［摘 要］ 在介绍新型开放型集散控制系统CS1000／CS3000的基础上，文章重点对工程的概念和系统测试功能的特点、类型、功能及应用进行了阐述。
［关键词］ 集散控制系统；系统测试功能；工程；虚拟测试和目标测试；接线功能
1 引 言
新型集散控制系统CS1000／CS3000是日本横河电子公司90年代后期开发的新一代开放型、网络型集散控制系统。与其它新型集散控制系统相比，其显著特点之一是具有系统测试功能，系统测试功能的目的是对系统的组态进行仿真，可提前发现问题，它不同于以往的过程系统测试。它是利用PC机建立虚拟的现场控制站（FCS），直接在PC机上对操作、监视功能和控制功能等一系列工程师功能进行检测、调试操作。当整个集散控制系统投入现场运行之前，利用系统测试功能对各个组态器生成的操作监视功能和控制功能进行检验、过程参数的预整定以及控制方案可行性的预测，确保工程组态内容的正确率，减少不必要的错误，为集散控制系统的正式投运和现场调试提供有价值的信息；此外，利用系统测试功能，可以随时对生产过程的控制方案进行修改或实施先进的控制方法，待测试可行后再下载到实际的FCS，从而不影响整个生产过程。
2 工程的概念
在CS1000／CS3000集散控制系统中，工程是一个非常重要的概念，每个生产过程的工程实现必须以工程形式进行工程师组态，通过系统总貌窗口以工程为单位处理整个CS1000／CS3000集散控制系统。工程是管理由系统生成功能产生HIS和FCS系统数据库的单元，构成整个控制系统的HIS和FCS应用软件以工程通过组态器进行系统生成操作，图2—1为每个工程生成的各类文件概念示意图。
工程分为3种类型，分别是缺损工程（DefaultProject）、当前工程（Current Project）和用户自定义工程（User－defined Project），简称Default工程、Current工系统生成功能即可将组态好的工程下载到目标系统FCS，这时Default工程的属性由Default自动变成Current工程。当工程的属性是Default，该工程才能下载到现场控制站（FCS）。Current工程是系统自生成的非定义工程，在目标系统中只能生成一个Cur－rent工程，Current工程的组态内容可以下载到目标系统中的FCS或HIS，并且可以把定义好的组态文件写到硬盘里，这时保存在硬盘里的数据总是与Current工程中的FCS或HIS数据匹配。除第一次创建的工程为Default工程外，以后再创建的任何工程均为User－defined工程。在对工程进行虚拟测试或对Current工程备份时，工程的属性必须是User－de－fined。User－defined工程不能下载到目标系统的FCS或HIS，但是在一个目标系统上可以建立多个User－defined工程。
3 系统测试功能
系统测试功能是新型集散控制系统CS1000／CS3000以及CS3000 R3的独特功能之一。利用系统测试功能，在集散控制系统投入实际操作运行之前，对各组态器产生的操作、监视和控制功能进行检查、调试等操作；也可以将系统测试功能与工程师功能并行使用，扩大了系统测试功能的应用范围。
3．1 测试功能的类型及启动
系统测试功能分为虚拟测试和目标测试两种类型，图3—1为测试方法分类示意图。
虚拟测试是新开发的一种系统测试功能，它利用HIS（操作站）创建仿真的现场控制站（FCS）代替实际的现场控制站（FCS），实现模拟测试功能。目标测试则是通过实际的现场控制站（FCS）进行目标测试，利用系统测试功能中的接线功能-软件I/O信号连接，实现对FCS离线目标测试。
系统测试功能根据工程的属性自动选择测试类型即虚拟测试或者目标测试功能。因此，在启动系统测试功能时，必须了解待测试工程的属性。当工程属性为Current工程，且该工程文件夹上的所有FCS文件夹和待测试的FCS文件夹都没有下载到FCS；或者工程的属性为User-defined工程；启动系统测试功能即进入虚拟测试状态。一旦当前工程中有一个FCS文件夹下载到FCS，则启动测试功能后进入目标测试状态。
