单元测试的半实物模拟
石油处理设备的集成控制和安全系统可以包括多个用于不同的石油设 备子系统的控制系统和安全系统。目前，在控制系统的单元测试中，包括 集成控制系统的控制系统和安全系统一次一个地被测试。
根据背景技术，通过在半实物模拟中布置测试对象控制系统来在单元 测试中测试各个单独的控制系统。在正常操作中，控制系统可以输出传输 给设备中的致动器的致动器信号，并且该控制系统可以输入来自所述设备 中的传感器的传感器信号。所述控制系统包括至少一个计算机，其中算法 基于来自所述设备中的传感器的输入信号和操作员输入的命令信号来计算 去往致动器的输出信号。如图2所示，在半实物测试中，所述控制系统被 从设备中断开，并且被更换为连接到模拟器。在该结构中，控制系统所输 出的致动器信号被传输到模拟器。该模拟器包括至少一个执行算法的计算 机，所述算法对根据被给定适当初始条件的实际设备所产生的传感器信号 进行计算，以及对从所述测试对象控制系统输出的致动器信号进行计算。 半实物测试的目的在于调查设备子系统是否按要求运行，例如具有足够的 精度、鲁棒性以及带宽，以及该控制系统在所述设备子系统由该控制系统 控制时的具体功能是否符合他们的功能描述。此外，可以使用半实物测试 来检查控制系统是否能够在它控制所述设备子系统时适当地检测和处理故 障情况。
这种测试方法的一个实例由dSPACE GMBH(2005年9月31日， http://www.dspaceinc.com/shared/data/pdf/katalog2005/dspace_catalog2005_ec utesting.pdf)所提供，其中描述了用于测试ECU(电子控制单元)的系统 和方法，所述ECU主要是用于诸如客车和卡车等陆地车辆的ECU单元。 可以针对电子信号线缆的完整性、该线缆的断裂或者断开状态、或者线缆 被接地到零电势或者被非期望地连接到最大正蓄电池电压，来模拟不同的 故障模式，并且记录各个单独的ECU或者ECU的集成系统的响应以确保 一个所述控制系统或者多个系统的校正功能。然而，该系统要求所述模拟 器可以被编程以模拟所需要的故障情况。而且在操作员想要将不同的模拟 器(如模拟器子系统)用于处理设备的不同部分情况下，无法以此种方式 进行测试，该方式为模拟器的一个模拟器子系统中的故障情况影响石油处 理设备的整个模拟器的不同模拟器子系统中的工作状态。例如一个厂商可 以提供油/水/燃气3相分离器子系统的优质模拟器，而另一个厂商可以提供 优良的压缩机模拟器，第三个厂商可以提供燃气轮机的模拟器，但所述三 个厂商中没有一个厂商具有所需的时间、其它资源或者权利来集成和预编 译所述三个子系统模拟器以进行组合所述三个子系统模拟器的使用的处 理，并且仅用于所述控制系统测试的所述子系统模拟器的校验和认证就可 能惊人的昂贵。
安全系统
个别类型的控制系统包括安全系统，该安全系统具有来自设备子系统 的输入传感器信号和状态信号以及来自一个或者多个控制系统的致动器信 号和状态信号。所述安全系统基于所述输入信号来输出逻辑控制信号。逻 辑控制信号的实例可以是用于关闭设备子系统或者整个设备的信号。通常 使用具有输入信号产生器的功能性测试来测试安全系统。这涉及到将信号 输入到安全系统并且观测逻辑输出信号是否与规范相符。
集成测试
根据背景技术，用于石油处理设备的集成控制系统的集成测试可以通 过半实物模拟器来进行。在集成测试中，集成控制系统的所有控制系统或 者所选控制系统被集成或者组装以被测试。集成控制系统输出一个或者多 个致动器信号到模拟器，该驱动器信号作为模拟器所产生的模拟传感器信 号的响应。所述模拟器包括具有一个或者多个算法的一个或者多个计算机， 所述算法对由实际设备在具有给定的控制信号且在预定初始条件下所产生 的传感器信号进行计算。另外，一个或者多个安全系统可以被包括在集成 测试中以测试进行处理的适当安全关闭的能力。模拟器对要被输入到安全 系统的传感器信号和状态信号进行计算，而所述安全系统输出逻辑信号， 该逻辑信号被传输到控制系统或者被直接传输到要被控制的过程。集成测 试比单元测试进行起来更加复杂，因为与在单元测试中相比，模拟器将具 有更多的输入和输出，并且将被执行的算法更加复杂。
