利用常規(guī)DCS實(shí)現(xiàn)的熱控仿真系統(tǒng)

摘 要：目前仿真機(jī)都是以各個(gè)電廠(chǎng)現(xiàn)有的DCS系統(tǒng)作為主要的依托，獨(dú)立出來(lái)的一套系統(tǒng)。仿真機(jī)畫(huà)面不僅僅與電廠(chǎng)DCS畫(huà)面一致，同時(shí)也和操作界面保持一致。利用常規(guī)DCS實(shí)現(xiàn)的熱控仿真系統(tǒng)得到越來(lái)越多的應(yīng)用，該文分析DCS的組成和功能以及在熱控仿真系統(tǒng)中的應(yīng)用，并分析其應(yīng)用注意事項(xiàng)及安全保障設(shè)施。

關(guān)鍵詞：常規(guī)DCS 熱控 仿真技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP273.5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674-098x（2013）04（b）-0067-01

分散控制系統(tǒng)（DCS）實(shí)質(zhì)是計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行集中監(jiān)視、操作、管理和分散控制的一種新型控制技術(shù)。它是由計(jì)算機(jī)技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)、測(cè)量控制技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、人機(jī)接口技術(shù)相互發(fā)展?jié)B透而產(chǎn)生的，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制、監(jiān)視、管理和決策的技術(shù)手段。DCS系統(tǒng)結(jié)合了分散的儀表控制系統(tǒng)和集中式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，有廣泛的應(yīng)用。

仿真就是通過(guò)建立實(shí)際系統(tǒng)模型并利用所建模型對(duì)實(shí)際系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究的過(guò)程。隨著各行業(yè)的發(fā)展，仿真技術(shù)應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)大，在常見(jiàn)的工程企業(yè)及一些非工程企業(yè)都得到很好的應(yīng)用，逐漸成為任何復(fù)雜系統(tǒng)，特別是高技術(shù)產(chǎn)業(yè)不可缺少的分析、研究、設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)、決策和訓(xùn)練的重要手段。仿真是一種人為的試驗(yàn)手段，當(dāng)系統(tǒng)無(wú)法通過(guò)建立數(shù)學(xué)模型求解時(shí)，仿真技術(shù)能有效地來(lái)處理。仿真實(shí)驗(yàn)不是依據(jù)實(shí)際環(huán)境，而是作為實(shí)際系統(tǒng)映象的系統(tǒng)模型以及相應(yīng)的“人造”環(huán)境下進(jìn)行的，可以比較真實(shí)地描述系統(tǒng)的運(yùn)行、演變及其發(fā)展過(guò)程。

目前仿真機(jī)都是以各個(gè)電廠(chǎng)現(xiàn)有的DCS系統(tǒng)作為主要的依托，獨(dú)立出來(lái)的一套系統(tǒng)。仿真機(jī)畫(huà)面不僅僅與電廠(chǎng)DCS畫(huà)面一致，同時(shí)也和操作界面保持一致?？梢酝ㄟ^(guò)自己獨(dú)立的軟件系統(tǒng)模擬出實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)的各個(gè)工況。下面筆者主要根據(jù)本公司在仿真系統(tǒng)的安裝以及使用方面的經(jīng)驗(yàn)做出如下總結(jié)。

首先，仿真系統(tǒng)的組成；公司的仿真系統(tǒng)主要是由兩大部分組成：硬件環(huán)境和軟件部分。安徽皖能合肥發(fā)電有限責(zé)任公司600MW燃煤機(jī)組仿真系統(tǒng)參考集控室配置的硬件組成主要是由18臺(tái)電腦組成，教練員站配置2臺(tái)電腦，東西教室各配8臺(tái)學(xué)員機(jī)并分別配置2臺(tái)投影儀，可以任意切換顯示每臺(tái)電腦的畫(huà)面。公司使用的軟件部分由北京四方繼保自動(dòng)化股份有限公司提供，主要有通用仿真平臺(tái)CyberSim，和畫(huà)面軟件CyberControl。每臺(tái)電腦上都有一個(gè)加密狗，是軟件運(yùn)行的先決條件。除此之外，和仿真系統(tǒng)相關(guān)的內(nèi)容還包括汽機(jī)、鍋爐、電氣系統(tǒng)3個(gè)主要的部分。

其次，仿真系統(tǒng)功能描述；安徽皖能合肥發(fā)電有限責(zé)任公司600 MW燃煤機(jī)組仿真系統(tǒng)控制邏輯由電廠(chǎng)最新邏輯翻譯過(guò)來(lái)，DCS上各個(gè)設(shè)備的操作情況與現(xiàn)場(chǎng)都保持了一致。就地系統(tǒng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備情況，特別是電氣的開(kāi)關(guān)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)拍照，與現(xiàn)場(chǎng)基本一致。仿真系統(tǒng)可以保存近200個(gè)工況，具有抽點(diǎn)回退，故障處理，模塊加速，重演等各個(gè)工況，足夠滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)各種培訓(xùn)要求。

第三，仿真系統(tǒng)的評(píng)分考核系統(tǒng)軟件；評(píng)分考核系統(tǒng)主要由試題管理、考試管理以及學(xué)員客戶(hù)端等部分構(gòu)成。

