仿真机系统简介

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1、仿真机系统简介主要内容仿真机基本概念仿真机系统基本结构仿真机基本功能仿真机建模一、仿真机基本概念1、主要技术术语模型：对真实世界过程、概念或系统的结构、行为等某些方面的特征的理想近似表述。物理模型：用物理相似的方法建立的模型。数学模型：用数学符号和关系式表达的模型。仿真：建立物理和/或数学模型，使其与真实世界过程、概念或系统（仿真对象）在相同受控输入下的特定的特性是相像的。物理仿真：使用物理模型进行仿真对象的仿真。例如：飞机模型风洞实验仿真。数学仿真：使用数学运算工具（计算机）和数学模型进行仿真对象的仿真。实时仿真：仿真过程中，在任一实际时间段内表达了仿真对

2、象相同时间段的特性。2、仿真技术应用领域、用途及分类应用领域：工业领域科技领域航空、航天领域用途：用于研究、设计、分析用于教育、培训、训练分类：按实现方式分：数字仿真/模拟仿真按仿真范围分：全范围仿真/部分过程仿真按实时性分：实时仿真/非实时仿真按用途分：分析、研究型仿真/培训、训练、教学型仿真3、火电机组仿真机以火电厂发电机组为仿真对象的仿真类型：数字仿真、全范围仿真（自燃料制备至主变出口）、实时仿真、培训及分析研究型仿真仿真内容：机组主控室环境机组主控室运行人员监控涉及的电厂设备和系统机组主控室运行人员在启停、故障处理中涉及的操作和显示仿真机组的正常、异

3、常和故障工况（仿真机特有功能）用途：火电机组运行人员技术培训机组运行方式研究控制系统分析和研究返回二、仿真机基本结构1、仿真对象研究仿真机应该首先对仿真对象有所了解，因为火电机组仿真机是以火电厂发电机组为仿真对象，所以下面简要介绍火电厂的发电机组。火电厂发电的具体原理不再详细说明，主要介绍电厂的控制系统。电厂主控室运行人员的任务就是使用分散控制系统（DCS）对发电生产过程进行控制，具体过程如下图：DCS操作员站DCS操作员站DCS工程师站...DPU发电机组现场设备(机/炉/电)卡件广播广播广播DCS上位DCS下位发指令、组态发指令发指令现场DI/AIDO/

4、AODI/AIDO/AO由上图可知，控制系统由现场设备(被控对象)和DCS系统组成，两者之间通过卡件连接，DCS系统又可分为上位和下位两部分。要实现火电机组仿真机的仿真内容（前述），对现场设备和DCS系统都要进行仿真，下面分别进行介绍。现场设备现场设备即系统的被控对象，在现场设有各种测点（温度、压力、差压、电流、电压…）测出信号值，再经过放大、变送等环节后送入控制系统中。卡件实现现场和DCS系统之间的通信，将现场测量信号送入DCS系统，将DCS系统的控制指令传回现场。每个卡件有不同的通道，可传送很多信号。DCS系统简介下位—DPU。内部装有控制算法的程序，D

5、CS上位进行控制时要调用DPU内的算法进行运算。所谓“分散控制系统”的分散是指现场信号分站送入DCS系统，每个站一个DPU，只处理一部分信号。每个DPU传送DI、DO、AI、AO四类数据，使用四个卡件，每个卡件和该DPU间传送一类数据。DPU的功能是运算和传递数据。DPU将接收到的现场信号（DI、AI）传递给DCS上位进行控制，DCS上位进行控制需要调用DPU内的算法进行运算，DPU运算完后又将控制指令（DO、AO）通过卡件传递回现场实现控制，这样实现了闭环控制。上位—安装运行DCS上位程序。功能是接收DPU传送的数据并进行控制。操作员模式和工程师模式是两种

6、工作模式，它们对DCS系统功能的使用权限不同。操作员站只能对监控画面进行操作，即接收DPU传送的数据后使用工程师站的控制逻辑进行控制，对DPU发控制指令。工程师站除了可对监控画面进行操作外，还可以进行系统组态—画面组态、控制逻辑组态和系统数据库组态，改变控制逻辑组态后要进行编译然后下装到DPU中才能起作用。另外，工程师上还能实现趋势显示、事故追忆等DCS系统的功能。通信现场信号到卡件，卡件到DPU之间是通过光缆、光纤等传输工具进行通信。DCS向DPU下发指令是通过TCP协议，工程师站和每个操作员站都可以向DPU下发指令。DPU向DCS站传送数据是通过UDP广

7、播通信，DPU可将数据广播给DCS工程师站及所有的操作员站。DCS系统的具体网络结构略。２、仿真机结构针对上述仿真对象，火电机组仿真机的具体结构如下图：虚拟DCS操作员站虚拟DCS操作员站虚拟DCS工程师站...模型通信程序广播广播广播虚拟DCS上位虚拟DCS下位发指令、组态发指令发指令VDPU共享内存广播模型站广播共享内存虚拟现场上图的仿真机系统对仿真对象中的每一部分都进行了仿真。包括现场设备、DCS系统、卡件以及系统的通信，下面分别介绍对每一部分的仿真。虚拟现场对现场设备的模拟是通过在仿真支撑系统上搭建火电厂的模型（机／炉／电）来实现的，现场测点经检测变

8、送后的信号相当于模型中相应模块的输出。建模工作就是如