真測試單元調(diào)用模型運行設(shè)備和高速硬件I/o設(shè)備內(nèi)的仿真模型單元運行、產(chǎn)生聯(lián)合仿真信號，并將該聯(lián)合仿真信號發(fā)送至被測設(shè)備。所述模型運行設(shè)備和高速硬件I/O設(shè)備通過內(nèi)存反射方式連接。所述仿真模型發(fā)電機組補充模型包括風(fēng)カ發(fā)電機組控制系統(tǒng)控制原理模型、電氣行為模型和風(fēng)カ發(fā)電機組傳感器響應(yīng)模型。所述在線測試控単元包括測控用例編輯管理功能模塊、數(shù)據(jù)記錄功能模塊、數(shù)據(jù)分析對比功能模塊、實時數(shù)據(jù)顯現(xiàn)功能模塊、數(shù)據(jù)在線修改功能模塊、風(fēng)機軟件控制功能模塊、多用戶在線查看模塊。風(fēng)カ發(fā)電機組在環(huán)仿真測控系統(tǒng)的測試方法，包括以下具體步驟
1)仿真模型測試設(shè)備、被測設(shè)備、系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備和被測設(shè)備的監(jiān)控裝置相互連接、調(diào)試完畢；
2)仿真模型測試設(shè)備運行，仿真測試單元建立風(fēng)電外部模型導(dǎo)入模塊、測控用例部署模塊和數(shù)據(jù)交互中心，并調(diào)用仿真模型単元中的仿真模型和測試用例運行，最終產(chǎn)生聯(lián)合仿真信號，I/O通信単元將仿真測試單元、仿真模型単元的實時信號和聯(lián)合仿真信號通過通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備；
3)I/O通信單元將上述聯(lián)合仿真信號通過真實硬接線和通信網(wǎng)絡(luò)線發(fā)送至被測設(shè)備，被測設(shè)備對聯(lián)合仿真信號作出響應(yīng)處理、并將該響應(yīng)處理信號通過真實硬接線和通信網(wǎng)絡(luò)線反饋給仿真測試單元，被測設(shè)備將其運行時的實時狀態(tài)信號通過通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至被測設(shè)備的監(jiān)控裝置；
4)仿真測試單元將響應(yīng)處理信號發(fā)送至仿真模型単元，使其對聯(lián)合仿真信號作出仿真處理，I/O通信単元將仿真測試單元與仿真模型単元的實時信號、聯(lián)合仿真信號和響應(yīng)處理信號通過通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備；
5)被測設(shè)備的監(jiān)控裝置顯示被測設(shè)備的實時狀態(tài)信號、并將該被測設(shè)備的實時狀態(tài)信號通過通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備；
6)系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備通過人機交互單元顯示測試流程，仿真模型単元、IO通信単元與仿真測試單元的實時信號，被測設(shè)備的實時狀態(tài)信號，聯(lián)合仿真信號和響應(yīng)處理信號，在線監(jiān)控單元對上述數(shù)據(jù)進行分析處理、自動生成報表；
7)系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備最后將被測設(shè)備的實時狀態(tài)信號發(fā)送至仿真測試單元，形成完整的閉環(huán)回路。所述步驟5)中，如果被測設(shè)備的運行出現(xiàn)故障，被測設(shè)備的監(jiān)控裝置向被測設(shè)備和系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備發(fā)出故障處理信號。
所述步驟I) 7)中的任ー步驟中，可以通過在線測試控單元實時修改仿真模型測試設(shè)備、被測設(shè)備和被測設(shè)備的監(jiān)控裝置中任意一個或組合的運行參數(shù)，具體步驟如下
a)在線測試控單元運行，訪問并讀取上述単元或系統(tǒng)、并將其運行參數(shù)顯示在人機交互單元上；
b)通過人機交互単元選擇并修改步驟I)顯示的運行參數(shù)；
c)在線測試控單元運算單元判斷步驟b)修改的運行參數(shù)的是否符合要求，如不符合返回步驟a)；
