基于虚拟DPU的热工控制实验系统研究

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1、第25卷第11期电力科学与工程Vot．25，No．11622009年11月ElectricPowerScienceandEngineeringNov．，2009基于虚拟DPU的热工控制实验系统研究王秀霞，马进，刘伟，刘芳兵(华北电力大学控制科学与工程学院，河北保定071003)摘要：针对热工生产的实际需求，分析了3种仿真技术的特点，开发了基于虚拟DPU的热工控制实验系统。介绍了本系统的系统组成、实现方法和实际应用。该系统实现了实现电厂DCS控制逻辑和控制策略的全仿真。该系统具有丰富的I／O接口、灵活的执行方式，为热工调试人员和电厂操作人员提供了研究手段。关键词：仿真；虚拟DPU；电

2、站；热工控制系统中图分类号：TP273文献标识码：A0引言1基于虚拟DPU的热工控制实验系统优点随着火电机组装机容量的不断增大，在电站普根据仿真机中DCS设备和功能的复制方式，仿遍应用的集散控制系统(DCS)功能更加强大和真方式可分为全激励仿真(或称全范围、高逼真度复杂，逻辑保护越来越多。这对电站仿真技术提出仿真)方式、虚拟DPU(分散处理单元)仿真方式更高的要求：(1)生产实际需求。仿真系统不但和模拟仿真方式3种】。传统的仿真系统一般采用模拟仿真方式，由能够对现场操作人员进行培训而且要能够对热工控机、炉、电、控等子系统构成，控制系统模型与设制人员进行组态培训。(2)研究人员的需求

3、。高备模型关联在一起，于是造成修改控制系统组态困校教师和热工研究人员要求能够利用仿真系统进行难，容易产生错误，不能实现对热工人员的培训和DCS的组态验证、研究控制策略，优化控制器参控制系统的分析、研究、测试功能p，而且逻辑只数和运行规程，实现对新的控制、保护算法的研是实现了DCS外观功能的仿真，埘于工程师站的究、开发，例如采用基于神经网络、模糊控制、自组态仿真无能为力。全激励模式保留原有的分散控适应控制、最优控制等先进控制理论的算法在仿真制系统软件和硬件。它接入一个仿真计算机，能够控制系统中进行各种实验，验证其控制效果n。。实现对现场热工人员进行的DCS组态、调试、维(3)热自专业

4、的学生的需求。一套高逼真度的热护等培训，以及对控制系统的分析、研究、测试工控制系统有助于学生对电站实际生产过程、设备等，但其软件和硬件费用很高，一般难以承担。基原理进行更加深刻的认识。此外，计算机技术、通于DCS的激励式仿真机能够很好地弥补此缺点。信技术、网络技术、可视化技术、多媒体技术、虚虚拟DCS(VirtualDistributedControlSystem)拟现实技术、分布处理技术和高性能数据库技术等是相对于在过程工业系统中运行的真实DCS(Real现代信息技术的迅猛发展，为电站DCS仿真技术DCS)而言的。“虚拟DCS”就是将真实DCS在非DCS的计算机系统中以某种形式再

5、现。的更新提供了丰富的实现手段和强有力的支持叫。目前在全激励DCS和全仿真DCS间存在各因此开发一套适用于现场实际、科学研究、教学的种类型的虚拟DCS。文献[9】按照虚拟的类别把热工控制实验系统十分有必要。收稿日期：2009—08—10．作者简介：王秀霞(1965一)，女，华北电力大学控制科学与工程学院工程师第11期王秀霞，等基于虚拟DPU的热工控制实验系统研究63虚拟DCS分为最小配置DPU+真实HMI、最小配(1)仿真支撑管理系统为支撑系统的大脑，实置DPU+仿真HMI、虚拟DPU+真实HMI、虚拟现其他子系统的初始化，协调其他子系统的工作。DPU+虚拟HMI、虚拟DPU+仿真

6、HMI、组态图(2)算法管理为支撑系统提供调用的算法。首虚拟DPU+仿真HMI六类。基于虚拟DPU真实先根据电站设备常规部件、局部过程、基本算术运HMI的全激励式仿真机以其接近激励DCS的逼真算和基本逻辑运算，按照物理机理建立数学模型，度、接近仿真DCS的应用功能和最节省的投资方并用fortran、c++等高级语言编写算法库。编写算面表现出相对的综合优势，成为火电厂仿真机发展法时，根据模型和过程的特点分别定义输入输出系趋势之一””。数。可以把算法库中某一个算法比喻成一个抽象类，只能够继承不能够实例化，把调用算法的模块比喻2系统结构与功能成调用类的继承类。这样，原理近似的设备和热工过

7、程只需修改相应的参数就能满足实际要求。算法为满足生产过程以及教学的要求，开发了以入库后，在支撑系统中定义算法调用规则，包括新OVATION为控制系统的虚拟DPU仿真系统。本建、修改、删除等操作。算法定义如图3所示。系统由OVATION3．0．4虚拟DCS，仿真支撑平台，以及OPC数据服务器3部分组成，如图1所示。：：■=E：址，、j■^b■■E■一一0麓1^：■■n：■=，0L_i_1¨薹i趟醛}绉赋程，硝饱鳓嘲嫩过薯鹜娄蠹荟llj—i曩誊哦避l麓i雌蔫娶嘲l磕jIj