3.2功能简介
系统测试功能主要包括虚拟测试功能、目标(在线)测试功能、I／O断开／连接功能、接线功能、系统测试操作功能等一系列功能，这里主要介绍虚拟测试功能、目标(在线)测试功能和接线功能。
(1)虚拟测试功能
虚拟测试功能无须实际的FCS，通过PC机可以构成多个虚拟的现场控制站，直接由虚拟CS对实际的FCS的功能及操作进行仿真。利用虚拟测试功能的自动接线数据生成和下载、动态调试(单步执行、断点操作等)、与其它站的通信等功能，实现对操作监视功能、控制功能和参数整定的模拟测试。
(2)目标测试功能
目标测试功能必须采用实际的现场控制站(FCS)，通过两种方法进行目标测试。第一种方法利用实际的I／O模件和I／O信号的现场连接，直接实现对FCS或HIS在线目标测试。第二种方法不需要I／O模件和I／O现场信号连接，利用测试功能的接线功能即软件I／O信号连接，实现对FCS或HIS离线目标测试，达到对FCS的控制处理速度、控制周期以及控制参数的设定等的整定。在进行目标测试时可以不进行现场I／O接线，否则应确保不使用来自现场装置的输入／输出信号(I／O断开)，然后创建一个仿真对象，由仿真对象接收来自FCS的输出信号，并将过程输入信号返回至FCS。目标测试功能主要包括断开／连接I／O信号、接线功能、FCS启动／停止／暂时停止、动态调试、显示执行结果等，图3—2为目标测试功能示意图。
(3)接线功能
接线功能也是系统测试的重要功能之一，因此在运行CS1000／CS3000的测试功能时必须对接线功能有所了解。接线功能分为接线编辑功能和接线操作功能，接线编辑功能由自动接线数据生成、自动接线常数选择、接线数据保存和接线数据下载组成，接线操作功能则包括接线接通／断开、接线／连续执行、接线停止／暂停、接线延时／释放等一系列操作。
启动系统测试功能后，开始对工程的各个组态器的组态内容测试，利用仿真的FCS或者实际的FCS，对过程的I／O信号实施软接线和硬接线，实现模拟测试以及离线／在线测试。过程I／O信号的软接线是指脱离现场实际的I／O信号的连接、直接利用仿真的I／O信号和仿真的对象特性进行软连接。系统测试功能的接线类型分为端子间接线、时间序列接线和简单接线3种形式。端子间接线是将来自过程的I／O端信号转换并输入到过程的输入端，如图3—3所示；时间序列接线是利用函数产生随时间变化的数据输入到过程输入端，如图3—4所示；单一接线是将接线源功能模块的MV值转换输入至过程输入端。
3.3系统测试功能的应用
南京师范大学于1998年购置了一套中、小型集散控制系统CS1000，控制整个实验精馏塔装置，组成CS1000实验精馏塔控制系统，并将其应用在教学、科研及实验中，取得了很好的效果。
CS1000实验精馏塔控制系统配置一台现场控制站FCS，3台操作站HIS24、HIS23、HIS22。在对CS1000实验精馏塔控制系统工程进行工程师组态的过程中，充分发挥CS1000集散控制系统的系统测试功能的作用，利用其测试功能，对工程的各种控制方案的合理性、准确性进行了模拟测试、离线测试和在线测试，缩短了整个工程的时间，提高了工程效率。
根据使用系统测试功能软件的情况，CS1000／CS3000集散控制系统的系统测试功能软件不仅适合工程设计人员进行工程组态的测试应用，而且对使用集散控制系统进行过程控制的工程师也非常适用，可以在不影响生产过程运行的情况下，对控制方案的修改、新方案预期效果的估价等有所了解。
4结束语
事实证明，新一代开放型集散控制系统与传统集散控制系统相比，增加的系统测试功能使工程师功能的工作变得更为准确、有效和方便，提高了工程设计的效益，同时也确保了生产过程的安全性。
