CN102354295A - 一种dcs***中设备的cpu负荷测试方法 - Google Patents

一种dcs***中设备的cpu负荷测试方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种DCS***中设备的CPU负荷测试方法，涉及核电站领域，在被测设备的每个波型周期的上升沿和下降沿的波形电压值中，查找两个连续且将电压值V包含在内的电压值，以其中电压值高的作为上升沿或下降沿的跳变点并获取其坐标点的时间，用下降沿的跳变点减去上升沿的跳变点即为此设备的CPU负荷时间。本发明利用计算机实现整个被测设备的波形周期分析，误差小而且效率高，充分考虑了被测设备的环境及自身带来的影响，利用相邻且包含高电平的数据作为判断波形跳变的依据，精度高。最终结果利用百分比表示方便对比。

Description

一种DCS***中设备的CPU负荷测试方法
技术领域
本发明涉及核电站领域，具体涉及一种检测核电站DCS***的响应时间与CPU运算周期之间是否满足占空比的计算方法。 
背景技术
CPU运算周期(Period time)固定，且直接影响到安全级DCS***的响应时间是否满足设计要求。不同***程序演算时间(Operation time)占用CPU运算周期(Period time)的占空比标准是不相同的，因此，需要进行演算时间试验(Operation time measurement)来验证程序处理是否在合理的时间范围内。 
目前采用的传统测试方法是：首先用波形记录仪测试数据并记录波形，再利用人工调出所记录的波形，选取一定数量波形周期数据以进行时间演算，手工汇总选取的波形周期并筛选出最大值，将最大值与CPU固有周期做商后乘以100％，根据结果判断是否满足合同需求，最后手工录入测试报告文件，一般要求被测设备的百分比小于70％的CPU固有周期。 
传统的方法需要在波形记录仪上逐个数出演算时间，再手工录入汇总，每一个CPU需数出100个左右的波形周期，大大增加了人工劳动强度，而且测量精度和效率低下。 
发明内容
为解决现有技术中核电站DCS***的响应时间测试效率低下、人工劳动强度大的问题，本发明提供一种利用计算机自动获取并自动区分各个波形周期的选择方法，实现整个测试过程的高效、准确。具体方案如下：一种DCS***中设备的CPU负荷测试方法，包括如下步骤， 
步骤1、测量被测***的波形； 
步骤2、以一个周期为单位获取一定数量的波形数据； 
步骤3、从各波形周期中选出最大时间值； 
步骤4、用最大时间值除以被测***的CPU固有周期得到被测***的CPU负荷大小，再乘以100％来确定是否满足设定的百分比要求； 
其特征在于，所述步骤3中确定每个波形周期的时间值方法如下： 
步骤31、获取当前波形周期的高电平电压值V； 
步骤32、分别在每个波型周期的上升波形电压值中，查找两个连续且将电压值V包含在内的电压值UPa、UPb且UPa＜V≤UPb，以UPb作为上升沿跳变点并获取其坐标点的时间UTb； 
步骤33、分别在每个波形周期的下降波形电压值中，查找两个连续且将电压值V包含在内的电压值DOWNa、DOWNb且DOWNa＞V≥DOWNb，以DOWNa作为下降沿跳变点并确定其坐标点的时间DTa； 
步骤44、利用DTa-UTb＝CTn；其中CTn即为此波形周期的CPU运算时间。 
为方便得到被测设备的波形周期：所述步骤1中被测设备的的波形周期利用示波器得到。 
为避免显示电压与实际电压之间有误差：所述步骤31中的电压值V等于实测值减去噪声值，其中实测值通过直接测量使用电源得到。 
为提高减除噪声的精确度：所述噪声值等于使用电源的标称噪声值加上负载所产生的噪声值。 
同时为考虑噪声的波动强度：所述电源标称噪声值为50MV，负载所产生的噪声值为电源标称噪声值的10倍，即V＝实测值-50*10。 
为得到精确的测量结果：所述步骤2获取的波形周期数据为100个。 
本发明利用计算机实现整个被测设备的波形周期分析，误差小而且效率高，充分考虑了被测设备的环境及自身带来的影响，利用相邻且包含高电平的数据作为判断波形跳变的依据，精度高。最终结果利用百分比表示方便对比。 
附图说明
图1本发明测试过程硬件连接示意图。 
图2本发明涉及的波形周期示意图。 
图3本发明的测试方法步骤示意框图。 
附图中标号说明：1-被测机柜、2-波形记录仪、3-计算机。 
具体实施方式
如图1所示，本方案针对核电站DCS***中每个带有CPU的机柜1都进行测试，利用波形记录仪2获取被测机柜1的波形周期数据并存在计算机3中，计算机采用本发明所限定的方法进行计算分析，得到最终测试结果。 
以MELTAC-N安全级***平台为例，MELTAC-N安全级***平台以一个DC24V脉冲信号的DO点来测试CPU的演算时间及定周期时间，其中以高电平代表其CPU在处理程序时的时间， 以此电源的波形作为标准波形，换算被测设备波形和CPU周期，根据结果判定是否满足设定要求。如图2所示，在波形上升与下降之间的高电平时间段作为演算时间。本方案所采用的RA2300波形记录仪可以生成数据库文件，并由Excel打开，因此可以采用计算机进行分析建模。将数据库中的时间轴与测量电压值通过绘制散点图，对各个波形进行规律性分析，得到图2且与波形记录仪所示的图形一致，其中我们取的Sample Speed(采样速率)为定周期时间的1/1000，以ESFAC为例，定周期为100ms，Sample Speed就设为100μs。由图2可以分析得出，波形在上升沿动作很迅猛，波形也很陡峭，几乎在很短的时间内就从低电平到达了高电平，平均走2个sample speed；而下降沿有一定的坡度，主要由于DO电路中电容放电的特性所致，上升沿的影响微乎其微，所以暂且不考虑其影响，而下降沿的坡度较大，所以必须以高电平端第一个变化点处作为跳变点来建立模型。 
如图3所示，本方案具体步骤如下： 
101、测量被测***的波形； 
利用RA2300波形记录仪对被测机柜进行分析并生成数据库文件存储到计算机中。 
102、以一个周期为单位获取一定数量的波形数据； 
从数据库中选取100个波形周期作为分析源。 
103、获取当前波形周期的高电平电压值V； 
利用万用表测试出该点实测电压值，波形周期中高电平处所表示的电压值并不标准，受直流电源模块接地点及交流分量的干扰，会产生一定的纹波噪声，观察波形记录仪，可以看出高电平的电压并不是实测电压值，而是在实测电压值上下波动，本方案采用的电源标称噪声为50mv，再考虑到负载对纹波噪声的影响，我们取纹波噪声最大数值的10倍，因此波形周期的上升沿或下降沿高电平跳变分割点电压值V＝实测电压值-10×50mv。这里的噪声值需要根据每个待测电源标称的噪声值进行确定。 
104、分别在每个波型周期的上升波形电压值中，查找两个连续且将电压值V包含在内的电压值UPa、UPb且UPa＜V≤UPb，以UPb作为上升沿跳变点并获取其坐标点的时间UTb； 
根据数据库中记录的各波形周期的上升沿电压值，来确定每个波形周期上升沿跳变点时间坐标。经过观察大量下降沿波形，波形由实测电压值下降0.5V(10倍纹波噪声)大约需要走1～2个sample speed，对整个演算时间的影响很微小，不考虑两者区别可以使测试方法更加简单可行，也能有效避免坏点；因此上升沿取低电平跳变点还是高电平跳变点，对整个试验影响很小。 
105、分别在每个波形周期的下降波形电压值中，查找两个连续且将电压值V包含在内 的电压值DOWNa、DOWNb且DOWNa＞V≥DOWNb，以DOWNa作为下降沿跳变点并确定其坐标点的时间DTa； 
同样，根据数据库中记录的各波形周期的下降沿电压值，来确定每个波形周期下降沿跳变点时间坐标。 
106、利用DTa-UTb＝CTn；其中CTn即为此波形周期的CPU运算时间； 
利用下降沿跳变点的时间减去上升沿跳变的时间，即得到此波形周期所使用的时间。 
107、用最大时间值除以被测***的CPU固有周期得到被测***的CPU负荷大小，再乘以100％来确定是否满足设定的百分比要求。 
为使测试结果精确，取100个波形周期中时间值最大的去除以CPU的固有周期得到被测设备的CPU负荷，再乘以100％换算成百分比与合同要求的小于70％进行比较，输出对比结果。本发明的方法对单CPU和多CPU的计算步骤是一样的。 

