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1、化工自动化及仪表,2009,36(5):92～95研究与应用ControlandInstrumentsinChemicalIndustry基于Matlab和DCS的半实物仿真系统平台设计开发任丽丽,陈爱军,邹玉龙(兰州石化公司自动化研究院,兰州730060)摘要:针对生产环境易燃易爆的石油化工行业,首次提出新思路开发仿真系统平台。DeltaVDCS具有很好的模块化组态及图形界面功能,Matlab/Simulink是功能强大的建模仿真工具,HoneywellPHD为丰富的应用软件及数据接口软件。充分利用三者优势,可便捷迅速的开发仿真平台。应用Matlab/Simulink
2、建立过程动态模型,通过S函数编写PHD接口程序,经Matlab的Real2timeWorkshop将模型文件编译成可执行文件,与DCS实现交互。通过一常规控制试验,结果表明仿真系统三个模块的嵌入式功能非常可靠,验证了仿真平台的可行性和实用性。关键词:Matlab/Simulink;PHD;Real2timeWorkshop;S函数;DeltaVDCS;PID中图分类号:TP273文献标识码:A文章编号:100023932(2009)05200922041引言口采用HoneywellPHD实时数据库。利用DCS系统对于生产环境易燃易爆的石油化工行业,由于和Matlab/S
3、imulink过程模型组建DCS仿真系统,既工业过程的高度非线性、过程强耦合性、固有的大时解决了实验室的DCS缺少实际控制对象的问题,而滞性、以及操作的连续安全性要求,新技术研究和员且可以利用DCS强大的模块化组态功能进行过程工培训不可能在实际生产装置中进行。因此,建立对象的控制方案的设计和改进,这就像将一个个化[1,2]一套系统的生产过程的仿真平台来进行新技术理论工装置搬进了实验室一样。的研究和实践是一种非常有效的手段。员工可以在2仿真系统平台设计仿真平台上进行工厂生产系统的仿真操作,满足技系统平台数据接口采用PHD实时数据库,其为术人才培养,也可以根据自己的需要进行
4、多种生产丰富的应用软件和数据接口软件,具有强大和完善操作环境的模拟研究,为新技术研究建立良好的研的历史数据管理能力,可在线存储工艺过程点的长3发环境。时间数据,用户既可浏览系统当前也可回顾过去的兰州石化公司目前使用最多的DCS系统是运行情况,最值得一提的是其可结合MES、ERP系EmersonDeltaV系统,基于此,首次提出采用Matlab/统,采集相应数据进行统计分析。仿真系统平台框Simulink结合DeltaVDCS,进行半线式仿真系统的架及数据接口如图1、2所示。设计与开发,仿真结果显示,仿真软件能够完全脱离Matlab/Simulink环境运行。仿真系统平台
5、由三个模块组成:过程模型由Matlab/Simulink来创建,控制图1仿真系统平台框架图器采用DCS系统控制器,模型与控制器间的数据接图2三个模块间交互传递的数据接口图[5,6]仿真系统平台的设计采用了众多理论和技术:本、Matlab7.0工程计算语言、VisualC++610编[3][3](1)理论:化工流程模拟、古典控制理论、程、HoneywellPHD实时数据库。[4]现代控制理论等。(2)技术:DCS系统采用EmersonDeltaV9.3版3收稿日期:2009208227(修改稿)第5期任丽丽等.基于Matlab和DCS的半实物仿真系统平台设计开发·93·2
6、.1仿真平台模块功能data:ISTATphd_putdata(TAGNOtagno,[char3(1)DCS控制系统一般由工程师站(ES站)、操time2stamp],inttformat,CONFconf,void3databuf,作员站(OP站)、应用站(App站)组成。OP站的功intdatalen,[char3units])。能是进行组态设计控制方案,应用站是作为OPC的2.2仿真平台网络结构服务器。PHDManager通过OPCClient客户端软件DletaV系统操作站、应用站及工程师站与DCS读取OPCServer中的数据,并存储为数据库文件。控制器之间
7、构成局域网,由DelaV系统控制器统一可以说PHD数据库与DCS仿真系统之间的数据传分配网线进行连接。应用站与Matlab模型机需与递采用OPC协议。外网相连,实现与PHD数据库之间的通讯。仿真系(2)DeltaV控制器计算所得的输出值u通过统平台网络结构如图3所示。OPC接口协议写入PHD实时数据库后,PHDManag2er及Matlab仿真模型模块利用彼此的接口协议,将控制器的输出值传递给仿真模型模块的输入端口,从而计算出模型的过程值y。完成该项功能,需要做以下工作:a.在DCSControlStudio中进行OutputParams