d)在線測試控單元向相應(yīng)的單元或系統(tǒng)發(fā)送修改參數(shù)的命令,將原運行參數(shù)修改為步驟b)修改后的運行參數(shù)；
e)相應(yīng)的單元或系統(tǒng)運算判斷修改后的運行參數(shù)是否符合要求，如不符合返回步驟
a)；
f)相應(yīng)的單元或系統(tǒng)的運行參數(shù)修改完成，繼續(xù)被測設(shè)備的仿真測控流程。本發(fā)明所產(chǎn)生的有益效果是
本發(fā)明的風(fēng)カ發(fā)電機組在環(huán)仿真測控系統(tǒng)及其測試方法，可以在研發(fā)室實現(xiàn)被測設(shè)備(風(fēng)カ發(fā)電機組控制系統(tǒng)和機組組成部件)半實物混合仿真的實時綜合性測控。該系統(tǒng)中運行風(fēng)カ發(fā)電機組重要部件模型的模型運行設(shè)備，通過內(nèi)存反射方式與含有實時操作系統(tǒng)的高速硬件I/O設(shè)備相通訊，以提高測控的實時性和可靠性；含有實時操作系統(tǒng)的高速硬件I/o設(shè)備，通過圖形化編程工具建立風(fēng)カ發(fā)電機組補充模型并對模型數(shù)據(jù)進行二次處理，用真實信號線纜和通訊線纜與被測設(shè)備IO和通訊接ロ相連，實現(xiàn)仿真模型和被測設(shè)備的數(shù)據(jù)交互；系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備可在線監(jiān)視實時修改通訊數(shù)據(jù)，同時依據(jù)自主開發(fā)的風(fēng)カ發(fā)電機組測控標(biāo)準(zhǔn)，編程部署風(fēng)カ發(fā)電機組的可調(diào)控測控用例，通過以太網(wǎng)與高速硬件I/o設(shè)備、風(fēng)カ發(fā)電機組監(jiān)控設(shè)備共同建立閉環(huán)網(wǎng)絡(luò)，最終實現(xiàn)風(fēng)カ發(fā)電機組在環(huán)仿真測控功能。此系統(tǒng)結(jié)構(gòu)靈活，風(fēng)カ發(fā)電機組和機組組成部件可用全仿真模型，也可用實物代替，更加接近真實。同時，系統(tǒng)測控過程中無須更改被測設(shè)備軟件內(nèi)容，只需明確被測系統(tǒng)硬接線定義，即可實現(xiàn)測控功能，具有高實時性、高真實性、高準(zhǔn)確性、高靈活性、高兼容性、高精度性、高擴展能力等特點。


圖1為本發(fā)明風(fēng)カ發(fā)電機組在環(huán)仿真測控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理 圖2為本發(fā)明高速硬件I/O設(shè)備的結(jié)構(gòu)原理圖。圖中標(biāo)號表示1-模型運行設(shè)備、2-高速硬件I/O設(shè)備、3-系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備、4-被測設(shè)備的監(jiān)控裝置、5-被測設(shè)備，RM-內(nèi)存反射、Ml-風(fēng)カ發(fā)電機組整機模型、M2-風(fēng)カ發(fā)電機組運行環(huán)境模型、M3-風(fēng)機發(fā)電機組補充模型、M4-風(fēng)カ發(fā)電機組測控用例、TC-測控系統(tǒng)監(jiān)控程序。
具體實施例方式如圖1、2所示，本發(fā)明是一種風(fēng)カ發(fā)電機組在環(huán)仿真測控系統(tǒng)，所述風(fēng)カ發(fā)電機組在環(huán)仿真測控系統(tǒng)是在環(huán)仿真測控系統(tǒng)，包括仿真模型測試設(shè)備、被測設(shè)備5、系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備3和被測設(shè)備的監(jiān)控裝置4 ;其中
-仿真模型測試設(shè)備，是系統(tǒng)最核心的部分，包括仿真模型単元、I/O通信単元和仿真測試單元，仿真模型単元內(nèi)部存儲有仿真測試程序，編制、存儲并運行被測設(shè)備5的仿真模型。I/O通信単元使用真實信號硬接線和通信網(wǎng)絡(luò)線同時連接被測設(shè)備5，建立端ロ映射模塊，形成閉環(huán)仿真數(shù)據(jù)回路；仿真測試單元(仿真測試程序)調(diào)用仿真模型単元中的仿真模型運行、并產(chǎn)生聯(lián)合仿真信號，建立風(fēng)電外部模型導(dǎo)入模塊、建立測控用例部署模塊、建立數(shù)據(jù)交互中心，將該聯(lián)合仿真信號通過真實硬接線和通信網(wǎng)絡(luò)線發(fā)送至被測設(shè)備5。