可以模拟整个石油处理设备的普通大型模拟系统是可获得的，并且可 被用于半实物测试中。而且，这种普通大型模拟系统可以具有进行故障测 试的可能性，其中可以调查所述控制系统的检测和处理石油设备中的故障 的能力，并且其中可以测试所述安全系统的功能。这种系统的一个实例已 经由工业公司Kongsberg Gruppen所提供，即他们的模拟器。
然而，石油设备公司可能需要针对石油处理设备的各个部分使用专用 的模拟器。这种模拟系统可以由不同的设计团队专门针对特定类型的处理 单元以及设备中处理单元的集合来开发，并且与普通大型模拟系统相比， 这种专用的模拟器更加精确或者提供了更多的功能。因此，石油设备公司 需要能够确定在使用半实物模拟的集成测试中针对石油设备中的单个部分 使用哪种模拟器。传统上，已经采用了这样的方案，其中使用针对石油设 备的不同部分的不同模拟器的集合来对集成控制系统进行集成测试。然而， 这种系统的严重缺陷在于不能进行大量的故障测试。这种情况的一种实例 是如果压缩机制造商提供高度细化且运行良好的压缩机模拟器，而不同的 厂商为电力管理系统提供了同等的精心设计的模拟器，并且这两种模拟器 未被设计成未相互连接或者不能交换信息，那么可能无法进行整个压缩机/ 电力管理系统的模拟。
因此，调节计算机的信号可以被用来在被模拟的系统上施加故障或者 不利情况，其中所述故障情况并未被厂商所关注，或者在多个不同的模拟 器的相互连接导致不可能强加故障测试的情况下。通过使用根据本发明的 系统和方法，可以测试更大范围的故障情况，并且可以测试更宽范围的控 制系统或者集成控制系统。

可以通过使用根据本发明的方法来克服上述问题，所述方法用于测试 控制系统是否能够对石油处理设备中的不足、故障或者故障模式进行检测 和处理，所述控制系统被布置为：
*与输入信号线连接，以从所述石油处理设备接收传感器信号和其它输入 信号，以及
*与控制信号线连接，以将控制信号传输到所述石油处理设备，
所述方法包括以下步骤：
a)使用所述输入信号线来连接所述控制系统，以从模拟的石油处理设 备接收模拟的传感器信号或者其它输入信号，以及
b)使用所述控制信号线来连接所述控制系统，以将控制信号传输到所 述模拟的石油处理设备，
所述方法的特征在于，
c)将输入信号调节器连接到所述输入信号线，所述输入信号调节器调 节一个或者多个所述输入信号以将一个或者多个经调节的输入信号和剩余 的未被调节的输入信号传输到所述控制系统。由本发明所定义的方法的进 一步的步骤将在所附从属权利要求中定义。
本发明进一步包括被布置为测试控制系统是否能够检测和处理石油处 理设备中的不足、故障、或者故障模式的系统。所述控制系统被布置为；
*与输入信号线连接，用于从所述石油处理设备接收传感器和其它输入信 号，以及
*与控制信号线连接，用于将控制信号传输到所述石油处理设备，
该系统包括以下特征：
*所述控制系统被布置为通过所述输入信号线从模拟的石油处理设备接 收模拟的传感器信号或者其它输入信号，
*所述控制系统被进一步地布置为通过所述控制信号线将控制信号传输 到所述石油处理设备。
所述系统的特征在于，
输入信号调节器被布置为连接到所述输入信号线并且所述输入信号调 节器被布置为将一个或者多个所述输入信号调节成经调节的输入信号，所 述输入信号调节器被布置为将一个或者多个所述经调节的输入信号和剩余 的未被调节的输入信号传输到所述控制系统。
本发明的其它有利特征将在所附从属权利要求中定义。
附图说明
附图仅旨在进行说明的目的，而不应该被解释为以任何方式来限制本 发明的范围，本发明的范围应仅由所附权利要求来定义。
