仿真技术的工厂验证方法

1软件仿真

对于功能复杂的大中型功率管理系统来说，其控制的发电机至少5台以上，多电制、分区供电的配电板有几十屏，侧推与重载工程设备很多，被控对象间关联密切，需要模拟的信号很多，物理仿真实现困难，采用软件仿真则能很好地解决这一问题。软件仿真只需1台普通电脑，安装组态软件，并与功率管理系统建立通讯。在组态软件中以画面的形式建立发电机、配电板、用电设备等图形模型，并在图形中设置输入输出人机对话窗口。输入值对应于设备被控后的特征，如发电机的功率值;输出值对应于设备的运行参数，如发电机运行信号，这样就建成了软件仿真设备。仿真验证时，以开关合闸为例，合闸前PMS需检测开关位置(运行参数)，故仿真设备需送出开关位置信号，经逻辑运算后PMS发出合闸命令，仿真设备画面则由分闸状态显示为合闸状态(被控后的特征)，这样，仿真设备就可替代实际设备验证PMS。以软件建立的仿真设备，其数量几乎不受限制，验证操作全部在电脑上完成，反应速度快，图形直观，非常适合于验证大型功率管理系统，并且投资费用少。

2软件仿真的关键技术

PMS基本由信号采集输入、逻辑运算、逻辑输出3部分构成，其中逻辑运算是主体部分，是PMS的功能所在，也是需要验证的对象。保证仿真验证的逻辑运算能直接应用于工程系统，是软件仿真的关键技术。在实际工程系统中，PMS是通过物理输入接口采集发电机、配电板、负载设备的运行参数，如发电功率、电网状态、用电负荷等，经过逻辑运算后，再通过物理输出接口输出指令来控制相应的实际设备。在软件仿真中，仿真设备的运行参数是通过通信接口被功率管理系统采集，经过逻辑运算后，控制指令又以通信的方式输出给被控的仿真设备。两者的区别是输入、输出信号流向不同，实际工程系统的输入输出信号是通过物理接口与实际设备关联，仿真时是通过通讯接口与仿真设备关联，见图1。所以解决信号流向的转换问题，保证逻辑运算部分不受信号流向转换的影响，就能使仿真验证的逻辑运算直接用于工程系统，这点成为软件仿真的关键技术。信号流向的转换实质是接口的切换。要想达到接口切换不影响逻辑运算的目的，则接口不能直接参与逻辑运算，所以可以设中间变量，由中间变量来参与逻辑运算，其原理示意如图2所示。仿真时，接通仿真输入接口，仿真设备的运行参数传递给变量A，由变量A参与逻辑运算，逻辑运算的结果为变量B，变量B经仿真输出接口控制仿真设备。实际工程应用时，接通的是物理接口，但实际设备的输入信号也只与变量A关联，输出信号只与变量B关联，与逻辑运算部分无关。这样，只要在PMS中增加接口转换控制程序，经仿真验证的PMS，就能直接应用于工程系统，工厂仿真验证变为现实。

3仿真的效果

以仿真技术实现PMS的工厂验证后，能取得如下效果:(1)功能正确性达95%以上。(2)系泊实验时间缩短至1～2天。(3)节约燃油、节省人力等达几十万元。按照以上方法，作者以软件仿真的方法实现了多套PMS的工厂验证，并应用于实船。如2011年仿真验证了1套PMS，成功应用于11888m3绞吸式挖泥船上。该船2套主机为一拖三形式，主电网为690V与400V2种电制，另配有辅助发电机和停泊发电机;供电模式共8种，其中7种要求互切，水泵、风机也要求纳入PMS管理。PMS输入输出点数近900点，属于中型PMS。系泊实验过程非常顺利，一天内完成所有供电模式切换与辅机泵组的自动控制，较常规一周以上的系泊实验时间，效率提高数倍。本文来自于《江苏船舶》杂志。江苏船舶杂志简介详见

4结语

以软件建立仿真设备验证PMS，方法简单，投资小，效果好，是设计开发的有力工具，在船舶自动化领域具有广泛的应用前景。

作者：吴道丞 单位：镇江船舶电器有限责任公司