如此實現(xiàn)機械模型、電控模型、電氣模型和被測設(shè)備5的無縫連接。仿真模型測試設(shè)備包括相互連接的模型運行設(shè)備I和高速硬件I/O設(shè)備2，并且，模型運行設(shè)備I和高速硬件I/O設(shè)備2是通過自定義定制通訊協(xié)議和接ロ、進行通訊協(xié)議編程，使用內(nèi)存反射RM的方式、建立模型運行設(shè)備I和高速硬件I/O設(shè)備2的實時通訊機制。反射內(nèi)存是ー類特殊的共享內(nèi)存系統(tǒng)，可啟用多個單獨的控制器來共享ー組常用的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)在每個控制器上接受本地存儲，但數(shù)據(jù)可在反射內(nèi)存網(wǎng)絡(luò)上接受連續(xù)同歩。反射內(nèi)存節(jié)點為分布式實時系統(tǒng)提供了ー類高速、確定的數(shù)據(jù)傳輸方式，它們采用光纖電纜實現(xiàn)通信，因此網(wǎng)絡(luò)上的延遲非常低。模型運行設(shè)備I和高速硬件I/O設(shè)備2之間的內(nèi)存反射RM連接，通過共享內(nèi)存方式進行通信，為分布式實時系統(tǒng)提供了ー類高速、確定的數(shù)據(jù)傳輸方式；采用光纖電纜實現(xiàn)通信，在網(wǎng)絡(luò)上的延遲非常低，可以更加準(zhǔn)確的模擬風(fēng)カ機的運行情況。仿真模型単元分為兩部分、分別設(shè)置在模型運行設(shè)備I和高速硬件I/O設(shè)備2中。具體的
模型運行設(shè)備I是仿真模型単元中的一部分，根據(jù)真實情況建立被測設(shè)備5相關(guān)的風(fēng)カ發(fā)電機組模型Ml和發(fā)電機組運行環(huán)境模型M2。模型運行設(shè)備I編程實現(xiàn)部分風(fēng)カ發(fā)電機組的部分仿真參數(shù)，構(gòu)建葉片、傳動鏈、塔筒、發(fā)電機、變頻器、外界環(huán)境等風(fēng)カ發(fā)電機組重要部件模型。高速硬件I/O設(shè)備2包括仿真模型単元的另一部分、I/O通信単元和仿真測試單元，高速硬件I/O設(shè)備2內(nèi)的仿真模型單元內(nèi)部存儲有仿真測試程序，建立發(fā)電機組補充模型M3和風(fēng)カ發(fā)電機組測控用例M4。I/O通信単元和仿真測試單元的結(jié)構(gòu)與功能與上述一致，具體的1/0通信単元使用真實信號線(硬接線)和通信網(wǎng)絡(luò)線(與系統(tǒng)中其他的連接方式一致，為以太網(wǎng)線)同時連接被測設(shè)備5 ;仿真測試單元(仿真測試程序)調(diào)用模型運行設(shè)備I和高速硬件I/O設(shè)備2內(nèi)的仿真模型單元運行、產(chǎn)生聯(lián)合仿真信號，并將該聯(lián)合仿真信號發(fā)送至被測設(shè)備5。具體的仿真模型發(fā)電機組補充模型M3包括風(fēng)カ發(fā)電機組控制系統(tǒng)控制原理模型、電氣行為模型和風(fēng)カ發(fā)電機組傳感器響應(yīng)模型。風(fēng)カ發(fā)電機組測控用例M4，是根據(jù)自主設(shè)計的風(fēng)カ發(fā)電機組測控標(biāo)準(zhǔn)，在系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備3上編程實現(xiàn)，最后部署到高速硬件I/O設(shè)備2上。高速硬件I/O設(shè)備2使用實時操作系統(tǒng)(RT OS系統(tǒng))，具有simulink仿真模型接入、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化、數(shù)據(jù)分析、報表自動生成、測試序列編輯、自動測試、手動測試等功能，系統(tǒng)延時不超過10ms。高速硬件I/O設(shè)備2使用開發(fā)工具建立仿真測試單元(仿真測試程序)，建立風(fēng)カ發(fā)電機組控制系統(tǒng)控制原理模型、電氣行為模型、風(fēng)カ發(fā)電機組傳感器響應(yīng)模型等補充風(fēng)機模型，建立風(fēng)電外部模型導(dǎo)入模塊、建立測控用例部署模塊、建立數(shù)據(jù)交互中心、建立端ロ映射模塊等，以實現(xiàn)機械模型、電控模型、電氣模型和真實設(shè)備的無縫連接；并將聯(lián)合仿真數(shù)據(jù)經(jīng)端ロ量轉(zhuǎn)化后通過高速硬件I/o設(shè)備的I/O模塊和通訊模塊，用真實信號線纜和通訊線纜連接被測設(shè)備5，形成閉環(huán)仿真數(shù)據(jù)回路；通過自定義通訊協(xié)議和接ロ，實現(xiàn)系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備3與高速硬件I/O設(shè)備的實時通訊。如圖2所示，本具體實施方式