图1描述了普通背景技术，其中集成控制和安全系统被连接到石油处 理设备。所述控制和安全系统被布置为进行所述处理设备的安全操作。在 正常操作中，所述控制系统提供控制信号到所述处理设备，并且所述处理 设备响应于所述控制信号而作出动作，并且进一步提供表示所述过程变量 的状态的传感器信号。所述石油处理设备受故障和干扰的影响，例如压力 的突然降低、过程流中的化学成分改变、流体或者固体的输入量的降低或 者突然改变、以及其它干扰、机械部件故障、能量供应中的波动、管中非 期望的蜡状物或者水垢的沉淀、渗漏、以及其它干扰。
图2描述了与图1相同的情况，只是其中所述处理设备被模拟的石油 处理设备所替代，并且所述模拟的处理设备及其初始热力学状态被布置为 尽可能地接近于类似实际的石油处理设备。由所述集成控制和安全系统所 提供的控制信号被提供给石油处理设备模拟器并且所述模拟的石油处理设 备提供模拟的传感器信号作为所述控制信号的响应。所述石油处理设备模 拟器可能受到与上述实际设备所受到的故障和干扰类似的模拟故障和干 扰，并且可以进一步包括故障测试模块，其中可以针对特定的模拟器模拟 各种故障模式。所述模拟的故障测试模块能够对所述集成控制和安全系统 检测和处理所述石油处理设备中的故障的能力进行测试，并且还可以测试 安全系统。
图3a示出了根据本发明的一种实施方式，其中输入信号调节器被布置 在处理设备子系统模拟器和控制系统模块之间。所述输入信号调节器被布 置为接收由石油处理设备子系统模拟器提供的模拟传感器信号并且调节某 些或者所有所述模拟传感器信号，以便模拟可能发生在所述石油处理设备 子系统中(或者子系统模拟器中)的故障和干扰。来自所述输入信号调节 器的经调节的传感器信号以及未被调节的传感器信号被传输到控制系统模 块，以便测试该控制系统模块是否能够针对所述经调节的信号和剩余的未 被调节的信号来提供充分且适当的响应。该系统允许利用模拟器外部的输 入信号模拟器来对控制模块进行单元测试，以对输入信号进行故障测试。 控制系统模块通常可以包括对如本发明中所使用的单独石油处理单元的控 制，所述单独石油处理单元例如为油、燃气、水分离器或者压缩机。
图3b大致描述了与图3a中相同的情况，只是其中还允许对来自石油 处理设备子系统模拟器的传感器信号进行调节、对来自所述控制系统模块 的最终控制信号进行调节。因此，来自所述控制系统模块的控制信号被提 供给输出信号调节器，其中某些或者所有的所述控制信号被调节成经调节 的控制信号，并且所述经调节的信号和剩余的未被调节的信号可以被提供 给所述石油处理设备子系统模拟器，以便验证所述控制系统模块的校正功 能。调节控制信号的一个实例可以为这样的情况：控制系统提供冗余控制 信号给相同的子过程，并且调节一个所述冗余信号可以检查模拟过程是否 能够检测和处理所述冗余信号中的抵触差异。
图4a类似于图3a，只是其中控制系统模块由集成控制和安全系统所替 代，其中所述集成控制和安全系统可以包括大量冗余的或者不同的控制系 统模块。在本发明的该实施例中，利用模拟器外部的输入信号调节器来进 行集成测试，以使得针对模拟的输入信号故障或者石油处理设备故障进行 测试是可行的。
图4b非常类似于图3b，只是其中控制系统模块由集成控制和安全系统 所替代，其中所述集成控制和安全系统可以包括大量的控制系统模块。因 此，可以利用模拟器外部的信号调节器来进行集成测试，从而也如上面一 样能够进行输入信号故障测试或者石油处理设备故障测试，并且另外模拟 器外部的信号调节器还用于控制信号故障测试。
图5a示出了一种系统，其中多个独立的处理设备子系统模拟器独立地 将模拟的传感器信号传输到输入信号调节器，并且其中所述输入信号调节 器调节某些或者所有所述模拟的传感器信号并且将经调节的传感器信号和 剩余的未调节的传感器信号传输到集成控制和安全系统。所述信号被调节， 从而能够模拟子系统或者传输线中的故障和干扰。作为所述经调节的传感 器信号和剩余的未被调节的传感器信号的响应，所述集成控制和安全系统 提供控制系统到各个所述处理设备子系统。另外，某些所述控制信号或者 所有所述控制信号还可以由输出信号调节器来调节。对被调节的控制信号 进行调节，从而能够模拟控制信号线中的故障，或者发现在区别冗余命令 之间的抵触差异上的问题、或控制系统提供的控制信号的抵触状态或值上 的问题、或者由非期望传输影响所产生的抵触值上的问题。所示的系统允 许利用多个信号调节器进行集成测试，以进行输入信号和控制信号的故障 测试。