其一，試題管理功能；該系統(tǒng)能夠方便地進(jìn)行試題構(gòu)建。每道試題都能輸入及顯示其評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)量要求以及標(biāo)準(zhǔn)答案、現(xiàn)象等?？梢詫?duì)每道試題構(gòu)置復(fù)雜的評(píng)分規(guī)則，一個(gè)復(fù)雜的規(guī)則是由一些最簡(jiǎn)單的規(guī)則組合而成的，如與規(guī)則、或規(guī)則、非規(guī)則、條件規(guī)則、順序規(guī)則等，構(gòu)置試題時(shí)可以對(duì)每個(gè)規(guī)則設(shè)定其評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算機(jī)依據(jù)這些規(guī)則實(shí)現(xiàn)自動(dòng)評(píng)分，評(píng)分之后可以顯示每一項(xiàng)操作的得分情況。由于試題構(gòu)置中評(píng)分規(guī)則建立的復(fù)雜性，該系統(tǒng)還設(shè)計(jì)了試題實(shí)例化功能，即可以依據(jù)類(lèi)似的已構(gòu)置好的試題生成新的試題。

其二，考試管理功能；該系統(tǒng)的考試管理包括教練員使用的考試管理程序以及學(xué)員端考試程序，學(xué)員端考試程序主要實(shí)現(xiàn)考試時(shí)間、試題信息、操作記錄等信息查看功能，以及文字編輯、接收試卷、交卷等操作功能。教練員使用的考試管理程序則主要實(shí)現(xiàn)試題信息查看、試題分發(fā)、學(xué)員監(jiān)視、考試結(jié)果管理等功能。仿真系統(tǒng)可以設(shè)置為培訓(xùn)狀態(tài)或考核狀態(tài)，在培訓(xùn)狀態(tài)下學(xué)員端考試程序可以顯示試卷的詳細(xì)信息，包括評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)量要求、標(biāo)準(zhǔn)答案等，而在考核狀態(tài)下則只能查看試卷題目以及試卷描述等簡(jiǎn)單信息。學(xué)員在對(duì)仿真機(jī)操作過(guò)程中，可以隨時(shí)查看自己已進(jìn)行了所有操作，對(duì)于需要用文字進(jìn)行回答或補(bǔ)充時(shí)可以通過(guò)學(xué)員端考試程序的編輯備注功能實(shí)現(xiàn)，這樣教練員在考試管理程序中可以查看到各學(xué)員的文字信息。

教練員可以利用考試管理程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)試題查看、試題分發(fā)、學(xué)員監(jiān)視、考試結(jié)果管理等，可以給每個(gè)學(xué)員分發(fā)不同或相同的試題，可以監(jiān)視到學(xué)員是否已經(jīng)登錄、接收到試題、交卷等狀態(tài)信息?？梢圆榭疵總€(gè)學(xué)員的操作過(guò)程，并與試題標(biāo)準(zhǔn)答案進(jìn)行對(duì)比，實(shí)現(xiàn)人工評(píng)分或查看計(jì)算機(jī)自動(dòng)評(píng)分過(guò)程及結(jié)果。

其三，學(xué)員客戶(hù)端；學(xué)員客戶(hù)端雙擊《考核系統(tǒng)學(xué)員考試端》按鈕，進(jìn)入考生客戶(hù)端程序界面。在該界面上可以查看試卷信息、考試剩余時(shí)間、編輯備注、主動(dòng)交卷、查看所作操作等。當(dāng)仿真系統(tǒng)設(shè)置為考核狀態(tài)時(shí)，試卷信息只顯示標(biāo)題以及描述，否則試卷信息將顯示該試卷所有信息。

第四，通用仿真平臺(tái)CyberSim的概述；CyberSim圖模庫(kù)一體化通用仿真支撐平臺(tái)是由四方電氣（集團(tuán)）有限公司專(zhuān)門(mén)針對(duì)電站仿真系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的一套模型側(cè)建模平臺(tái)。CyberSim圖模庫(kù)一體化通用仿真支撐平臺(tái)主要由模型側(cè)建模系統(tǒng)、CyberControl組態(tài)軟件（HMI）兩部分組成，其中模型側(cè)建模系統(tǒng)由圖模系統(tǒng)PGiss和電力動(dòng)態(tài)圖形系統(tǒng)組成。電力動(dòng)態(tài)圖形系統(tǒng)用于建立以電氣一次系統(tǒng)接線(xiàn)圖為基礎(chǔ)的電氣一次系統(tǒng)建模，除電氣一次系統(tǒng)建模外的鍋爐、汽機(jī)、熱控、電氣二次系統(tǒng)模型都由圖模系統(tǒng)PGiss完成。其與CyberControl組態(tài)軟件、通訊軟件共同構(gòu)建電站仿真培訓(xùn)系統(tǒng)。

確保DCS系統(tǒng)的可靠性，進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量管理是關(guān)鍵，其中主要的是提高系統(tǒng)的硬件水平，確保硬件的安全可靠。采取嚴(yán)格的故障后備用系統(tǒng)可以有效的在故障發(fā)生時(shí)，能夠使系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)行。像電源系統(tǒng)，一般采用兩臺(tái)電源設(shè)備互為備用最好，一臺(tái)出現(xiàn)故障后備用機(jī)能夠無(wú)憂(yōu)切換，提高電源的可靠性。另外，DCS電源系統(tǒng)（UPS、電源柜等）在現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)要安裝在滿(mǎn)足無(wú)塵、無(wú)振動(dòng)、防腐等要求的電子設(shè)備間內(nèi)，同時(shí)安裝完畢通電前把電纜孔封堵，以防泄漏蒸汽從電纜孔進(jìn)入電源系統(tǒng)造成電源短路。

DCS系統(tǒng)必須具有額外備用的控制裝置，這些備用裝置多是采用冗余的方式進(jìn)行設(shè)置的一些自動(dòng)的后備設(shè)施。備用的裝置對(duì)于DCS系統(tǒng)是必須的，這些備用設(shè)備可以起到有效的保護(hù)作用，避免事故的發(fā)生。

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