中的高速硬件I/O設(shè)備2主要由仿真測試單元(主模塊、內(nèi)部存儲有仿真測試程序)、通信模塊(I/O通信単元)及外圍功能模塊組成，通信模塊主要實現(xiàn)仿真測試單元(主模塊)與被測設(shè)備5、模型運行設(shè)備1、被測設(shè)備的監(jiān)控裝置4之間的通信，通常以總線通信Bladed、以太網(wǎng)通信、硬接線的方式實現(xiàn)。仿真測試單元(主模塊)中包括測試序列執(zhí)行模塊、擴展模型執(zhí)行模塊、數(shù)據(jù)處理及存儲模塊，主要實現(xiàn)測試序列及風(fēng)機擴展模型的執(zhí)行，相關(guān)數(shù)據(jù)的分析處理及存儲等功能。另外，還有外圍功能模塊，主要實現(xiàn)測試序列的編輯及報表的生成及打印等功能。-被測設(shè)備5，是風(fēng)カ發(fā)電機組或風(fēng)力發(fā)電機組組成部件，對聯(lián)合仿真信號作出反應(yīng)，并通過通信網(wǎng)絡(luò)連接被測設(shè)備的監(jiān)控裝置4、向其發(fā)送實時狀態(tài)信號；被測設(shè)備5為真實風(fēng)カ發(fā)電機組設(shè)備，例如主控制系統(tǒng)、變槳控制系統(tǒng)、風(fēng)速儀、風(fēng)向標(biāo)、振動模塊等。-被測設(shè)備的監(jiān)控裝置4，實時監(jiān)測被測設(shè)備5的運行情況，井向被測設(shè)備5和系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備3發(fā)送監(jiān)測信號；被測設(shè)備的監(jiān)控裝置4內(nèi)安裝配套被測系統(tǒng)的監(jiān)控程序，通過與系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備3的通訊，實現(xiàn)風(fēng)機內(nèi)部數(shù)據(jù)采集、傳遞和軟件控制被測設(shè)備5的功能。-系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備3，包括人機交互単元和在線監(jiān)控単元；在線監(jiān)控単元通過通信網(wǎng)絡(luò)連接并實時監(jiān)控仿真模型測試設(shè)備和被測設(shè)備的監(jiān)控裝置4，修改仿真模型測試設(shè)備中仿真模型的參數(shù)，并對聯(lián)合仿真信號和被測設(shè)備5的反應(yīng)情況進行數(shù)據(jù)分析對比；人機交互單元顯示在線監(jiān)控単元和仿真測控單元的運行情況，并修改在線測試単元和仿真測控單元的運行參數(shù)。在系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備3上使用編程工具建立在線測試控單元，在線測試控單元包括測控用例編輯管理功能模塊、數(shù)據(jù)記錄功能模塊、數(shù)據(jù)分析對比功能模塊、實時數(shù)據(jù)顯現(xiàn)功能模塊、數(shù)據(jù)在線修改功能模塊、風(fēng)機軟件控制功能模塊、多用戶在線查看模塊等，以分擔(dān)和完善數(shù)據(jù)交互設(shè)備功能。同時通過自定義協(xié)議編程、定制通訊協(xié)議和接ロ，用以太網(wǎng)線與高速硬件I/O設(shè)備和風(fēng)カ發(fā)電機組監(jiān)控設(shè)備進行通訊，建立與風(fēng)カ發(fā)電機組監(jiān)控設(shè)備的通訊機制。系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備3的在線測試控單元內(nèi)運行著測控系統(tǒng)監(jiān)控程序TC，測控系統(tǒng)監(jiān)控程序TC可讀取被測設(shè)備5內(nèi)部狀態(tài)和數(shù)據(jù)并送給系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備3，系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備3也可以根據(jù)實際需要發(fā)送相應(yīng)控制指令控制被測設(shè)備5。