分散控制系统的控制周期及系统响应时间测试方法的探讨
期，来执行任务。调度子系统控制控制器内多任务相对确定的执行顺序和稳定的执行负荷。正常运行时，由周期调度任务按配置好的调度时间表设置各任务的启动条件，保证整个控制器的执行确定性。控制器内执行处理子系统主要完成控制运算和数据传输功能，按调度节拍，每次执行一个“接收新数据一计算一发送新数据”的循环。控制器内的各个组态页面就是需要完成的运算任务，页面在周期调度系统的调度下按设定的周期运行。由于不同的页面有不同的测点和运算逻辑，有的运算速度要求较高，有的运算速度要求较低，因此一般DCS都可由用户设置各页面的处理周期，周期设置值一般可从25ms至500ms等多档。例如对于火力发电厂的电气控制和汽轮机转速控制等逻辑，因被控对象的时间响应很快（约几十毫秒），就应设置较短的运算周期，同时还要严格控制该控制器内组态逻辑页面的数量，以避免CPU负荷过重无法完成页面周期的设定值要求。页面的运算周期在CPU的允许负荷内应保持一定的稳定性，如果周期不稳定则会使这些时间值失准，影响控制作用。当控制器页面运算周期不稳或达不到要求值时，往往表明控制器的CPU 负荷率过大，无法按要求周期完成页面的运算。
2.1测试方法
（1）DCS系统测试用组态控制逻辑：
（2）测试接线：
将被测试的DO输出点，通过硬接线，接至另一DI通道上（目的是利用该DI通道的查询电压，为示波器提供用来测量的电平信号）。
2.2测试数据过程及数据处理
规程规范中要求测试控制器处理周期，应选择模拟量控制器、开关量控制器、DEH控制器、MEH控制器分别测试处理周期。一般火力发电厂的FSSS系统和MCS的协调控制系统控制器的负荷较重，逻辑组态最为复杂，逻辑控制回路较多，之间又紧密联系不可分割，所以在出厂验收阶段建议选取该部分的控制器进行控制周期的测试。
某工程在FAT阶段，经过分别对FSSS和MCS两个控制器进行不同设定控制周期的测试，分别重复测试10次，剔除测试所得的最大值和最小值，算出平均值，即为该控制器的处理周期。其测试记录如下：
图1 Fsss设定为50ms测试曲线
图2 Fsss设定为100ms测试曲线
图3 MCS设定为125ms测试曲线
图4 MCS设定为250ms测试曲线
当设定控制周期在50ms时，控制器平均响应时间为86.44ms；当设定控制周期在100ms时，控制器平均响应时间为112.44ms；当设定控制周期在125ms时，控制器平均响应周期为119.40 ms；当设定控制周期在250ms时，控制器平均响应周期为172.80ms。因此，均可保证控制器响应时间不大于两个扫描周期。
[1] [
（3）测试数据处理及分析：
时间输入时间输出时间响应时间
第一次在操作员站上，将阀门开度值
设置为25，打入回车键时时
间为：14点18分00秒
输出A O由0升至为25的时
间为：14点18分01秒；
1S
第二次在操作员站上，将阀门开度值
设置为50，打入回车键后时，
时间为14点18分30秒；
当输出A O由25升至为50
的时间为：14点18分31秒；
1S
第三次在操作员站上，将阀门开度值
设置为75，打入回车键时，
时间为14点18分40秒；
输出A O由50升至为75时，
其时间为：14点18分41秒；
1S
第四次在操作员站上，将阀门开度值
设置为100，打入回车键时，
时间为14点18分50秒；
当输出A O由75升至为100
时，其时间为：14点18分51
秒
1S
第五次在操作员站上，将阀门开度值
设置为50，打入回车键时，
时间为14点19分10秒；
当输出A O由100降至为50
时，其时间为：14点19分12
秒
2S
第六次在操作员站上，将阀门开度值
设置为0，打入回车键时，时
间为14点19分20秒；
输出A O由50降至为0时，
其时间为：14点19分22秒
2S
经6次开关操作试验，每次CRT操作，其输出控制命令的响应时间不大于2秒。（规程要求响
应时间应不超过2.0S）
模拟量操作响应时间记录曲线
（注：记录曲线中，红色为A O指令输出点；绿色为测试记录用A I点）
3.2开关量控制CRT操作响应时间测试
（1）测试方法与步骤：
ü选取任一个电动门控制逻辑（选取单DO控制的电动门）；
ü将该电动门输出控制指令的DO点，通过硬接线接至本控制器的另一DI卡件的任一DI通道
上（用来记录该点的动作时间）；
ü在CRT操作画面上，操作该电动门的开、关按扭，使该电动门发出开或关的指令；反复进行
开、关操作5次；
ü通过调用操作操作员事件记录，查看CRT上发出操作开、关命令的时间值（操作员事件记录
精确到秒）；
ü再调出上述DO点和DI点的历史记录曲线，在该曲线中查当开操作、或关操作命令发出后，
该点的变位时间值（精确到秒）；
ü上述两个时间值之差即为操作员站发出命令的响应时间。
ü将操作员事件记录与历史记录曲线（将时间光标放在测试点上）同放在一个窗口内，拷屏、存
盘。
（2）测试示意图：
（3）测试数据处理及分析：
测试次数操作发出时间（操作
员事件记录中）
开操作DO指令发出时间（测试用
DI点曲线记录中）
响应时间
第一次开：10点52分00秒开：10点52分00秒1S
关：10点52分17秒关：10点52分17秒1S
开：10点52分35秒开：10点52分35秒1S 第二次
关：10点52分48秒关：10点52分48秒1S
开：10点52分59秒开：10点52分59秒1S 第三次
关：10点53分13秒关：10点53分13秒1S 经10次开关操作试验，每次CRT操作，其输出控制命令的响应时间均小于1秒
开关量操作响应时间记录曲线
（注：记录曲线中绿色为DO指令输出点；红色为测试记录用DI点）
4结束语
通过对新建机组DCS的验收测试可以较全面、客观地给出DCS功能正确性、易用性的评价以及了解主要技术参数是否符合相关规定，使用户对自己的DCS有一个全面的了解，并根据测试结
果中的问题向制造商提出整改方法。
通过控制周期的测试，提供确保其负荷率满足规程要求（不应大于40%）依据，若负荷率大于规程规定值，则建议调整组态控制逻辑，或增加控制器对数，以满足控制器负荷率及控制周期的
双重要求（二者均需满足）。