基于虚拟DCS的仿真系统设计与开发.doc

《基于虚拟DCS的仿真系统设计与开发.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、基于虚拟DCS的仿真系统设计与开发DesignandDevelopmentofSimulationSystemBasedonVirtualDCS程祥武1，李成银1，赵登科1，王自岭2（1.上海大屯能源股份有限公司，江苏徐州221611；2.山东电力研究院，山东济南250002）摘要：根据虚拟DCS原理与技术，设计并开发了一套基于虚拟DCS的火电机组仿真系统，应用于火电厂运行与控制人员的培训。关键词：虚拟DCS；火电机组；仿真系统Abstract：BytheprincipleandtechnologyofvirtualDCS,asimulationsystembasedonvirtu

2、alDCSwasdesignedanddeveloped,whichwasusedfortrainingoperatorandcontrolengineerinfossilpowerplant.Keywords：VirtualDCS,FossilPowerUnit,SimulationSystem1引言DCS操作员站DCS程序监视操作DCS操作员站DCS程序监视操作DCS工程师站DCS程序监视操作DCS操作员站DCS程序监视操作DCS操作员站DCS程序监视操作DCS工程师站DCS程序监视操作DCS操作员站DCS程序监视操作DCS操作员站DCS程序监视操作DPUI/O卡件仿真服务器仿

3、真支撑系统与模型（不含控制部分）仿真服务器仿真支撑系统与模型（包含控制部分）实际过程对象硬接线DPU运算站虚拟DPU程序数据通讯数据通讯虚拟DCS仿真模式传统仿真模式实际过程图1实际过程与仿真的逻辑结构单元机组采用DCS后，火电厂直接面对的一个问题就是如何有效地对运行人员进行培训，如何使运行人员、热工控制人员对整个DCS有一个系统的了解，这个问题不仅影响到电厂的安全和经济运行，而且关系到能否充分发挥DCS的作用与功能。然而，当DCS系统投入后，为了保证运行可靠和安全，不允许对实际DCS进行频繁的试验性操作，因此，基于实际DCS的培训是不现实的，虚拟DCS技术则应运而生。虚拟DCS就

4、是将真实DCS系统以软件的形式予以再现，从而实现控制系统的激励模式仿真。因此基于虚拟DCS的火电机组仿真机不仅可以用来培训集控运行人员，也可以用于热控人员的培训。大屯电厂的仿真机正是以LN2000控制系统为基础建立的虚拟DCS型激励式全范围仿真机。2原理分析基于虚拟DCS的火电机组仿真机主要由仿真支撑平台、虚拟DCS、及其之间的数据接口组成。传统仿真机一般存在于一个支撑平台上，以现场的实际设备或者过程为原型，构建仿真模型。单元火电机组的仿真对象主要包括锅炉、汽机、电气、热控等专业的设备与过程。由于虚拟DCS实现了控制系统的仿真，因此仿真支撑平台可以不再包含热控仿真模型。图2基于虚拟

5、DCS的仿真系统结构示意图虚拟DCS的构成与实际DCS一样，主要是由分散处理单元（DPU）和人机界面（HMI）构成。虚拟DPU是虚拟DCS的核心。是指将实际分散控制单元中的DPU功能移植到虚拟DPU软件上，使DPU功能脱离实际硬件而实现的。这样整个虚拟DCS系统就可以脱离数据采集及数据运算硬件设备而工作。人机界面在虚拟DCS中主要有真实HMI和仿真HMI两种表现形式。在实现虚拟DCS的前提下，建立虚拟DCS与仿真模型的通信接口，由仿真系统构成的仿真对象经过运算之后，各模型的状态数据通过通信网络传递给虚拟DCS。虚拟DPU接受仿真系统的数据驱动后，将运算结果传递给HMI显示，同时传递

6、给仿真模型，复现实际DCS中的数据控制运算功能。图1为实际过程、虚拟DCS仿真模式、传统仿真模式的逻辑结构比较。从图中可以看出，与传统的仿真相比，虚拟DCS仿真更能够复现实际机组的DCS系统，并与实际系统的逻辑结构相同，没有传统仿真中逻辑关系上的混乱与逻辑环节的缺失。传统仿真将控制算法与模型连接在一起，只是实现了DCS外观功能的仿真，对于工程师站的组态仿真则无能为力，仿真培训对象只能局限于运行人员，缺乏对热控人员的培训功能。3结构设计仿真机的硬件包括一台模型服务器（LN服务器）、一台虚拟DPU服务器（VDPU服务器）、一台虚拟DCS的工程师站、若干台操作员站等主要设备，以及交换机、

7、网线、投影仪、打印机等附属设备。与传统的仿真机相比较，在设备项目上主要增加了一台虚拟DPU服务器。通过虚拟DPU主要实现控制逻辑的仿真，并将逻辑运算的结果发送给操作员站和模型服务器。因此在数据流程上与传统仿真机也不再相同，更加贴近真实系统。模型服务器不再直接与操作员站交换数据，而是通过数据接口与虚拟DCS系统交换数据。LN模型服务器主要用来运行仿真支撑平台和仿真模型。LN仿真支撑平台提供仿真模型的运行环境，实现仿真模型模块间的同步、控制以及数据接口，管理仿真系统数据，