測控系統(tǒng)監(jiān)控程序TC可在仿真運行過程中實時更改風(fēng)カ發(fā)電機組整機模型Ml、風(fēng)カ發(fā)電機組運行環(huán)境模型M2、風(fēng)機發(fā)電機組補充模型M3和風(fēng)カ發(fā)電機組測控用例M4的通訊數(shù)據(jù)，通過參數(shù)配置更改風(fēng)カ發(fā)電機組整機模型Ml、風(fēng)カ發(fā)電機組運行環(huán)境模型M2、風(fēng)機發(fā)電機組補充模型M3。同時還可以控制測試流程，更接近真實的模擬各種極端エ況。上述的風(fēng)カ發(fā)電機組在環(huán)仿真測控系統(tǒng)的測試方法，即仿真測試單元(仿真測試程序)的工作流程，包括以下具體步驟
I)仿真模型測試設(shè)備、被測設(shè)備5、系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備3和被測設(shè)備的監(jiān)控裝置4相互連接、調(diào)試完畢。運行被測設(shè)備5、系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備3和被測設(shè)備的監(jiān)控裝置4。
2)仿真模型測試設(shè)備運行，仿真測試單元建立風(fēng)電外部模型導(dǎo)入模塊、測控用例部署模塊和數(shù)據(jù)交互中心，并調(diào)用仿真模型単元中的仿真模型和測試用例運行，最終產(chǎn)生聯(lián)合仿真信號，I/O通信単元將仿真測試單元、仿真模型単元的實時信號和聯(lián)合仿真信號通過通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備3。人機交互單元顯示上述的仿真測試單元、仿真模型単元的實時信號和聯(lián)合仿真信號。3) I/O通信單元將上述聯(lián)合仿真信號通過真實硬接線和通信網(wǎng)絡(luò)線發(fā)送至被測設(shè)備5，被測設(shè)備5對聯(lián)合仿真信號作出響應(yīng)處理、并該響應(yīng)處理信號通過真實硬接線和通信網(wǎng)絡(luò)線反饋給仿真測試單元，被測設(shè)備5將其運行時的實時信號通過通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至被測設(shè)備的監(jiān)控裝置4。4)仿真測試單元將響應(yīng)處理信號發(fā)送至仿真模型単元，使其對聯(lián)合仿真信號作出仿真處理，I/O通信単元將仿真測試單元與仿真模型単元的實時信號、聯(lián)合仿真信號和響應(yīng)處理信號通過通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備3。人機交互單元顯示上述的仿真測試單元、仿真模型単元的實時信號、聯(lián)合仿真信號和響應(yīng)處理信號。5)被測設(shè)備的監(jiān)控裝置4顯示被測設(shè)備5的實時狀態(tài)信號、并將該被測設(shè)備5的實時狀態(tài)信號通過通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備3。如果被測設(shè)備5的運行出現(xiàn)故障，被測設(shè)備的監(jiān)控裝置4向被測設(shè)備5和系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備3發(fā)出故障處理信號。6)系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備3通過人機交互單元顯示測試流程，被測設(shè)備5的實時狀態(tài)信號，仿真模型単元、IO通信単元與仿真測試單元的實時信號，聯(lián)合仿真信號和響應(yīng)處理信號，在線監(jiān)控單元對上述數(shù)據(jù)進行分析處理、自動生成報表。7)系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備3最后將被測設(shè)備5的實時狀態(tài)信號發(fā)送至仿真測試單元，形成完整的閉環(huán)回路。步驟I) 7)中的任ー步驟中，可以通過在線測試控單元實時修改仿真模型測試設(shè)備、被測設(shè)備5和被測設(shè)備的監(jiān)控裝置4中任意一個或組合的運行參數(shù)，即在線測試控單元(在線測控程序TC)的工作流程，具體步驟如下
