火电机组虚拟dcs仿真机的实现

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1、火电机组虚拟DCS仿真机的实现以仿真支撑平台DCOSE为依托，对虚拟DCS仿真机的实现过程、实现原理、及技术应用等方面进行了简介。并针对翻译型仿真机的特点，详细介绍了逻辑组态和画面组态的具体翻译的技术方案。关键词：虚拟DCS；仿真机；火电机组；控制系统1引言　　随着当前火力发电技术的不断发展创新及机组控制策略日趋复杂与完善，电力行业对电厂仿真培训系统（以下称为仿真机）的要求也越来越高。控制系统是仿真机的核心部分之一，仿真机控制系统和现场DCS(DistributedControlSystem)系统的相似程度直接决定了仿真机的质量。传统的主

2、要依靠手工搭建来实现的控制仿真方式由于其实施效率低下，仿真精度低等缺陷，已经越来越不满足当前仿真市场的需求。而虚拟DCS仿真机凭借其高效率、高模拟度、可扩展、易修改更新等特点，已经成为火电机组仿真的主要实现方式。2虚拟DCS的概念　　虚拟DCS(VirtualDCS)是相对于在过程工业系统中运行的真实DCS而言的，火电机组仿真中所谓虚拟DCS，是指将实际DCS的组态数据直接输入至仿真机或者转换至仿真机能够识别的格式，使其能直接模拟实际DPU的计算行为。通过这种模拟方式，脱离了DCS硬件系统，将实际DCS的逻辑及画面组态再现于普通的计算机环

3、境下，在保证与实际组态一致的前提下，大大提高了仿真机的实施及使用效率，降低了实施成本。并且由于采用了与实际DCS完全一致的逻辑组态，仿真机除了用于机组操作人员培训外，还可对电厂优化运行、机组改造，控制策略修改等起到良好的指导作用，避免实际机组可能存在的安全问题。　　根据仿真机对实际DCS的利用程度及实现方式的不同，虚拟DCS仿真方式大致可分为激励式和翻译式两种。　　激励式——仿真机采用由DCS厂商提供的虚拟DCS仿真软件或硬件并使用真实的DCS组态数据，通过实时数据共享接口或X络协议进行实时数据交换及仿真操作来完成仿真机的功能。采用该种仿

4、真方式能提供最高的逼真度，但软硬件实施成本较高，与过程模型结合不够紧密，无法完成复杂的仿真应用功能。　　翻译式——在DCS组态完成之后，采用对DCS组态下载文件进行解析并翻译转换的方式，实现平台转换，在仿真平台上再现DCS的功能。此种方式能提供极高的软件功能逼真度，实现成本不高，由于与过程模型使用统一的仿真平台，能够完成比较复杂的仿真应用功能。　　由于DCS主要由分散式处理单元DPU(DistributedProcessUnit)和操作员站人机界面HMI(HumanMachineInterface)构成，根据采用仿真方式的不同也相应地各自

5、分为两种，由此排列组合，构成了虚拟DCS仿真机的细致分类。目前比较通用的仿真机实现方式除了全激励仿真机和全翻译仿真机两种，还包括采用翻译式DPU和激励式HMI相结合的方式，可称之为半激励式仿真机。3虚拟DCS仿真机的实现　　基于虚拟DCS技术的仿真机，就是将真实DCS在非DCS的通用和开放计算机软件和X络系统平台上以某种形式再现。下文将以北京同方电子科技有限公司仿真支撑平台DCOSE(DistributedponentOrientedSimulationEnvironment)为例，对其虚拟DCS仿真机的实现进行介绍。3.1激励式　　激励

6、式虚拟DCS仿真主要包含两个类型，即对整个DCS控制系统的全激励和仅对操作员站HMI的半激励。从技术角度来说，这两种类型的实现方式基本相同，主要是根据DCS控制厂商提供的数据访问接口或者通讯协议，编写仿真接口程序以实现仿真平台与虚拟DPU或者虚拟HMI的通讯。　　其中，对DPU的激励需要在进行实时数据交换的同时实现虚拟DPU的运行、冻结、保存、和读取工况等仿真功能，对HMI的激励则只需要保证正常的实时数据交换即可。　　图1.激励式仿真机的结构3.2翻译式　　翻译式虚拟DCS仿真机的实现主要体现在三个方面：实际DCS的控制算法模块实现、实际

7、DCS逻辑组态数据的识别和翻译、实际DCS操作员站HMI的解析和翻译。3.2.1控制算法模块　　真实DCS系统逻辑组态以控制算法模块作为最小组态单元。一个控制算法模块实现了某个特定的控制算法，包含若干个输入和输出接口以及若干个算法的系数属性。对于某些DCS系统，允许组合模块，即将几个模块连接成组，作为一个功能更为复杂的算法模块使用。　　翻译式虚拟DCS系统需要在仿真平台上实现所有真实DCS系统的算法模块。根据面向对象的方法，可以将一个算法模块的算法属性打包定义为一个打包点，称为算法点，打包点的各个字段与算法的属性一一对应。这种设计有利于将

8、实例化后的算法保存在数据库或工况文件中。　　具体的算法通过固定原型的函数实现，一个控制系统中的算法模块均编译链接并保存在一个或多个动态链接库中，每个算法有唯一的调用入口，入口参数的均为实时数据