图5b类似于图5a，其中除了图5a中所描述的特征以外，还描述了一 种调节方式，在该调节方式中，从一个石油处理设备子系统传递到另一石 油处理设备子系统的信号可以由信号调节器来调节，而不必将所述信号传 输到集成控制和安全系统，从而测试所述控制系统在当信号的相互内部传 输中存在错误时的校正功能，所述信号例如是所述石油处理设备子系统模 拟器之间的控制信号或者状态信号。
图5c类似于图5b，其中除了图5b中描述的特征以外，还描述了直接 从一个处理设备子系统模拟器传递到另一个单独的处理设备子系统模拟器 的信号的调节。
图5d类似于图5c，其中除了图5c中描述的特征以外，还描述了从一 个处理设备子系统控制系统传递到第二个单独的处理设备子系统控制系统 的信号的调节。所述单独的处理设备子系统控制系统可以结合形成为集成 控制和安全系统，其中例如紧急关闭系统被包括在所述控制系统中。
图5e类似于图5d，只是显示了结合有实际部件的混合系统，这里集成 了电力系统以与剩余的子系统模拟器同时运行，并且接收用于表示所述子 系统模拟器所指定的瞬时电力需求的控制信号。所述电力系统可以设置有 受控可变电阻负载以仿真所述模拟子系统所支配的消耗功率，所述模拟子 系统可以为模拟压缩机、模拟泵、模拟分离器。
图6a示出了一种集成平台，即海底和陆地设备系统，其用于对油井和 /或燃气井的过程流进行处理，其中所述集成系统由集成操作控制系统所控 制。所述系统的一部分(例如，海底石油处理设备)可以直接从石油采井 的上游接收石油流，并且可以进行油、燃气和水的单个分离以将燃气经由 管道输出到陆地石油处理设备，并且在中压下将所分离出的油输出到附近 的组合的采油和处理设备平台，以在所述平台自身的高压井内液气流的高 压石油分离之后的后期石油处理中包括来自海底油井的中压油。
图6b描述了平台设备控制系统、海底设备控制系统和陆地设备控制系 统的集成测试，它们用于对应的平台石油处理设备、海底石油处理设备和 陆地石油处理设备，其中彼此相距相当大距离的单独集成控制系统由单独 的集成操作控制系统来控制，并且其中用于一个或者多个所述集成控制系 统的高级监控输入和高级监控控制信号可以以类似于上述用于采油设备控 制系统所描述的方式来调节。

本发明是用于测试控制系统(2)是否能够检测和处理石油处理设备(1) 中的不足、故障或者故障模式(8)的方法和系统。所述控制系统(2)被 布置成与输入信号线(30)连接，以从所述石油处理设备(1)接收传感器 信号以及其它输入信号(3r)，并且与控制信号线(40)连接，以将控制信 号(4)传输到所述石油处理设备(1)。根据本发明的方法包括以下步骤：
a)使用所述输入信号线(30)来连接所述控制系统(2)，以从模拟的 石油处理设备(10)接收模拟的传感器信号或者其它输入信号(3s)，以及
b)使用所述控制信号线(40)来连接所述控制系统(2)，以将控制信 号(4)传输到所述模拟的石油处理设备(10)，以及本发明的特征部分在 于以下步骤：
c)将输入信号调节器(9)连接到所述输入信号线(30)，所述输入信 号调节器(9)调节一个或者多个所述输入信号(3)，以将一个或者多个经 调节的输入信号(13)和剩余的未被调节的输入信号(3)传输到所述控制 系统(2)。这允许调节由模拟的石油处理设备(10)所提供的传感器信号 (3)和其它信号，从而提供了用于引入错误的装置，所述错误很可能在实 际的石油处理设备(1)中发生，但该错误由于在本专利说明书的介绍部分 中所描述的各种原因而很难在石油处理模拟器中实现。如果要求由多个厂 商或者供应者提供的多个石油子过程模拟器(100)来模拟整个石油处理设 备(1)，则该优点是很显然的。本发明的其它优点将在下文描述。