a)在線測試控單元運行，訪問并讀取上述単元或系統(tǒng)、并將其運行參數(shù)顯示在人機交互單元上；
b)通過人機交互単元選擇并修改步驟I)顯示的運行參數(shù)；
c)在線測試控單元運算單元判斷步驟b)修改的運行參數(shù)的是否符合要求，如不符合返回步驟a)；
d)在線測試控單元向相應(yīng)的單元或系統(tǒng)發(fā)送修改參數(shù)的命令，將原運行參數(shù)修改為步驟b)修改后的運行參數(shù)；
e)相應(yīng)的單元或系統(tǒng)運算判斷修改后的運行參數(shù)是否符合要求，如不符合返回步驟
a)；
f)相應(yīng)的單元或系統(tǒng)的運行參數(shù)修改完成，繼續(xù)被測設(shè)備5的仿真測控流程。通過系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備3的在線測試控單元(在線測控程序TC)，可以在仿真測試單元(仿真測試程序)運行時、即被測裝置的仿真測控過程中進行人為干預(yù)，實現(xiàn)對所有數(shù)據(jù)的在線實時更改功能，從而實現(xiàn)更全面的測試。比如手動調(diào)節(jié)被測裝置中的測試流程，人為控制仿真模型測試設(shè)備中的仿真進程、從而方便的模擬各種極端エ況，或者對被測設(shè)備的監(jiān)控裝置4下達不同指令。本發(fā)明通過在線測控程序TC、仿真測試程序和風(fēng)カ發(fā)電機組測控用例M4的組合使用，達到對風(fēng)力發(fā)電機組全邏輯、全功能的仿真測控目的。具體的，在線測控軟件TC可在被測裝置的仿真測控過程中、實時更改風(fēng)力發(fā)電機組整機模型Ml、風(fēng)力發(fā)電機組運行環(huán)境模型M2、風(fēng)機發(fā)電機組補充模型M3、風(fēng)力發(fā)電機組測控用例M4和被測裝置上的所有通訊數(shù)據(jù)。上述，仿真測試程序為本發(fā)明風(fēng)力發(fā)電機組在環(huán)仿真測控系統(tǒng)及其測試方法的測試主程序，負責(zé)整個系統(tǒng)的測試流程。在線測控程序TC，主要完成數(shù)據(jù)的實時顯示、手動修改數(shù)據(jù)及手動控制仿真流程等功能。當(dāng)在線測控程序TC監(jiān)測到手動修改操作后，判斷數(shù)據(jù)格式是否附合要求；如果附合要求，則發(fā)送給仿真測試程序(測試主程序)，由仿真測試程序進行數(shù)據(jù)修改等處理。
權(quán)利要求
1.一種風(fēng)カ發(fā)電機組在環(huán)仿真測控系統(tǒng)，其特征在于包括仿真模型測試設(shè)備、被測設(shè)備、系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備和被測設(shè)備的監(jiān)控裝置；其中 仿真模型測試設(shè)備，包括仿真模型単元、I/o通信単元和仿真測試單元，仿真模型単元編制、存儲并運行被測設(shè)備的仿真模型；1/0通信単元使用真實信號硬接線和通信網(wǎng)絡(luò)線同時連接被測設(shè)備，建立端ロ映射模塊，形成閉環(huán)仿真數(shù)據(jù)回路；仿真測試單元調(diào)用仿真模型単元中的仿真模型運行、并產(chǎn)生聯(lián)合仿真信號，建立風(fēng)電外部模型導(dǎo)入模塊、建立測控用例部署模塊、建立數(shù)據(jù)交互中心，將該聯(lián)合仿真信號通過真實硬接線和通信網(wǎng)絡(luò)線發(fā)送至被測設(shè)備； 被測設(shè)備，是風(fēng)力發(fā)電機組控制系統(tǒng)或風(fēng)力發(fā)電機組組成部件，對聯(lián)合仿真信號作出反應(yīng)，并通過通信網(wǎng)絡(luò)連接被測設(shè)備的監(jiān)控裝置，向其發(fā)送實時狀態(tài)信號； 被測設(shè)備的監(jiān)控裝置，實時監(jiān)測并顯示被測設(shè)備的運行情況，井向被測設(shè)備和系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備發(fā)送監(jiān)測信號； 