基于BLINK的DCS控制系統(tǒng)仿真

　　在電力行業(yè)，為提高火電機(jī)組運(yùn)行人員的操作水平及業(yè)務(wù)素質(zhì)，利用仿真機(jī)進(jìn)行培訓(xùn)、考核是1個(gè)行之有效的方法?，F(xiàn)今大多數(shù)機(jī)組都采用DCS控制系統(tǒng)，對(duì)機(jī)組的調(diào)整操作主要是基于操作員站。火電機(jī)組仿真模型按生產(chǎn)流程劃分為鍋爐設(shè)備、汽機(jī)設(shè)備、發(fā)電機(jī)設(shè)備和控制系統(tǒng)4塊。本文討論DCS控制系統(tǒng)采用BLINK軟件的仿真方法。

　　DCS仿真系統(tǒng)是將真實(shí)DCS在非DCS的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中重現(xiàn)（純軟件），不會(huì)涉及到底層硬件，完全可以運(yùn)行在普通的PC環(huán)境中。基于這種與硬件無(wú)關(guān)的特性，仿真系統(tǒng)可應(yīng)用于操作人員的培訓(xùn)和前期的工程調(diào)試。

　　DCS控制系統(tǒng)仿真分兩種：

　　一種是簡(jiǎn)易仿真，即通過(guò)各廠(chǎng)家的仿真軟件包實(shí)現(xiàn)流程圖與程序的動(dòng)態(tài)仿真。

　　優(yōu)點(diǎn)：程序處理和界面操作上與實(shí)際生產(chǎn)相同，所需軟硬件簡(jiǎn)單，一次性投資成本低。

　　缺點(diǎn)：各回路沒(méi)有同實(shí)際工況相同的數(shù)據(jù)源，至多能做到根據(jù)輸出值反推出假輸入信號(hào)作為輸入值值。

　　系統(tǒng)組成：各廠(chǎng)家略有不同，通常軟件僅需一個(gè)仿真軟件包，硬件上有的廠(chǎng)家只需要一臺(tái)PC機(jī)就可以模擬多臺(tái)控制器與操作站，有的廠(chǎng)家需要多臺(tái)PC來(lái)模擬多個(gè)控制器與操作站。

　　總結(jié)：僅用于操作工熟悉DCS系統(tǒng)的操作方法，投資成本低。

　　另一種是工藝仿真，通常叫操作員培訓(xùn)系統(tǒng)（OTS），與第一種仿真的最大區(qū)別是為仿真系統(tǒng)引入了與實(shí)際工況完全相同的工廠(chǎng)生產(chǎn)模型。

　　優(yōu)點(diǎn)：根據(jù)與實(shí)際工況相同的工廠(chǎng)生產(chǎn)模型的輸入，操作工做出相應(yīng)操作，OTS可以根據(jù)與實(shí)際工廠(chǎng)運(yùn)行相同的運(yùn)行特性，改變內(nèi)部的壓力數(shù)據(jù)或溫度數(shù)據(jù)等，從而模擬出工廠(chǎng)生產(chǎn)設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行整體環(huán)境。

　　缺點(diǎn)：投資成本高，一套OTS系統(tǒng)的投資額通常是上百萬(wàn)甚至更高。仿真效果取決于模型軟件，為了使仿真效果盡量與實(shí)際相符需要調(diào)試周期。系統(tǒng)構(gòu)成復(fù)雜。

　　系統(tǒng)組成：各廠(chǎng)家略有不同，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)需一個(gè)工藝裝置模型軟件包（可能是非DCS廠(chǎng)家所提供），OPC接口軟件，DCS廠(chǎng)家的仿真軟件包，工程師軟件包，操作站軟件包等，硬件上基本組成為工藝裝置站，OPC站，仿真工程師站，仿真操作站，仿真現(xiàn)場(chǎng)控制站等5臺(tái)PC。

　　總結(jié)：投資成本與技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)高，但可對(duì)工廠(chǎng)生產(chǎn)的日常工況以及緊急危險(xiǎn)工況進(jìn)行反復(fù)培訓(xùn)。 兩種仿真的組態(tài)都與在實(shí)際工程師站的組態(tài)方法相同，但通常將真正的項(xiàng)目組態(tài)直接導(dǎo)入即可，無(wú)需單獨(dú)做仿真組態(tài)。

　　BLINK仿真支撐軟件簡(jiǎn)介

　　BLINK是運(yùn)行于WINDOWS2000/XP下，集模型開(kāi)發(fā)、調(diào)試及運(yùn)行于一體的仿真機(jī)開(kāi)發(fā)支撐系統(tǒng)。可應(yīng)用于不同容量的火電機(jī)組、電網(wǎng)、變電站、核電、水電、石油、化工、航空航天及車(chē)輛船舶等工業(yè)過(guò)程或系統(tǒng)的仿真開(kāi)發(fā)。