在本发明的一个实施例中，所述方法包括将输出或者控制信号调节器 (12)连接到所述输出控制线(30)。所述输出控制信号调节器(12)将一 个或者多个所述控制信号(4)调节成经调节的控制信号(14)，并且将这 些经调节的控制信号(14)和剩余的未被调节的控制信号(4)传输到所述 模拟的石油处理设备(1)。利用该方式，实际上可以对所述模拟器处理由 控制系统发送不正确的控制信号所引起的某些错误的能力进行测试，例如， 被假定为在数值或者电压上大致相等但其中一个已受到干扰的冗余控制信 号之间的偏差。这可以可替换地被用来对不同品牌和型号的模拟器的精度 和鲁棒性进行基准检查。
根据本发明的系统可以包括输入信号线(30)和控制信号线(40)，它 们是一个或者多个固定信号线，例如，以太网、RS442、RS232、模拟线路、 数字线路、光线路、或者无线通信线路，并且其中所述信号根据一个或者 多个通信协议来传输，所述通信协议例如是现场总线协议、CAN总线协议、 现场总线基础协议、厂商专有的总线协议、蓝牙协议。
在根据本发明的系统的优选实施例中，所述控制系统(2)包括一个或 者多个安全系统(20)，该安全系统被(20)被布置为命令关闭所述模拟的 石油处理设备(10)。
进行交互的模拟的设备子过程
根据本发明的方法可以包括所述石油处理设备(10)模拟器内的两个 或者多个进行交互的石油设备子过程模拟器(100)之间的交互。两个或者 多个这些石油设备子过程模拟器(100)可以相互传输用于表示质量、温度 T、压力P、动量、密度、成分或者其它状态参数、或者能量转移的模拟的 测量信号(23)。例如，一个模拟的子过程可以是油/燃气/水分离器，该分 离器具有被动态计算出的油量的外向通量、密度、温度、成分和压力、燃 气量、密度、温度、成分和压力、以及水量、温度和纯度。这些被计算出 的参数可以被转发到用于模拟接收上述产品的子过程模拟器，例如用于模 拟的燃气量的压缩机模拟器，以及另一个用于所计算出的油量的分离器模 拟器。所述过程还可以通过使用信号线(143，144)上的模拟的控制信号 (24)(状态变量、诸如关闭或打开阀门的逻辑状态、或者功能模式)来交 互。
在本发明的优选实施例中，所述方法包括：过程信号调节器(22)调 节所述石油设备子过程模拟器(100)之间的所述模拟的测量信号(23)或 者所述控制信号(24)。利用这种方式，可以模拟很有可能在实际的石油处 理设备(1)的部件之间出现的引入错误，例如管或者阀门的渗漏，该渗漏 导致一个子过程输出的量或者压力与到达下游子过程的流体的量或者压力 不一致。这些错误不太可能在子过程模拟器中实现，但是对其进行测试是 很重要的。
根据本发明的优选实施例，所述方法包括：输入信号调节器(9)调节 一个或者多个所述输入信号(3)，以基于所述设备(1)的数学模型来形成 一个或者多个经调节的输入信号(13)。所述数学模型基于包括热力学原理 在内的物理定律，所述数学模型包括连续变量和/或布尔变量。由输入信号 调节器(9)输入的模拟的故障和干扰(18)可以基于所述设备(1)中的 物理过程以及所述信号传输线(30)上可能的错误和干扰。
所述输入信号调节器(9)所输入的所述模拟的故障和干扰由操作员根 据所述操作员的期望来预先定义或者定义，或者由历史记录事件自动生成 或定义。
根据本发明的方法可以使用混合系统来构成组合的容易模拟的模拟子 过程，并且集成实际的石油设备子过程(100R)，例如发电机或者其它具有 模拟的实际电力负载的供电系统。所述发电机可以具有难以建模的快速波 动的电压瞬变，并且可以更实际地包括在它们的物理实施中的测试中。可 替换地，可以在具有模拟的石油设备子过程(100)的模拟过程中进行测试， 该测试包括测试实际阀门、致动器、水力设备、传感器等的适当动作。利 用这种方式，根据本发明的方法可以用作对装配的处理系统内的部件进行 测试的FAT(工厂验收试验)/CAT(客户验收试验)，但在任何流体包含在 系统之前。