系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備，包括人機交互単元和在線監(jiān)控単元；在線監(jiān)控単元通過通信網(wǎng)絡(luò)連接并實時監(jiān)控仿真模型測試設(shè)備和被測設(shè)備的監(jiān)控裝置，修改仿真模型測試設(shè)備中仿真模型的參數(shù)，并對聯(lián)合仿真信號和被測設(shè)備的反應(yīng)情況進行數(shù)據(jù)分析對比；人機交互單元顯示在線監(jiān)控単元和仿真測控單元的運行情況，并修改在線測試単元和仿真測控單元的運行參數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電機組在環(huán)仿真測控系統(tǒng)，其特征在于所述仿真模型測試設(shè)備包括相互連接的模型運行設(shè)備和高速硬件I/O設(shè)備，仿真模型単元分為兩部分，分別設(shè)置在模型運行設(shè)備和高速硬件I/O設(shè)備中； 模型運行設(shè)備是仿真模型単元中的一部分，根據(jù)真實情況建立被測設(shè)備相關(guān)的風(fēng)カ發(fā)電機組模型和發(fā)電機組運行環(huán)境模型； 高速硬件I/O設(shè)備包括仿真模型単元的另一部分，I/O通信単元和仿真測試單元，高速硬件I/O設(shè)備內(nèi)的仿真模型単元建立發(fā)電機組補充模型和風(fēng)カ發(fā)電機組測控用例，I/O通信単元使用真實信號硬接線和通信網(wǎng)絡(luò)線同時連接被測設(shè)備；仿真測試單元調(diào)用模型運行設(shè)備和高速硬件I/O設(shè)備內(nèi)的仿真模型單元運行、產(chǎn)生聯(lián)合仿真信號，并將該聯(lián)合仿真信號發(fā)送至被測設(shè)備。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的風(fēng)力發(fā)電機組在環(huán)仿真測控系統(tǒng)，其特征在于所述模型運行設(shè)備和高速硬件I/O設(shè)備通過內(nèi)存反射方式連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的風(fēng)力發(fā)電機組在環(huán)仿真測控系統(tǒng)，其特征在于所述仿真模型發(fā)電機組補充模型包括風(fēng)カ發(fā)電機組控制系統(tǒng)控制原理模型、電氣行為模型和風(fēng)カ發(fā)電機組傳感器響應(yīng)模型。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電機組在環(huán)仿真測控系統(tǒng)，其特征在于所述在線測試控單元包括測控用例編輯管理功能模塊、數(shù)據(jù)記錄功能模塊、數(shù)據(jù)分析對比功能模塊、實時數(shù)據(jù)顯現(xiàn)功能模塊、數(shù)據(jù)在線修改功能模塊、風(fēng)機軟件控制功能模塊、多用戶在線查看模塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電機組在環(huán)仿真測控系統(tǒng)的測試方法，其特征在于包括以下具體步驟 I)仿真模型測試設(shè)備、被測設(shè)備、系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備和被測設(shè)備的監(jiān)控裝置相互連接、調(diào)試完畢； 2)仿真模型測試設(shè)備運行，仿真測試單元建立風(fēng)電外部模型導(dǎo)入模塊、測控用例部署模塊和數(shù)據(jù)交互中心，并調(diào)用仿真模型単元中的仿真模型和測試用例運行，最終產(chǎn)生聯(lián)合仿真信號，I/O通信単元將仿真測試單元、仿真模型単元的實時信號和聯(lián)合仿真信號通過通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備； 3)I/O通信單元將上述聯(lián)合仿真信號通過真實硬接線和通信網(wǎng)絡(luò)線發(fā)送至被測設(shè)備，被測設(shè)備對聯(lián)合仿真信號作出響應(yīng)處理、并將該響應(yīng)處理信號通過真實硬接線和通信網(wǎng)絡(luò)線反饋給仿真測試單元，被測設(shè)備將其運行時的實時狀態(tài)信號通過通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至被測設(shè)備的監(jiān)控裝置； 4)仿真測試單元將響應(yīng)處理信號發(fā)送至仿真模型単元，使其對聯(lián)合仿真信號作出仿真處理，I/O通信単元將仿真測試單元與仿真模型単元的實時信號、聯(lián)合仿真信號和響應(yīng)處理信號通過通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備； 