一种模拟量控制系统的调节品质自动测试系统及方法技术方案

一种模拟量控制系统的调节品质自动测试系统，涉及火力发电过程控制领域，解决因人为因素导致模拟量控制系统的调节品质测试时出现偏差的问题，包括测试条件判断单元、报警提示单元、测试单元、安全边界设置单元、报警处理单元、测试结果分析单元，模拟量控制系统的调节品质自动测试系统须同时具备测试条件一、测试条件二以及测试条件三才能开始测试；测试系统通过设置计算机自动测试程序，代替了测试过程中技术人员的手动操作，避免了因人为因素的影响；一种模拟量控制系统的调节品质自动测试方法，包括判断测试条件是否满足；开始测试；判断是否满足安全边界；测试结果分析；减少了人工操作，在降低成本的同时提升了测试效率。

An automatic testing system and method for regulating quality of analog control system

【技术实现步骤摘要】
一种模拟量控制系统的调节品质自动测试系统及方法
本专利技术属于火力发电过程控制领域，涉及一种模拟量控制系统的调节品质自动测试系统及方法。
技术介绍
在火力发电过程中，模拟量控制系统(modulatingcontrolsystem；MCS)是指在计算机控制系统中某些现场信息(如压力、温度等)经传感器转换为电信号，通过放大得到模拟电压或模拟电流，这些信号经A/D(模拟量/数字量)转换输入计算机进行运算。计算机对运算结果的数字信号经D/A(数字量/模拟量)转换转变成模拟量，再经相应的幅度处理后去控制执行机构。模拟量控制系统通过前馈和反馈等作用对过程参数进行连续自动调节。为了检验模拟量控制系统中参与运算的调节参数、输出执行机构特性等是否能够满足过程控效果要求，需要对模拟量控制系统的调节品质(如衰减率、控制偏差等)进行测试，以便于进一步分析测试结果。目前火力发电的生产过程中，对模拟量控制系统的调节品质进行的测试必须由相关技术人员进行手动进行，整个测试的准备、测试过程以及测试后的效果评价等各环节都是由人为干预。因人为失误以及主观判断等方面的局限导致在各个环节容易出现偏差，甚至出现因人为失误造成事故，导致生产过程中断的现象。现有技术中，申请号为CN201611093077.3的中国专利技术专利申请《一种发电机组模拟量控制系统的远程监测系统及方法》公开了一种发电机组模拟量控制系统的远程监测系统，包括：数据获取模块，用于实时获取发电机组模拟量控制系统的现场数据；所述现场数据包括被控参数，执行器的指令和反馈，自动控制子系统的设定值和实际值；数据分析模块，用于分析所述现场数据，生成所述发电机组模拟量控制系统的监测数据；但是上述专利技术专利申请，并未解决因人为因素导致模拟量控制系统的调节品质进行的测试容易出现偏差的问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于如何避免因人为因素导致模拟量控制系统的调节品质测试时出现偏差的问题。本专利技术是通过以下技术方案解决上述技术问题的。一种模拟量控制系统的调节品质自动测试系统，包括测试条件判断单元、报警提示单元、测试单元、安全边界设置单元、报警处理单元、测试结果分析单元；所述的测试条件判断单元用于自动检测所述的调节品质自动测试系统是否具备测试条件；所述的报警提示单元在所述的调节品质自动测试系统不具备须测试条件时对模拟量控制系统发出报警和提示；所述的测试单元用于将给定值以及测试量通过计算机自动测试程序转换为被控量，同时在整个测试过程实时对模拟量控制系统的过程参数和设备状态进行监测；所述的安全边界设置单元用于设置被控量的允许范围、执行机构的动作幅度以及生产过程的安全裕度；所述的报警处理单元用于在测试过程中对模拟量控制系统中相关参数超出安全边界时终止测试并发出报警；所述的测试结果分析单元用于在测试结束后由计算机程序按照模拟量控制系统的调节品质分析方法进行结果分析；所述的测试结果包括模拟量调节过程的稳定时间、超调量、稳态偏差、衰减率；通过判定稳定时间、超调量、稳态偏差、衰减率是否满足相关规程要求，从而判断模拟量调节品质是否合格；所述的模拟量控制系统的调节品质自动测试系统须同时具备测试条件一、测试条件二以及测试条件三才能开始测试。本专利技术通过构建一种模拟量控制系统的调节品质自动测试系统，由所述的测试单元将给定值以及测试量通过计算机自动测试程序转换为被控量，以及所述的测试结果分析单元在测试结束后由计算机程序按照模拟量控制系统的调节品质分析方法进行结果分析；通过设置计算机自动测试程序，代替了测试过程中技术人员的手动操作，避免了因人为因素导致模拟量控制系统的调节品质进行的测试容易出现偏差的问题。