故障模式
在本发明的更进一步的优选实施例中，基于故障模式来调节所述输入 信号(3)或者所述输出信号(4)，其中所述故障模式是故障的功能表现， 其中所述故障是部件由于不足而无法执行它们的功能，其中所述不足可以 是所述部件中的缺陷。从而，可以对部件中的缺陷的物理表现以及它们的 结果进行模拟和测试。在本发明的一个实施例中，可以引入一个或者多个 下列对所述输入信号(3)的信号调节以形成经调节的输入信号(13)。
*被误校准的输入信号，
*超出范围的输入信号，
*输入信号上的干扰，
*替换输入信号，
*相互交换输入信号，
*移除或者丢失输入信号，
*延迟的输入信号，
*锁阀或者锁阀信号，
*受阻部件或者受阻部件信号，
*缺少(油、能量、水…)供应或者缺少用于表示缺少供应的信号，
*缺少压力或者缺少用于表示缺少压力的信号，
*示出抵触测量的冗余传感器，
*其它故障，或由不足引起的故障。
这样，可以模拟和测试不同的不足和它们的对应故障。
控制子系统
在本发明的另一个实施例中，所述控制系统(2)可以包括两个或者多 个用于控制石油处理设备子系统或者相应的模拟器(100a，100b，…100n) 的控制子系统(200a，200b，…200m)。所述两个或者多个控制子系统(200) 可以通过用于在所述控制子系统(200a，200b，…)之间传输测量信号(203) 和/或控制信号(204)的信号线(230，240)来相互连接。在本发明的优选 实施例中，信号调节器(209，212)被连接在所述控制子系统(200a，200b，…) 之间的所述信号线(230，240)上，并且所述信号调节器(209，212)可 以调节往来于所述控制子系统(200a，200b)之间的所述测量信号(203) 和/或控制信号(204)。
实际过程模拟
在本发明的特别优选的实施例中，所述石油设备子系统模拟器(100a， 100b，…100n)可以提供下列实际过程中的一个或者多个：
*在压力下经由采油管线从一个或者多个油井接收石油流体
*在压力下将所述石油流体分离成液体油、水、燃气以及可能的沙子， 石油处理：
*冷却所述石油
*将所述油储存到油罐或者将所述油输出到船上或者经由管道输出， 燃气处理：
*压缩所述燃气和/或冷却所述燃气
*燃烧掉部分所述燃气，
*使用管道或者船来输出所述燃气，
*回灌部分所述燃气，
*使用运行可能由电力管理系统控制的发电机的燃气轮机来产生电能。
水处理：
*净化所述水，以便倾倒
*倾倒或者回灌所述水
以及其它可能在石油处理设备(1)内执行的过程操作。
集成操作控制系统
在本发明的优选实施例中，两个或者多个处理设备控制系统(2a，2b， 2c，…)被连接到集成操作控制系统(50)，各个处理设备控制系统(2a， 2b，2c，…)控制一个或者多个石油处理设备(1a，1b，1c，…)，所述一 个或者多个石油处理设备(1a，1b，1c，…)是海上平台处理设备(1a)、 海底处理设备(1b)或者任选的陆地石油处理设备(1c)中的一个或多个。 通过使用来自所述控制系统(2a，2b，2c，…)的输入信号线(60a，60b， 60c，…)来进行所述连接，所述输入信号线(60a，60b，60c，…)分别将 监控信号(63)从设备控制系统(2a，2b，2c，…)输入到所述集成操作控 制系统(50)，并且使用控制信号线(70)来将输出监控信号(73)从所述 集成操作控制系统(50)传输到所述处理设备控制系统(2a，2b，2c，…)。 这种控制上层结构在由集成操作系统(50)控制的系统中是很普遍的，其 中指挥中心实时地控制多个石油处理设备(1)的操作，其中所述石油处理 设备可以彼此相距远的远离，也可以远离所述指挥中心。