5)被測設(shè)備的監(jiān)控裝置顯示被測設(shè)備的實時狀態(tài)信號、并將該被測設(shè)備的實時狀態(tài)信號通過通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備； 6)系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備通過人機交互單元顯示測試流程，仿真模型単元、IO通信単元與仿真測試單元的實時信號，被測設(shè)備的實時狀態(tài)信號，聯(lián)合仿真信號和響應(yīng)處理信號，在線監(jiān)控單元對上述數(shù)據(jù)進行分析處理、自動生成報表； 7)系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備最后將被測設(shè)備的實時狀態(tài)信號發(fā)送至仿真測試單元，形成完整的閉環(huán)回路。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的風(fēng)力發(fā)電機組在環(huán)仿真測控系統(tǒng)的測試方法，其特征在于所述步驟5)中，如果被測設(shè)備的運行出現(xiàn)故障，被測設(shè)備的監(jiān)控裝置向被測設(shè)備和系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備發(fā)出故障處理信號。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的風(fēng)力發(fā)電機組在環(huán)仿真測控系統(tǒng)的測試方法，其特征在于所述步驟I) 7)中的任ー步驟中，可以通過在線測試控單元實時修改仿真模型測試設(shè)備、被測設(shè)備和被測設(shè)備的監(jiān)控裝置中任意一個或組合的運行參數(shù)，具體步驟如下 a)在線測試控單元運行，訪問并讀取上述単元或系統(tǒng)、并將其運行參數(shù)顯示在人機交互單元上； b)通過人機交互單元選擇并修改步驟I)顯示的運行參數(shù)； c)在線測試控單元運算單元判斷步驟b)修改的運行參數(shù)的是否符合要求，如不符合返回步驟a)； d)在線測試控單元向相應(yīng)的單元或系統(tǒng)發(fā)送修改參數(shù)的命令,將原運行參數(shù)修改為步驟b)修改后的運行參數(shù)； e)相應(yīng)的單元或系統(tǒng)運算判斷修改后的運行參數(shù)是否符合要求，如不符合返回步驟a)； f)相應(yīng)的單元或系統(tǒng)的運行參數(shù)修改完成，繼續(xù)被測設(shè)備的仿真測控流程。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種風(fēng)力發(fā)電機組在環(huán)仿真測控系統(tǒng)及其測試方法，包括仿真模型測試設(shè)備、被測設(shè)備、系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備和被測設(shè)備的監(jiān)控裝置；仿真模型測試設(shè)備中的I/O通信單元使用真實信號硬接線和通信網(wǎng)絡(luò)線同時連接被測設(shè)備，仿真測試單元調(diào)用仿真模型單元中的仿真模型運行、和測試用例產(chǎn)生聯(lián)合仿真信號；系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備過通信網(wǎng)絡(luò)連接并實時監(jiān)控仿真模型測試設(shè)備和被測設(shè)備的監(jiān)控裝置，修改仿真模型測試設(shè)備中仿真模型的參數(shù)，并對聯(lián)合仿真信號和被測設(shè)備的反應(yīng)情況進行數(shù)據(jù)分析對比。本發(fā)明實現(xiàn)所有風(fēng)力發(fā)電機組控制系統(tǒng)和機組組成部件的半實物實時在環(huán)仿真測控，以保證風(fēng)力發(fā)電機組和機組組成部件運行的可靠性、穩(wěn)定性、正確性和高效性。
文檔編號G05B17/02GK103064299SQ201210583480
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月28日
發(fā)明者寧琨, 張廣斌, 蒲萬春, 杜明慧, 李濤, 莫爾兵, 李飛, 曹貝貞 申請人:東方電氣集團東方汽輪機有限公司