作为本专利技术技术方案的进一步改进，所述的计算模拟量调节过程的稳定时间ts的计算公式为：ts＝kn-k1公式(1)所述的超调量Mp的计算公式为：Mp＝Mmax-(M1+D)公式(2)所述的稳态偏差ess的计算公式为：ess＝Mn-(M1+D)公式(3)所述的衰减率的计算公式为：其中，k1为系统满足测试条件的时刻，kn为系统稳定时的时刻；Mmax为被控量的测量值的最大值，M1为被控量在k1时的测量值；Mn为被控量在kn时的测量值；Msmax为被控量的测量值的次大值，D为测试量。作为本专利技术技术方案的进一步改进，所述的测试条件一是指：判断所述的模拟量控制系统是否处于自动状态；具体为：根据模拟量控制系统的控制程序中的模拟量信号的状态判断模拟量控制系统是否处于自动状态；若所述的模拟量控制系统处于自动状态，则所述的模拟量控制系统的调节品质自动测试系统满足所述的测试条件一；所述的测试条件二是指：判断调节偏差是否在允许范围内；具体为：根据不同模拟量控制对象偏差的要求设定偏差允许范围；若所述的调节偏差在允许范围内，则所述的模拟量控制系统的调节品质自动测试系统满足所述的测试条件二；所述的测试条件三是指：判断生产过程是否处于稳定工况；具体为：判断火力发电机组的负荷以及模拟量是否处于稳定状态；即火力发电机组的负荷是否维持在设定值以及模拟量的变化速率是否低于阈值；若所述的生产过程处于稳定工况，则所述的模拟量控制系统的调节品质自动测试系统满足所述的测试条件三。作为本专利技术技术方案的进一步改进，所述的测试单元包括运算器(1)、控制器(2)、执行机构(3)、被控对象(4)、测量变送器(5)；所述的运算器(1)、控制器(2)、执行机构(3)以及被控对象(4)依次连接，所述的测量变送器(5)连接于运算器(1)以及被控对象(4)之间；所述的运算器(1)将给定值与测试值以及测量反馈信号进行运算，运算结果输入到控制器(2)中，控制器(2)根据输入的运算结果输出控制指令，并送入到执行机构(3)，执行机构(3)按照控制器(2)输出的控制指令控制被控对象(4)的动作，并输出被控量，测量变送器(5)测量被控量的值，经过转换后形成测量反馈信号。作为本专利技术技术方案的进一步改进，所述的被控量的允许范围包括被控量的偏差与变化率，即被控量的实际值与设定值的偏差的范围以及被控量变化率的范围；所述的执行机构动的动作幅度是指执行机构动作的范围；所述的生产过程的安全裕度范围是指机组负荷变化率、机组压力变化率、机组负荷指令与实际值偏差以及机组压力设定值与实际值偏差的设定的范围。作为本专利技术技术方案的进一步改进，所述的调节品质分析方法具体为：根据不同的模拟量控制系统的控制对象的给定值，计算模拟量控制系统的衰减率和稳定时间。一种应用于所述的模拟量控制系统的调节品质自动测试系统的测试方法，包括以下步骤：步骤一：判断测试条件是否满足；具体为：所述的测试条件判断单元自动检测所述的调节品质自动测试系统是否具备测试条件；所述的报警提示单元在所述的模拟量控制系统的调节品质自动测试系统不具备须测试条件时对模拟量控制系统发出报警和提示，此时的测试结束；所述的模拟量控制系统的调节品质自动测试系统须同时本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模拟量控制系统的调节品质自动测试系统，其特征在于，包括测试条件判断单元、报警提示单元、测试单元、安全边界设置单元、报警处理单元、测试结果分析单元；/n所述的测试条件判断单元用于自动检测所述的调节品质自动测试系统是否具备测试条件；/n所述的报警提示单元在所述的调节品质自动测试系统不具备须测试条件时对模拟量控制系统发出报警和提示；/n所述的测试单元用于将给定值以及测试量通过计算机自动测试程序转换为被控量，同时在整个测试过程实时对模拟量控制系统的过程参数和设备状态进行监测；/n所述的安全边界设置单元用于设置被控量的允许范围、执行机构的动作幅度以及生产过程的安全裕度；/n所述的报警处理单元用于在测试过程中对模拟量控制系统中相关参数超出安全边界时终止测试并发出报警；/n所述的测试结果分析单元用于在测试结束后由计算机程序按照模拟量控制系统的调节品质分析方法进行结果分析；所述的测试结果包括模拟量调节过程的稳定时间、超调量、稳态偏差、衰减率；通过判定稳定时间、超调量、稳态偏差、衰减率是否满足相关规程要求，从而判断模拟量调节品质是否合格；/n所述的模拟量控制系统的调节品质自动测试系统须同时具备测试条件一、测试条件二以及测试条件三才能开始测试。/n...