海底系统也可以 被远程控制，因此重要的是能够针那些假设发生在多个石油处理设备(10) 的远程控制中的但直接对其进行测试昂贵和危险的错误来测试集成操作控 制系统(50)。从而，在本发明的优选实施例中，可以在所述设备控制系统 (2a，2b，2c，…)和所述集成操作控制系统(50)之间的所述输入信号线 (60a，60b，60c，…)上布置一个或者多个输入信号调节器(39)。所述输 入信号调节器(39)可以调节一个或者多个监控信号(63)并且将所述一 个或者多个经调节的监控信号(64)和剩余的未被调节的监控信号(63) 输入到所述设备控制系统(2a，2b，2c，…)。在本发明的进一步的优选实 施例中，一个或者多个控制信号调节器(32)被布置在从所述集成操作控 制系统(50)到所述设备控制系统(2a，2b，2c，…)的所述监控输出信号 线(70a，70b，70c，…)上。监控输出信号调节器(39)将一个或者多个 所述输出监控信号(73)调节成经调节的监控输出信号(74)并且将所述 一个或者多个经调节的监控输出信号(74)和剩余的未被调节的监控输出 信号(73)输入到所述设备控制系统(2a，2b，2c，…)中。
所述集成操作控制系统(50)通常可以位于遥远的位置，例如在远程 平台或者岸上，并且从所述控制系统(2)传输到所述集成操作系统(50) 的监控信号(63)可以包括状态信号、测量信号(3)和控制信号(4)。
教导
在本发明的有利实施例中，所述方法可以被用于创建测试方案，包括 初始的物理和化学条件、输入命令设置、状态信号、以及可能的一系列的 一个或者多个缺陷和相关故障，并且可被用于训练控制系统操作员来指挥 所述控制系统(2)控制所述模拟的石油处理设备(10)。这样，可以训练 控制系统操作员来处理在控制石油处理设备(1)或者集成操作控制系统控 制多个处理设备(1)时可能出现的假想困难情况。由于本发明允许将来自 不同厂商的不同模拟器集成在石油处理设备的复杂模拟中，因此可以模拟 出尽可能精确的系统模拟，并由此实现了操作员的有效训练。
HIL连接备选方案
存在不同的方式来将信号调节器连接到其中信号需要被调节的系统和 子系统。对于集成控制系统，所述信号调节器可以被连接在控制计算机系 统和实际设备之间的回路中。然后，适当的信号可以在它们经过所述信号 调节器时被处理，而剩下信号被旁路。作为一个选择，如果存在信号测试 I/O接口，则将所述信号调节器连接到所述测试I/O。然后，将实际的反馈 信号经由信号I/O重新路由到所述测试I/O，发送到所述信号调节器以进行 信号故障模式处理，并且然后经由所述测试I/O返回以在控制内核中进行处 理。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1、一种用于测试控制系统(2)是否能够处理石油处理设备(1)中的 不足、故障、或者故障模式(8)的方法，所述控制系统(2)被布置为
*与输入信号线(30)连接，以从所述石油处理设备(1)接收传感器 信号和其它输入信号(3r)，以及
*与控制信号线(40)连接，以将控制信号(4)传输到所述石油处理 设备(1)，
该方法包括以下步骤：
a)使用所述输入信号线(30)来连接所述控制系统(2)，以从模拟的 石油处理设备(10)接收模拟的传感器信号或者其它输入信号(3s)，以及
b)使用所述控制信号线(40)来连接所述控制系统(2)，以将控制信 号(4)传输到所述模拟的石油处理设备(10)，
该方法的特征在于，
c)将输入信号调节器(9)连接到所述输入信号线(30)，所述输入信 号调节器(9)调节一个或者多个所述输入信号(3)，以将一个或者多个经 调节的输入信号(13)和剩余的未被调节的输入信号(3)传输到所述控制 系统(2)。
2、根据权利要求1所述的方法，将输出或者控制信号调节器(12)连 接到所述输出控制线(40)，所述输出控制信号调节器(12)将一个或者多 个所述控制信号(4)调节成经调节的控制信号(14)并将所述经调节的控 制信号(14)和剩余的未被调节的控制信号(4)传输到所述模拟的石油处 理设备(1)。
