一种PLC控制系统性能测试方法与流程

本专利申请属于试验测试，更具体地说，是涉及plc控制系统性能测试方法，尤其是plc控制系统性能测试方法。

背景技术：

1、基于plc的工业控制系统具有以下特点：1.高度灵活性：plc系统可以根据实际需求进行定制，适应性强，能满足各种复杂和特定的工业控制需求。2.可靠性高：plc系统采用模块化设计，具有较高的抗干扰能力，并能进行故障自我诊断，确保工业控制过程的稳定可靠。3.编程方便：plc采用易于学习的编程语言，使得系统设计师能够快速地进行编程和调试。4.易于维护：plc系统的硬件和软件部分都具有较高的可维护性，方便进行故障排除和维修。5.实时性：plc系统能实时收集并处理数据，确保工业控制过程中的及时响应。正因为plc控制系统具有以上突出的优点，目前在航天等国防和工业领域得到大量应用。

2、当前，plc市场上的产品和品牌百家争鸣，如何从技术上对众多的产品进行测试和评价进而加速推动其技术迭代改进具有重要的作用，也对我们在设计和设备采购具有重大现实意义。

3、基于plc的工业控制系统测试主要包括：系统功能测试、抗干扰测试、稳定性测试、可靠性测试、安全性测试、兼容性测试等，不同的应用背景对plc的要求会有所区别，考虑到测试的普遍性和可行性，我们选取了几类plc性能来进行测试，包括冗余恢复性能、故障(断电)恢复性能、稳定性、运行性能评估等。对plc的环境适应性、emc防护、安全防护等级等专业性机构才能做的性能测试项目进行了回避，力求真实测试出plc产品之间的性能差别，为后续的产品评估提供基础数据和技术支撑。

技术实现思路

1、本发明需要解决的技术问题是提供一种plc控制系统性能测试方法，如何从技术上对众多的产品进行测试和评价进而加速推动其技术迭代改进具有重要的作用，也对我们在设计和设备采购具有重大现实意义。

2、为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：

3、一种plc控制系统性能测试方法，对某一被测plc系统，搭建测试试验平台，该测试试验平台包括试验控制台系统、被测plc系统、信号切换系统、视频监控系统、信息综合管理分析系统，本发明侧重于通过信息综合管理分析系统和上位组态scada监控软件，对被测plc系统进行如下性能测试：

4、1)plc断电恢复测试：通过反复测试验证的方式，当被测plc系统反复断电重启时，被测plc系统的时钟时间与系统当前时间会产生偏差，将上述偏差作为试验数据予以记录。

5、2)plc运行性能测试：针对潜在元器件及通讯产生的误差，通过加载多组试验负载且每组试验负载以倍数递增的方式，获取对应的执行完成时间，以计算被测plc系统的运行性能。

6、3)plc的cpu冗余恢复测试：采用断电切换及软件切换两种模式，对被测plc系统的cpu进行主从切换试验，并分别记录相应的耗时，不断循环以完成试验设定次数。

7、4)plc io冗余恢复测试：被测plc系统的io模块掉电后，试验控制台plc获得当次试验断电时间、当次试验复电时间，并将上述试验数据予以记录。

8、5)io模块功能及性能测试：与信息综合管理分析系统配合，io模块的信号发生器在模拟、接收测试信号后，由信息综合管理分析系统分别接收模拟端、接收端的数据反馈后进行相应的对比，得到对比试验数据。

9、6)稳定性测试：由试验控制台plc下发ao信号，被测plc系统接收ai信号；被测plc系统下发ao控制信号，试验控制台plc接收ai控制信号及报警情况，通过实时对比两者变化，以试验控制台plc为标准判断出被测plc系统信号接收及输出信号的稳定性和准确性。

10、7)时钟精度测试：

11、试验未开始期间，通过授时服务器作为唯一标准时间向试验控制台plc及被测plc系统进行时间同步；

12、试验开始后，断开授时服务器，令被测plc系统与试验控制台plc依托自身的时钟服务运行一段时间后分别对比标准时间、被测plc系统的本地运行时间、试验控制台plc的本地运行时间，得到被测plc系统时钟服务精度。