【技术特征摘要】
1.一种模拟量控制系统的调节品质自动测试系统，其特征在于，包括测试条件判断单元、报警提示单元、测试单元、安全边界设置单元、报警处理单元、测试结果分析单元；
所述的测试条件判断单元用于自动检测所述的调节品质自动测试系统是否具备测试条件；
所述的报警提示单元在所述的调节品质自动测试系统不具备须测试条件时对模拟量控制系统发出报警和提示；
所述的测试单元用于将给定值以及测试量通过计算机自动测试程序转换为被控量，同时在整个测试过程实时对模拟量控制系统的过程参数和设备状态进行监测；
所述的安全边界设置单元用于设置被控量的允许范围、执行机构的动作幅度以及生产过程的安全裕度；
所述的报警处理单元用于在测试过程中对模拟量控制系统中相关参数超出安全边界时终止测试并发出报警；
所述的测试结果分析单元用于在测试结束后由计算机程序按照模拟量控制系统的调节品质分析方法进行结果分析；所述的测试结果包括模拟量调节过程的稳定时间、超调量、稳态偏差、衰减率；通过判定稳定时间、超调量、稳态偏差、衰减率是否满足相关规程要求，从而判断模拟量调节品质是否合格；
所述的模拟量控制系统的调节品质自动测试系统须同时具备测试条件一、测试条件二以及测试条件三才能开始测试。


2.根据权利要求1所述的一种模拟量控制系统的调节品质自动测试系统，其特征在于，所述的计算模拟量调节过程的稳定时间ts的计算公式为：
ts＝kn-k1公式(1)
所述的超调量Mp的计算公式为：
Mp＝Mmax-(M1+D)公式(2)
所述的稳态偏差ess的计算公式为：
ess＝Mn-(M1+D)公式(3)
所述的衰减率的计算公式为：



其中，k1为系统满足测试条件的时刻，kn为系统稳定时的时刻；Mmax为被控量的测量值的最大值，M1为被控量在k1时的测量值；Mn为被控量在kn时的测量值；Msmax为被控量的测量值的次大值，D为测试量。


3.根据权利要求1所述的一种模拟量控制系统的调节品质自动测试系统，其特征在于，所述的测试条件一是指：判断所述的模拟量控制系统是否处于自动状态；具体为：根据模拟量控制系统的控制程序中的模拟量信号的状态判断模拟量控制系统是否处于自动状态；若所述的模拟量控制系统处于自动状态，则所述的模拟量控制系统的调节品质自动测试系统满足所述的测试条件一；所述的测试条件二是指：判断调节偏差是否在允许范围内；具体为：根据不同模拟量控制对象偏差的要求设定偏差允许范围；若所述的调节偏差在允许范围内，则所述的模拟量控制系统的调节品质自动测试系统满足所述的测试条件二；所述的测试条件三是指：判断生产过程是否处于稳定工况；具体为：判断火力发电机组的负荷以及模拟量是否处于稳定状态；即火力发电机组的负荷是否维持在设定值以及模拟量的变化速率是否低于阈值；若所述的生产过程处于稳定工况，则所述的模拟量控制系统的调节品质自动测试系统满足所述的测试条件三。


4.根据权利要求1所述的一种模拟量控制系统的调节品质自动测试系统，其特征在于，所述的测试单元包括运算器(1)、控制器(2)、执行机构(3)、被控对象(4)、测量变送器(5)；所述的运算器(1)、控制器(2)、执行机构(3)以及被控对象(4)依次连接，所述的测量变送器(5)连接于运算器(1)以及被控对象(4)之间；所述的运算器(1)将给定值与测试值以及测量反馈信号进行运算，运算结果输入到控制器(2)中，控制器(2)根据输入的运算结果输出控制指令，并送入到执行机构(3)，执行机构(3)按照控制器(2)输出的控制指令控制被控对象(4)的动作，并输出被控量，测量变送器(5)测量被控量的值，经过转换后形成测量反馈信号。


5.根据权利要求1所述的一种模拟量控制系统的调节品质自动测试系统，其特征在于，所述的被控量的允许范围包括被控量的偏差与变化率，即被控量的实际值与设定值的偏差的范围以及被控量变化率的范围；所述的执行机构动的动作幅度是指执行机构动作的范围；所述的生产过程的安全裕度范围是指机组负荷变化率、机组压力变化率、机组负荷指令与实际值偏差以及机组压力设定值与实际值偏差的设定的范围。


6.根据权利要求1所述的一种模拟量控制系统的调节品质自动测试系统，其特征在于，所述的调节品质分析方法具体为：根据不同的模拟量控制系统的控制对象的给定值，计算模拟量控制系统的衰减率和稳定时间。


7.一种应用于权利要求1-6所述的模拟量控制系统的调节品质自动测试系...

【专利技术属性】
技术研发人员：庄义飞，曲晓荷，江溢洋，张剑，张兴，武海澄，王传奇，雷志伟，
申请(专利权)人：中国大唐集团科学技术研究院有限公司华东电力试验研究院，大唐锅炉压力容器检验中心有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34