3、根据权利要求1或2所述的方法，包括在所述石油处理设备(10) 模拟器内部的两个或者多个相互作用的石油设备子过程模拟器(100)之间 的交互。
4、根据权利要求3所述的方法，其中两个或者多个所述石油设备子过 和所述集成操作控制系统(50)之间的所述输入信号线(60a，60b，60c，…) 上布置一个或者多个输入信号调节器(39)，所述输入信号调节器(39)调 节一个或者多个所述监控信号(63)并且将所述一个或者多个经调节的监 控信号(64)和剩余的未被调节的监控信号(63)输入到所述设备控制系 统(2a，2b，2c，…)。
19、根据权利要求17所述的方法，在从所述集成操作控制系统(50) 到所述设备控制系统(2a，2b，2c，…)的所述监控输出信号线(70a，70b， 70c，…)上布置一个或者多个控制信号调节器(32)，所述监控输出信号 调节器(32)将一个或者多个所述输出监控信号(73)调节成经调节的监 控输出信号(74)并且将所述一个或者多个经调节的监控信号(74)和剩 余的未被调节的监控输出信号(73)输入到所述设备控制系统(2a，2b， 2c，…)中。
20、根据权利要求17所述的方法，所述集成操作系统(50)位于遥远 的位置，例如在远程平台或者岸上。
21、根据权利要求17所述的方法，来自所述控制系统(2)的所述监 控信号(63)包括状态信号、测量信号(3)和控制信号(4)。
22、根据上述任一项权利要求所述的方法，创建用于所述模拟器的测 试方案，该方案包括初始的物理和化学条件、输入命令设置、状态信号、 以及可能的一系列的一个或者多个缺陷和相关故障，以训练控制系统操作 员来指挥所述控制系统(2)控制所述模拟的石油处理设备(10)。
23、一种用于测试控制系统(2)是否能够检测和处理石油处理设备(1) 中的不足、故障、或者故障模式(8)的系统，所述控制系统(2)被布置 为
*与输入信号线(30)连接，以从所述石油处理设备(1)接收传感器 信号和其它输入信号(30)，以及
*与控制信号线(40)连接，以将控制信号(4)传输到所述石油处理 设备(1)，
该系统包括以下特征：
*所述控制系统(2)被布置为通过所述输入信号线(30)从模拟的石 油处理设备(10)接收模拟的传感器信号或者其它输入信号(3s)，
*所述控制系统(2)被布置为通过所述控制信号线(40)将控制信号 (4)传输到所述石油处理设备模拟器(10)，
该系统的特征在于，
*输入信号调节器(9)被布置为连接到所述输入信号线(30)，
*所述输入信号调节器(9)被布置为将一个或者多个所述输入信号(3) 调节成经调节的输入信号(13)，
*所述输入信号调节器(9)被布置为将一个或者多个所述经调节的输 入信号(13)和剩余的未被调节的输入信号(3)传输到所述控制系统(2)。
24、根据权利要求23所述的系统，所述输入信号线(30)和所述控制 信号线(40)是一个或者多个固定信号线，例如，以太网或RS442、RS232、 模拟线路、数字线路、光线路、或者无线通信线路，并且其中所述信号根 据一个或者多个通信协议来传输，所述通信协议例如是现场总线协议、CAN 总线协议、现场总线基础协议、专有的总线协议、蓝牙协议。
25、根据权利要求23所述的系统，包括输出信号调节器(12)，其被 布置为连接到所述输出控制线(40)，其中所述输出信号调节器(12)被布 置为将一个或者多个所述控制信号(4)调节成经调节的控制信号(14)， 并且进一步被布置为将所述经调节的控制信号和剩余的未被调节的控制信 号(4)传输到所述模拟的石油处理设备(10)。
26、根据权利要求23所述的系统，所述控制系统(2)包括一个或者 多个安全系统(20)，所述安全系统(20)被布置为命令关闭所述模拟的石 油处理设备(10)。