火电厂培训用仿真机与DCS控制系统结合浅论
2011年11月11日 14:10:40
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一、引言
传统火电厂培训用仿真机在我国已经有十几年的发展历史，但作为一种高科技产业而言并没有真正发展起来，其原因既有技术方面的因素，也有体制方面的因素。
技术方面的因素是，火电厂控制系统技术的迅速发展（从常规仪表控制向DCS控制转变），使得传统培训用仿真机的生命周期迅速缩短，而作为传统培训用仿真机的生存基础的开发周期和功能适应性并没有多大的改变。
体制方面的因素是，国内电厂仿真机的开发单位与电厂控制系统开发单位互不相关，使得传统培训用仿真机的软件开发*是被动地适应电厂控制系统的改变，这进一步加剧了传统培训用仿真机与电厂培训需求的脱节。
在当前的新形势下，要想使电厂仿真机产业真正发展起来，*可走的路线是将仿真机的开发与电厂DCS系统的开发真正结合起来。
二、电厂对仿真机的需求
在电厂采用DCS控制的情况下，电厂对仿真机的主要需求仍然是培训。与传统控制机组不同的是，仿真机不仅要支持运行人员培训，同时还要支持热工人员培训；而且，在仿真机的应用时效上，仿真机应能做到机组投产前培训。如果能将传统培训用仿真机的开发技术与DCS控制系统的开发技术有机地结合起来，无疑将提供一种满足电厂需求的*解决方案。
三、控制系统开发厂商对仿真机的需求
控制系统开发厂商对仿真机的需求主要是希望仿真机能提供一种关于对象的闭环环境，使得某些新型控制策略能在仿真机上先行验证后再用于实际系统。zui合适的方法是仿真机上能直接采用实际机组的控制策略组态，这同样要求将传统培训用仿真机的开发技术与DCS控制系统的开发技术有机结合。
四、技术因素--支撑系统
不管是仿真机的开发、应用还是DCS系统的工程开发、应用都需要有专门的支撑系统，就象所有计算机都要有操作系统一样。为了实现将传统培训用仿真机的开发技术与DCS控制系统的开发技术有机结合，有三种解决方案：
1.开发一个同时能支持仿真机的开发和DCS系统的工程开发的支撑系统。由于仿真机的开发和DCS系统的工程开发是两种不同类型的技术开发，两者的适用范围、发展空间和服务对象有颇多的不同，要使一个系统在两个方向上实现同步发展存在较大的困难。
2.利用DCS系统工程软件的计算机文本文件，将DCS系统工程软件"翻译"成仿真系统的可执行文件。这种办法涉及到知识产权、DCS系统工程软件的"透明度"、"翻译"的难度等一系列问题，具体实现起来会有较大的问题。
3.两个支撑系统有效衔接，实现两个系统在一台计算机上同时运行，外部感觉就象一个系统一样。如果两个支撑系统能够同时运行在同一个计算机操作系统平台上，这种解决方案具有zui小的实现难度。
图一是采用新华公司的XDPS系统（DCS的支撑系统）（1）和清华大学开发的VCS3系统（仿真支撑系统）（2）实现有效衔接的一种解决方案。
本方案中，XDPS系统是新华公司在WindowsNT上开发的具有自主知识产权的DCS系统的支撑软件，具有优良的DCS工程软件（控制策略和人机界面）组态工具，且具有虚拟DPU（VDPU）功能；清华大学开发的仿真支撑系统VCS3，是国内*在WindowsNT上开发成功的具有自主知识产权的实用仿真支撑平台。这两个支撑系统具有相互衔接的技术基础。
在两个支撑系统良好衔接的基础上，我们可以利用仿真支撑系统的*的支持对象仿真模型的开发功能和整体仿真模型的运行控制功能，构造实际机组的对象侧的仿真模型和进行整个仿真机的运行控制；利用DCS支撑系统的虚拟DPU功能，直接使用DCS系统的控制策略软件和人机界面软件。这样我们就构成了一种新型的全功能、低成本仿真机。
五、新型仿真机的优点
1.全功能。新型仿真机不仅具有和实际机组*一致的操作员界面，而且具有和实际机组*一致的工程师界面，控制策略和人机界面的组态方式与实际机组基本相同。因此，新型仿真机不仅能够培训电厂运行人员，还能够培训电厂热工人员；同时还能用于控制策略的组态验证，辅助DCS系统的调试和维护。
2.低成本。新型仿真机与传统仿真机相比，*不必重新仿真控制策略和人机界面，极大地减少了整个仿真软件的开发、调试工作量；因此必然是低成本的。
3.短开发周期。由于*不必重新仿真控制策略和人机界面，新型仿真机的软件开发、调试*可以紧跟实际机组DCS系统的组态和调试，使仿真机真正做到在实际机组投产前投入培训。
4.功能分散机制。新型仿真机软件可在普通PC机上运行，这使我们能够采用"分散式"的仿真软件开发结构（3），锅炉、汽机、电气仿真应用软件独立成篇，开发、使用灵活方便。
六、需解决的问题
新华公司的XDPS系统的虚拟DPU功能，能够在普通PC机上实现控制策略组态的仿真运行，但要将这种功能运用于仿真机上，除了解决和仿真支撑系统的通讯问题外，还需能实现"工况回调"的功能。所谓"工况回调"是指当仿真机用于培训时，任何工况断面可以按照教练员的指令储存于计算机的硬盘上，当需要时可以使仿真机*回到所调用的工况断面。
七、结论
新华公司的XDPS系统如能在功能上实现进一步的扩展并和某种微机化的仿真支撑系统结合在一起，将能为电厂用户提供一种全功能、低成本、短开发周期的新型培训仿真机，在为用户提供更多的仿真软件产品选择的同时，优化DCS工程项目的开发流程。
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