利用常规DCS实现的热控仿真系统

摘 要：目前仿真机都是以各个电厂现有的DCS系统作为主要的依托，独立出来的一套系统。仿真机画面不仅仅与电厂DCS画面一致，同时也和操作界面保持一致。利用常规DCS实现的热控仿真系统得到越来越多的应用，该文分析DCS的组成和功能以及在热控仿真系统中的应用，并分析其应用注意事项及安全保障设施。

关键词：常规DCS 热控 仿真技术

中图分类号：TP273.5 文献标识码：A 文章编号：1674-098x（2013）04（b）-0067-01

分散控制系统（DCS）实质是计算机技术对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的一种新型控制技术。它是由计算机技术、信号处理技术、测量控制技术、通信网络技术、人机接口技术相互发展渗透而产生的，对生产过程进行控制、监视、管理和决策的技术手段。DCS系统结合了分散的仪表控制系统和集中式计算机控制系统的优点，有广泛的应用。

仿真就是通过建立实际系统模型并利用所建模型对实际系统进行实验研究的过程。随着各行业的发展，仿真技术应用范围逐渐扩大，在常见的工程企业及一些非工程企业都得到很好的应用，逐渐成为任何复杂系统，特别是高技术产业不可缺少的分析、研究、设计、评价、决策和训练的重要手段。仿真是一种人为的试验手段，当系统无法通过建立数学模型求解时，仿真技术能有效地来处理。仿真实验不是依据实际环境，而是作为实际系统映象的系统模型以及相应的“人造”环境下进行的，可以比较真实地描述系统的运行、演变及其发展过程。

目前仿真机都是以各个电厂现有的DCS系统作为主要的依托，独立出来的一套系统。仿真机画面不仅仅与电厂DCS画面一致，同时也和操作界面保持一致。可以通过自己独立的软件系统模拟出实际现场的各个工况。下面笔者主要根据本公司在仿真系统的安装以及使用方面的经验做出如下总结。

首先，仿真系统的组成；公司的仿真系统主要是由两大部分组成：硬件环境和软件部分。安徽皖能合肥发电有限责任公司600MW燃煤机组仿真系统参考集控室配置的硬件组成主要是由18台电脑组成，教练员站配置2台电脑，东西教室各配8台学员机并分别配置2台投影仪，可以任意切换显示每台电脑的画面。公司使用的软件部分由北京四方继保自动化股份有限公司提供，主要有通用仿真平台CyberSim，和画面软件CyberControl。每台电脑上都有一个加密狗，是软件运行的先决条件。除此之外，和仿真系统相关的内容还包括汽机、锅炉、电气系统3个主要的部分。

其次，仿真系统功能描述；安徽皖能合肥发电有限责任公司600 MW燃煤机组仿真系统控制逻辑由电厂最新逻辑翻译过来，DCS上各个设备的操作情况与现场都保持了一致。就地系统根据现场的设备情况，特别是电气的开关通过现场拍照，与现场基本一致。仿真系统可以保存近200个工况，具有抽点回退，故障处理，模块加速，重演等各个工况，足够满足现场各种培训要求。

第三，仿真系统的评分考核系统软件；评分考核系统主要由试题管理、考试管理以及学员客户端等部分构成。

其一，试题管理功能；该系统能够方便地进行试题构建。每道试题都能输入及显示其评分标准、质量要求以及标准答案、现象等。可以对每道试题构置复杂的评分规则，一个复杂的规则是由一些最简单的规则组合而成的，如与规则、或规则、非规则、条件规则、顺序规则等，构置试题时可以对每个规则设定其评分标准，计算机依据这些规则实现自动评分，评分之后可以显示每一项操作的得分情况。由于试题构置中评分规则建立的复杂性，该系统还设计了试题实例化功能，即可以依据类似的已构置好的试题生成新的试题。

其二，考试管理功能；该系统的考试管理包括教练员使用的考试管理程序以及学员端考试程序，学员端考试程序主要实现考试时间、试题信息、操作记录等信息查看功能，以及文字编辑、接收试卷、交卷等操作功能。教练员使用的考试管理程序则主要实现试题信息查看、试题分发、学员监视、考试结果管理等功能。仿真系统可以设置为培训状态或考核状态，在培训状态下学员端考试程序可以显示试卷的详细信息，包括评分标准、质量要求、标准答案等，而在考核状态下则只能查看试卷题目以及试卷描述等简单信息。学员在对仿真机操作过程中，可以随时查看自己已进行了所有操作，对于需要用文字进行回答或补充时可以通过学员端考试程序的编辑备注功能实现，这样教练员在考试管理程序中可以查看到各学员的文字信息。

教练员可以利用考试管理程序实现对试题查看、试题分发、学员监视、考试结果管理等，可以给每个学员分发不同或相同的试题，可以监视到学员是否已经登录、接收到试题、交卷等状态信息。可以查看每个学员的操作过程，并与试题标准答案进行对比，实现人工评分或查看计算机自动评分过程及结果。

其三，学员客户端；学员客户端双击《考核系统学员考试端》按钮，进入考生客户端程序界面。在该界面上可以查看试卷信息、考试剩余时间、编辑备注、主动交卷、查看所作操作等。当仿真系统设置为考核状态时，试卷信息只显示标题以及描述，否则试卷信息将显示该试卷所有信息。

第四，通用仿真平台CyberSim的概述；CyberSim图模库一体化通用仿真支撑平台是由四方电气（集团）有限公司专门针对电站仿真系统开发的一套模型侧建模平台。CyberSim图模库一体化通用仿真支撑平台主要由模型侧建模系统、CyberControl组态软件（HMI）两部分组成，其中模型侧建模系统由图模系统PGiss和电力动态图形系统组成。电力动态图形系统用于建立以电气一次系统接线图为基础的电气一次系统建模，除电气一次系统建模外的锅炉、汽机、热控、电气二次系统模型都由图模系统PGiss完成。其与CyberControl组态软件、通讯软件共同构建电站仿真培训系统。

确保DCS系统的可靠性，进行严格的质量管理是关键，其中主要的是提高系统的硬件水平，确保硬件的安全可靠。采取严格的故障后备用系统可以有效的在故障发生时，能够使系统继续运行。像电源系统，一般采用两台电源设备互为备用最好，一台出现故障后备用机能够无忧切换，提高电源的可靠性。另外，DCS电源系统（UPS、电源柜等）在现场安装时要安装在满足无尘、无振动、防腐等要求的电子设备间内，同时安装完毕通电前把电缆孔封堵，以防泄漏蒸汽从电缆孔进入电源系统造成电源短路。

DCS系统必须具有额外备用的控制装置，这些备用装置多是采用冗余的方式进行设置的一些自动的后备设施。备用的装置对于DCS系统是必须的，这些备用设备可以起到有效的保护作用，避免事故的发生。

参考文献

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