基于虚拟DCS的仿真系统设计与开发.docx
《基于虚拟DCS的仿真系统设计与开发.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《基于虚拟DCS的仿真系统设计与开发.docx(7页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、基于虚拟DCS的仿真系统设计与开发Design and Development of Simulation System Based on Virtual DCS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:By the principle and technology of virtual DCS, a simulation system based on virtual DCS was designed and developed, which was used f
2、or training operator and control engineer in fossil power plant.Key words:Virtual DCS, Fossil Power Unit, Simulation System1 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
3、 (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
4、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
5、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
6、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、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
7、。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,并提供仿真模型的建立、修改和调试的功能。仿真模型由多个模块组成,实现对被仿真对象实际模型的仿真,火电机组的仿真模型包括由锅炉、汽机和电气等模型构件。VDPU服务器主要用来运行虚拟DPU程序,利用多线程技术,建立多个虚拟DPU
8、,实现DPU和控制逻辑运算的仿真。而数据库的配置、SAMA图的组态、操作员界面的组态等功能则由虚拟DCS的工程师站来实现。操作员站主要用来模拟人机交互界面,采用真实的HMI可以获得与现场完全一致的仿真效果,但软件的成本往往过高。利用第三方软件重新组态的HMI,可以获得高逼真度的仿真界面,对于大多数仿真机来讲是一种非常实用的技术方案。网络设备主要用来进行数据的传输与交换,一是VDPU服务器与操作员站之间的数据传输,二是VDPU服务器与LN服务器之间的数据传输。在虚拟DCS系统中,虚拟DPU和操作员HMI采用统一的数据库,在VDPU服务器中进行配置。而仿真模型数据库与虚拟DCS系统数据库一般并不相
9、同,二者之间的数据传输需要进行特殊的配置。投影仪主要用来模拟集控室内的盘台,通过软件来实现盘台的仿真,避免了硬件盘台的资金和维护困难。同时它可以连接到任意一台操作员站上,方便教学。4 开发过程4.1 虚拟DCS的开发虚拟DCS技术是整个项目的关键,整套虚拟DCS由LN控制系统改造而成,主要是虚拟DPU的实现。试验应用表明,一台性能较好的服务器即可完成一台火电单元机组所有DPU的运算量。根据仿真机的标准和培训需求,虚拟DCS必须实现与仿真模型同步的培训功能,如初始条件的加载、模型运算的冻结与解冻、临时状态的快照、回退和重演功能,而这些是真实的DCS系统所不具备的。DCS AO仿真模型AIDCS
10、DI仿真模型DODCS AI仿真模型AODCS DO仿真模型DI通信接口仿真模型数据库DCS数据库图3 仿真模型与DCS间的通信接口由于大屯电厂的控制系统并不是LN系列产品,不能将现场实际的DCS工程文件直接拷贝使用,必须在新的虚拟DCS内重新组态。组态的内容包括DPU内运算的SAMA图和操作员站人机界面。虚拟DCS包括90多种控制算法模块,涵盖输入输出、数学运算、逻辑功能、控制功能、信号源、选择功能、时间功能、线性对象、非线性对象等常见类型,能够完成不同DCS系统SAMA图的重新组态仿真。为了能够仿真不同DCS系统的人机界面,对虚拟DCS的HMI组态工具进行了改造,扩充了图形控件。为了使仿真
11、系统尽可能的简单以便于使用与维护,虚拟DCS的仿真内容除了现场DCS系统,还包括FSSS、DEH系统等独立于DCS之外的控制系统和就地操作的仿真,因此必须增加虚拟DPU的数量,HMI也同样增加。4.2 仿真模型的开发设备的仿真模型是仿真系统的核心,算法模块是仿真精度的基础。所有的算法采用C语言开发,算法模块是模型的最小单元。一个(或一组)模块用于模拟一个仿真对象实体,模块间的连接关系体现了仿真对象中各实体间的关系。仿真模型构件可以由一个或多个模块组成,反映一定抽象层次上的实际系统部件的特性。根据仿真范围,单元火电机组的仿真型由锅炉模型构件、汽机模型构件、电气模型构件。而控制模型构件的功能由虚拟
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 基于 虚拟 DCS 仿真 系统 设计 开发
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【可****】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【可****】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。