Ovation系统简介
仿真试验成为数字化仪控系统真正投入运行前原理样机、工程样机研制过程中非常重要的手段之一。
Ovation系统简介
在核电站数字化仪控系统开发仿真试验中．采用的是西屋公司Ovation的最小配置系统。这是一个可以扩展的快速以太网系统．其中的SUN Blade150工作站既作为工程师站，又作为操作员站，所有的控制组态都在SUN工作站上进行。从而建立的最小配置核电站数字化仪控系统组成包括：I ／O卡件、控制器、高速数据通信网络、系统服务器、操纵员控制台、工程师站、显示器、键盘、微机等。
该Ovation系统的硬件配置如图7：
(1)Sun Blade 15O工作站一台，作为Ovation系统的操作员站和工程师站,主要用于完成监视以及组态等任务。主要性能指标和配置为：600MHz Sparc处理器芯片；512M内存；36G内置硬盘；32M 显存的显示卡；20英寸纯平彩色CRT显示器；软盘驱动器、CD—ROM驱动器；外置SCSI硬盘盒和磁带驱动器。
(2)Ovation控制器一套．可实现从10ms～30 S五种不同频率的过程控制．并实现报警处理、冗余处理、控制状态和备份状态管理、以及故障自动切换等功能。配备了VxWorks嵌入式实时操作系统。两组控制器硬件，互为冗余：两组控制器电源．互为冗余。CiSCO 24口高速交换机，作为Ovation 控制器和Sun工作站通信连接的桥梁．提供1 00M带宽的高速以太网通信条件。4个I／o模块，主要是数据的采集和发送模块．包括模拟量和数字量的处理。模拟量输入／输出模块，8路输入／输出信号互为隔离．每路有单独的A／D(D／A)转换器．O．4w低功耗．1 3位分辨力．正常时每秒刷新10次．每8 S自动校验一次．每路电流输入配有熔断保险丝。数字量输入／输出模块，提供16位数字输入的电压输入保护．16路单端吸电流输出。
软件配置：
Sun Blade 1 5O工作站采用的是Sun公司的Solaris 8 Unix操作系统。数据库为Oracle关系数据库。Ovation软件系统是安装在OpenWindows 3．0基础之上的。Ovation系统的软件版本是1．5版．是目前最新版本（2005年），其工具软件主要包括以下部分：
(1)图形生成器(Graphics Builder．GB)。主要用于创建过程控制的显示界面。能方便快捷地绘制图形和符号、改变图形的属性、创建标准图形库。可使用宏指令建立图形模板，方便大规模地重复使用。同时GB还提供了源代码编辑器，可用GB的设计语言实现图形创建。
(2)控制生成器(Control Builder，CB)。用于建立Ovation的控制策略，并能自动生成控制器直接接受的执行码。在CB中使用到的过程点和中间点都会记录在数据库中。
此外．CB提供了功能丰富的算法模块。普通的CB算法库中包含了超前滞后补偿器、PID控制器等常用的控制算法模块，而CB提供的高级软件包中还包括预测控制器、神经网络控制和模糊控制器等先进控制算法。
(3)过程点生成器(Point Builder, PB)。用于增加、删除和修改过程点．可对过程点的属性、报警范围，取值范围进行设定，并进行即时校验。生成的过程点将会被记录到数据库中。
(4)I／O生成器(I／O Builder)。可以分层建立Ovation I／O模块分支,显示可用系统的网络、单元和站点。用户可根据需要定义所需的I／O分支类型、I／O卡插槽和I／O卡类型。
(5)组态生成器(Configuration Builder)。主要用于定义和保存所有Ovation系统的设备组态数据,包括控制器参数。用户可确定工作站类型和软件包的参数定义和硬件定义。由于组态生成器不依赖于硬件的可用性,因此在系统最后装配前就可以定义全部组态。
(6)报表生成器(Report Builder)。用户可按一定周期、需要以及事件触发为条件灵活地生成各种报表。
(7)此外，Ovation软件系统还包括报警与安全设置、趋势图显示和历史数据处理等众多工具。Ovation的组态流程大致如图2：