13、各个测试的细节在此不再赘述，详情见下文。

14、由于采用了上述技术方案，本发明取得的有益效果是：

15、本发明用于指导自主可控plc功能验证和性能试验平台进行开发、实现，以满足加注控制系统自主可控技术试验与功能验证平台的各项功能要求，从而可以开展针对发射场加注工艺系统的自动控制系统自主可控产品进行功能验证及可靠性、稳定性等性能指标进行验证、评估、研究，评估自主可控系统的关键性能指标，同时对自主可控控制系统的安全性、可靠性、稳定性、功能性等关键指标性能指标进行系统性验证，进而指导在加注系统建设过程对于控制系统产品的选型和评估。

16、本发明针对发射场加注工艺系统的自动控制系统自主可控产品进行功能性、可靠性、稳定性等指标进行验证、评估和研究，在充分利用当前现有条件和技术储备的基础上，从大量的plc性能指标中选取了重点关注的7个指标进行动态试验测试，在此基础上结合第三方测评等静态指标，指导给出对自主可控产品的一个综合评价。同时结合专家知识和fmea方法，对系统维护、健康态势评估给出建议。

技术特征：

1.一种plc控制系统性能测试方法，对某一被测plc系统，搭建测试试验平台，该测试试验平台包括试验控制台系统、被测plc系统、信号切换系统、视频监控系统、信息综合管理分析系统，其特征在于：通过信息综合管理分析系统和上位组态scada监控软件，对被测plc系统进行如下试验验证：

2.根据权利要求1所述的一种plc控制系统性能测试方法，其特征在于：步骤1)中，plc断电恢复测试具体为：

3.根据权利要求2所述的一种plc控制系统性能测试方法，其特征在于：步骤s13中，当前试验断电时间延时3-10秒后，被测plc系统恢复通电。

4.根据权利要求2所述的一种plc控制系统性能测试方法，其特征在于：步骤s14中，试验控制台plc检测出被测plc系统恢复通电后，被测plc系统的cpu状态恢复时间记为“cpu启动恢复耗时”，被测plc系统中系统完全恢复正常时间记为“被测设备完整恢复时间”。

5.根据权利要求1所述的一种plc控制系统性能测试方法，其特征在于：步骤3)中，plc的cpu冗余恢复测试具体包括：

6.根据权利要求1所述的一种plc控制系统性能测试方法，其特征在于：步骤4)中，plcio冗余恢复测试具体包括如下步骤：

7.根据权利要求1所述的一种plc控制系统性能测试方法，其特征在于：步骤6)中，稳定性测试包括如下步骤：

8.根据权利要求7所述的一种plc控制系统性能测试方法，其特征在于：步骤s62中，“试验控制台plc模拟现场设备和/或阀门的具体动作”具体是指：

9.根据权利要求1所述的一种plc控制系统性能测试方法，其特征在于：步骤7)中，时钟精度测试包括如下步骤：

技术总结本发明涉及一种PLC控制系统性能测试方法，对某一被测PLC系统，搭建测试试验平台，该测试试验平台包括试验控制台系统、被测PLC系统、信号切换系统、视频监控系统、信息综合管理分析系统，通过信息综合管理分析系统和上位组态SCADA监控软件，对被测PLC系统进行的试验验证包括但不限于PLC断电恢复测试、PLC运行性能测试、PLC的CPU冗余恢复测试、PLC IO冗余恢复测试、IO模块功能及性能测试、稳定性测试、时钟精度测试等多个试验。本发明通过实验的方式多次测试，精确测试出被测PLC系统的性能，为控制系统在现场的稳定使用提供技术保障。技术研发人员：袁启平,董薇,孙沂昆,王天祥,雷刚,亢勇,任亚东受保护的技术使用者：中国人民解放军63921部队技术研发日：技术公布日：2024/6/20