胜利电厂基于DCS的新型分散式全仿真机

电力18讯：    新型分散式控制系统DCS在电厂的推广，改变了电厂复杂热力系统的控制流程和操作方式，这集中体现在控制的高度精确化和简约化，将运行人员从繁缛的操作细节中解放出来，更多地关注于电厂的经济和高效运行。同时，还带动了一批新技术、新思想的应用与推广。新型分散式全仿真机就是这样一种传统技术与新思想相结合的产品，其基于DCS的硬件和软件架构突破了传统仿真机开发与实施过程的种种技术弊端，并且通过与虚拟DCS技术的完美结合，使得仿真机更为贴近电厂培训和事故演练的实际需求，将这种以往集中于教培中心和高校的产品真正走入电厂的应用实际。
    胜利电厂选用的新华控制工程有限公司新型分散式全仿真机SIMPANEL，全部采用了DCS一体化的软硬件结构，画面操作和热工组态与集控室现场完全一致，充分体现了分散式仿真机"量身定做"的特点，取得了很好的培训效果。
一、虚拟DCS技术
    虚拟DCS就是现场真实DCS在一套非实时控制网络系统上的转移与再现，或者就是现场DCS的一套拷贝。从本质上说，虚拟DCS就是一套没有运行于现场的DCS系统，其I/0交互对象不是现场I/0，而是仿真机内的仿真模型。仿真机通过高精度的仿真模型构建了一个虚拟的现场，在仿真机上进行操作，犹如置身于真实的现场。操作员在仿真操作员站上的操作方法、运行方式以及设备的动态反应过程，和实际机组完全一致，保证了仿真机的准确性和培训的针对性。
    由于虚拟DCS源自真实DCS，真实DCS上发生的各种操作、事故均可以在虚拟DCS上进行验证，在虚拟DCS上进行的参数整定、逻辑修改、画面变更等可直接移植到现场DCS中。凡基于DCS的控制系统组态，无需任何修改即可无缝移植在仿真机上运行;凡在仿真机上调试的DCS控制组态，也无需任何修改即可无缝移植在DCS系统上运行。相对而言，传统仿真机以仿真手段再现的DCS，在功能设置、操作特性、系统响应等方面显得大为逊色，并且通常存在不可忽视的仿真差异。
    可以说，虚拟DCS能够真正有效、经济、广泛地实现人员培训、控制系统仿真试验和控制参数整定及系统反事故演练等一系列功能，这对仿真机技术的发展而言，是一个革命性的进步。
二、与DCS一体化
    一体化仿真机架构又称为仿真机支撑系统，它对仿真全过程中的全部数据，包括模型、试验、仿真结果等进行统一管理，是以数据库为核心实现数据管理一体化的软件系统。它具有如下的本质特征:
    (1)实时与全局性数据库;
    (2)多种I/0接口管理和网络管理;
    (3)底层数据化支持;
    (4)图形化与模块化建模;
    (5)在线修改仿真模型。
    传统仿真机由于需要兼顾仿真DCS的功能，通常将仿真DCS作为控制侧仿真模型对待，这给仿真支撑系统提出了大量的兼容性和扩展性要求。对一个成熟的仿真公司而言，设各模型的仿真建模基本定型后，仿真DCS的建模和调试任务就显得相当繁重，通常要占据仿真机实施过程一半以上的工期。
    以上内容同时也是DCS系统的基本要求，并且具有比仿真支撑系统更为丰富的内涵和工程经验。基于DCS的分散式仿真机，可以在DCS现有的这些特性的基础上进行各种教练员站功能的扩展，将虚拟DCS与仿真支撑系统存在于一个系统之中，形成一体化的结构。这不单纯是物理结构上的一体化，也是软件结构上的一体化。
    基于DCS的分散式仿真机，相当于在DCS系统构架上将工业现场扩展为虚拟工业现场，在虚拟DCS的仿真控制SDPU基础上又增加了几个仿真过程SDPU，这些SDPU之间的数据通过虚拟的I/0测点上网实现通信，充分保持DCS系统的封装性及各项功能。其结构原理框图如图1。
             
    在胜利电厂基于DCS的新型分散式仿真系统中，1～7、1l号DPU为原现场DCS的控制DPU,47、48、49号DPU分别是锅炉侧、汽机侧和电气侧SDPU。由于采用了虚拟DCS技术，原DCS的MMI软件功能保持不变，因此当所有DPU都进入仿真状态并下装运行之后，仿真系统便进入运行状态，用户就可以正常操作DCS。
    基于DCS的分散式仿真机系统接收操作员从虚拟DCS上发出的各种操作指令。然后，通过数学模型计算出被控设备应有的动态特性作为仿真结果，同时将虚拟DCS需要的数据以测点的形式广播到数据网络上。虚拟DCS接收到这些数据后，再产生控制指令返回到过程仿真系统，从而实现了仿真支撑系统与虚拟DCS的无缝连接。
    具体来说，操作员在MMI站上操作各种软操作器，虚拟DCS中的仿真控制DPU接收这些操作器信号，发出指令并送到实时全局数据网络。在现<