Claims (6)

1.一种DCS***中设备的CPU负荷测试方法，包括如下步骤，
步骤1、测量被测***的波形；
步骤2、以一个周期为单位获取一定数量的波形数据；
步骤3、从各波形周期中选出最大时间值；
步骤4、用最大时间值除以被测***的CPU固有周期得到被测***的CPU负荷大小，再乘以100％来确定是否满足设定的百分比要求；
其特征在于，所述步骤3中确定每个波形周期的时间值方法如下：
步骤31、获取当前波形周期的高电平电压值V；
步骤32、分别在每个波型周期的上升波形电压值中，查找两个连续且将电压值V包含在内的电压值UPa、UPb且UPa＜V≤UPb，以UPb作为上升沿跳变点并获取其坐标点的时间UTb；
步骤33、分别在每个波形周期的下降波形电压值中，查找两个连续且将电压值V包含在内的电压值DOWNa、DOWNb且DOWNa＞V≥DOWNb，以DOWNa作为下降沿跳变点并确定其坐标点的时间DTa；
步骤44、利用DTa-UTb＝CTn；其中CTn即为此波形周期的CPU运算时间。
2.如权利要求1所述的CPU负荷测试方法，其特征在于，所述步骤1中被测设备的的波形周期利用示波器得到。
3.如权利要求1所述的CPU负荷测试方法，其特征在于，所述步骤31中的电压值V等于实测值减去噪声值，其中实测值通过直接测量使用电源得到。
4.如权利要求3所述的CPU负荷测试方法，其特征在于，所述噪声值等于使用电源的标称噪声值加上负载所产生的噪声值。
5.如权利要求4所述的CPU负荷测试方法，其特征在于，所述电源标称噪声值为50MV，负载所产生的噪声值为电源标称噪声值的10倍，即V＝实测值-50*10。
6.如权利要求1所述的CPU负荷测试方法，其特征在于，所述步骤2获取的波形周期数据为100个。
定周期是否是定长CPU周期，不知是不是这种固定周期的频率，表明按同一规格运行，而不定周期更能根据实现情况调整周期，以相关设备而言，这样更具有配合关系。
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