　　BLINK的建模思想

　　BLINK采用模塊搭接的方式建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，即模塊化建模。BLINK認(rèn)為，1個(gè)系統(tǒng)或生產(chǎn)過(guò)程是由許多設(shè)備和功能單元按一定的要求有機(jī)連接而組成的。設(shè)備、功能單元之間通過(guò)相互交換物理量來(lái)完成系統(tǒng)特定的功能。系統(tǒng)龐大而復(fù)雜，但組成系統(tǒng)的設(shè)備和功能單元卻相對(duì)簡(jiǎn)單。這樣，建立相對(duì)簡(jiǎn)單的設(shè)備和功能單元的數(shù)學(xué)模型比建立龐大而復(fù)雜的系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型容易得多。

　　模擬設(shè)備或功能單元特性和功能的數(shù)學(xué)模型稱(chēng)為算法，由輸入、輸出、系數(shù)和計(jì)算機(jī)程序代碼組成。模塊是通過(guò)引用算法而生成的仿真實(shí)體，它與所仿真系統(tǒng)的設(shè)備、功能單元一一對(duì)應(yīng)。模塊的輸入、輸出、系數(shù)與所引用的算法是一致的。輸入、輸出是模塊之間連接的接口。按照實(shí)際被仿真系統(tǒng)的組成，將模塊通過(guò)輸入、輸出接口互相連接就形成了仿真模型

　　BLINK的培訓(xùn)功能

　　快照、回退、重演

　　可自動(dòng)或手動(dòng)將模型運(yùn)行的瞬間狀態(tài)保存下來(lái)（快照），在任何時(shí)候可將快照保存的狀態(tài)重新裝入，使模型回到快照時(shí)的狀態(tài)（回退）。使用快照和回退可以重復(fù)培訓(xùn)系統(tǒng)過(guò)程的某個(gè)階段。當(dāng)回退到先前保存的某一快照狀態(tài)后，啟動(dòng)重演，支撐系統(tǒng)將自動(dòng)演示快照狀態(tài)以后仿真系統(tǒng)所經(jīng)歷的過(guò)程。通過(guò)重演查找操作過(guò)程的錯(cuò)誤或缺點(diǎn)。

　　故障、超控

　　操作員仿真培訓(xùn)，其基本任務(wù)之一就是通過(guò)大量的模擬故障培訓(xùn)操作員的故障判斷和處理能力。故障設(shè)置是培訓(xùn)仿真機(jī)的必備功能。BLINK可設(shè)置單個(gè)故障，也可設(shè)置成組故障。超控是在不改變模型輸出的情況下，強(qiáng)制使界面輸出、儀表指示、信號(hào)與模型狀態(tài)相異。用來(lái)培訓(xùn)受訓(xùn)學(xué)員區(qū)別設(shè)備故障與儀表、傳感器、信號(hào)系統(tǒng)故障。

　　自動(dòng)教案

　　按照仿真培訓(xùn)科目，將初始狀態(tài)、設(shè)置的故障、超控依時(shí)間順序列出，形成教案。BLINK裝入教案后，仿真系統(tǒng)將自動(dòng)由教案控制運(yùn)行，減輕仿真機(jī)教練的勞動(dòng)。

　　自動(dòng)評(píng)分

　　提供按過(guò)程量越限、數(shù)字量報(bào)警的評(píng)分機(jī)制。按要求編制評(píng)分規(guī)則，BLINK自動(dòng)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)給出操作成績(jī)。

　　BLINK仿真支撐系統(tǒng)的特點(diǎn)

　　a。集模型開(kāi)發(fā)、調(diào)試、運(yùn)行于一體，是1個(gè)集成度較高的仿真開(kāi)發(fā)與運(yùn)行支撐系統(tǒng)。

　　b。對(duì)運(yùn)行環(huán)境要求不高，一般微機(jī)即可勝任。仿真機(jī)系統(tǒng)造價(jià)低。

　　c。支持在線(xiàn)、離線(xiàn)2種建模方式。便于多人同時(shí)開(kāi)發(fā)。

　　d。算法庫(kù)為標(biāo)準(zhǔn)的Windows動(dòng)態(tài)連接庫(kù)方式，便于算法的開(kāi)發(fā)、維護(hù)、擴(kuò)充。

　　e。采用多線(xiàn)程技術(shù)分別管理模型運(yùn)行、通訊等任務(wù)。運(yùn)行效率高，機(jī)器負(fù)載低。

　　f。通訊配置靈活，系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)數(shù)目無(wú)限制。