(1)首先确定控制过程中过程点的数目和类型(模拟量点还是数字量点)，利用Ovation工具软件Point Builder创建这些点和进行相关的设置,结果保存在数据库中。
(2)如要对来自控制现场的物理量进行控制，必须进行I／O的设置,这主要包括I／O模块与现场信号的连接，并且在I／O Builder中进行相关硬件点设置。
(3)在完成硬件点和过程点的设置后，就可利用Control Builder工具进行控制算法的组态。主要是调用适当的算法模块，并对控制器参数进行设置。编译好的控制图将存入数据库中。
(4)为了便于操作和显示，可使用Graphics Builder进行人机界面的组态，同时可设置趋势图和报警。编译好的框图也存入数据库中。
(5)最后从数据库中将建立的过程点和控制图下载到控制器中．这样就可开始实时运行控制算法了。在控制算法实时运行时，有足够权限的操作员可在操作员工作站上对控制算法中的参数进行修改，不用重新编译就可立即生效。如果没有涉及到现场的信号．实际的组态流程中就可省略设置I／O这一流程
1．过程点组态(Point Builder)
本文主要根据模拟图和逻辑图中的输入输出变量来确定过程点。过程点是组态过程中的个重要变量．用于存储记录控制过程中一些物理量的实时取值。如果变量为模拟量．则将过程点定义为长模拟型(Long Analog．简称LA型)：如果为数字量．则定义为长数字型(Long Digital，简称LD型)。其中LA点可设置该点的工程单位(如MPa．m．℃等)、初始值、以及该点的报警限值(高限．低限)等。LD点也可设置初始值(0或者1)。例如在核电站反应堆冷却剂系统数字化控制系统仿真试验研究中总共创建了624个过程点．其中模拟量点有138个，数字量点有486个。在Point BuiIder中完成创建工作后，所有的过程点都被保存在数据库中．再使用Drop Loader下载工具即可将过程点下载到控制器中。
2．利用ControI Builder工具进行控制图算法组态
完成过程点的创建后．就可利用CB工具开始对控制算法进行组态。由于CB中已经集成了各种算法模块．只需将模拟图和逻辑图中控制元件转换成cB中的算法模块即可。模拟图、逻辑图中的控制元件与cB中算法模块的对应关系见表。
在cB当中，算法模块连接处的中间点由CB自动生成．这些点用于记录上一个模块的输出值．并作为下一个模块的输入值。中间点也将保存在数据库当中．而且数量一般多于过程点的数量。在CB 中完成控制算法的组态后．要进行编译．生成二进制的可执行代码．然后将此代码通过Drop Loader下载到控制器中．这样控制算法就可在控制器上实时地运行了。在操作员站运行的控制算法的窗13．每个控制算法模块的输出值都能实时地显示．而且每个控制模块的参数可临时设定．这些都为控制算法的调试和运行提供了极大的方便。
系统图的控制元件与CB算法模块对应关系表
3．利用Graphics Builder m具开发人机界面
本文主要利用GB图形组态工具开发了多幅人机界面。屏幕画面可分3类：
系统流程图——简洁显示系统的主要流程和工作参数．并在画面上设置相关操作的弹出窗13按钮．如核电站总貌图．用于显示核电站的总体运行情况。
系统参数图——包括系统的全部工作参数．以便于系统的单独试验或检查．以及运行中对该系统全面详细的监视．如蒸汽发生器控制系统界面。
系统阀门报警图——包括系统的阀门．主要用于对阀门的检测和控制。
人机界面是一项非常重要的研究．在显示屏幕画面的组织与设计显示、报警等方面需要仔细研究。结束语
当今．在核电站领域内．代表最新技术水平的控制系统有：西屋公司的Ovation系统．西门子的Teleperm XS和Teleperm XP系统，日立公司开发的NUCAMM一90系统．法马通公司的N4控制系统，ABB公司的Nuplex80+系统等。
本文介绍了Ovation系统在核电站仪控系统数字化开发中的初步研究．通过了解其性能和特点．有助于在核电站数字化仪控系统选择方案中对目前众多的数字化控制系统更好地进行比较和选择．为今后全面自主设计出切实可行的最佳数字化仪控系统方案奠定理论基础。