虚拟DCS仿真系统及其仿真方法技术方案

本发明专利技术公开虚拟DCS仿真系统及其仿真方法，其中虚拟DCS仿真系统包括：一DCS控制系统，所述DCS控制系统包括画面监控模块和组态模块，所述画面监控模块用于终端操作以及画面监测，所述组态模块提供实现仿真功能的组态配置环境，一控制虚拟控制器集群，所述控制虚拟控制器集群与DCS控制系统相互连通，还包括一仿真虚拟控制器集群，所述仿真虚拟控制器集群在组态配置环境下，构建不同物理设备模型及过程模型。还包括一仿真平台，所述仿真平台统一调度、管理控制虚拟控制器集群以及仿真虚拟控制器集群。本发明专利技术真实再现机组特性，给受训人员带来直观的培训感受，提高培训效果。

【技术实现步骤摘要】
虚拟DCS仿真系统及其仿真方法
本专利技术涉及虚拟DCS仿真系统及其仿真方法，具体应用于发电领域。
技术介绍
仿真系统(又称仿真机)是利用计算机仿真技术，演示与真实情况相同或相近的发电机组各种运行方式的状态，并可对其进行离线控制，为机组运行值班员和工程技术人员进行培训、研究的计算机系统。 传统仿真系统上DCS控制模型软件一般采取翻译的方式进行仿真开发，即采用一套软件，将真实DCS的画面、组态等内容重新生成一遍。由于DCS系统有许多不同的产品和型号，因此采用同一套软件进行翻译往往伴随着许多特性、功能、信息的丢失，翻译后的DCS在仿真系统上只能部分实现真实机组DCS的内容，同时其DCS模型的精度也出现了不同程度的下降，这些都降低了仿真系统的整体精度和仿真效果。 由于采取翻译方式对电厂DCS系统进行仿真，往往导致仿真精度与仿真效果先天不足。而且，由于翻译得来的DCS画面、组态等核心功能软件与真实的DCS软件存在不可替代性，而电厂日常工作中，DCS系统的画面、组态存在不断修改、完善和增加功能的情况，导致翻译方式的仿真系统会与电厂实际DCS系统脱节越来越大，培训效果也必然会越来越差。当偏差到一定程度时，仿真系统便失去了仿真的意义。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供虚拟DCS仿真系统及其仿真方法，将整套现场实际机组上运行的DCS的组态、画面、软件复制到仿真系统上，真实再现机组特性，确保了仿真系统上的DCS画面、组态、报警、趋势、操作及软件版本等与现场DCS保持完全的一致；给受训人员带来直观的培训感受，提高培训效果。 为达到上述目的，本专利技术的技术方案如下: 虚拟DCS仿真系统，包括: 一 DCS控制系统，所述DCS控制系统包括画面监控模块和组态模块，所述画面监控模块用于终端操作以及画面监测，所述组态模块提供实现仿真功能的组态配置环境， 一控制虚拟控制器集群，所述控制虚拟控制器集群与DCS控制系统相互连通，所述控制虚拟控制器在组态配置环境下，用于构建仿真系统运行的控制逻辑。 在本专利技术的一个优选实施例中，包括一仿真虚拟控制器集群，所述控制虚拟控制器与仿真虚拟控制器通过虚拟通讯连通。 在本专利技术的一个优选实施例中，所述仿真虚拟控制器集群在组态配置环境下，构建不同物理设备模型及过程模型。 在本专利技术的一个优选实施例中，还包括一仿真平台，所述仿真平台统一调度、管理控制虚拟控制器集群以及仿真虚拟控制器集群。 在本专利技术的一个优选实施例中，还包括一历史数据存储功能模块，该历史数据存储功能模块用于进行历史数据回放及事故分析、反事故演练、控制逻辑的验证。 在本专利技术的一个优选实施例中，所述仿真平台通过软件通讯接口分别连接控制虚拟控制器集群以及仿真虚拟控制器集群。 在本专利技术的一个优选实施例中，所述控制虚拟控制器集群由若干个控制虚拟控制器构成，且每个控制虚拟控制器对应一个特定控制编号； 所述仿真虚拟控制器集群由若干个仿真虚拟控制器构成，且每个仿真虚拟控制器对应一个特定仿真编号。 在本专利技术的一个优选实施例中，所述仿真平台根据需要手动调用不同控制编号的控制虚拟控制器以及不同仿真编号的仿真虚拟控制器。 在本专利技术的一个优选实施例中，所述仿真平台在配置文件中键入不同控制编号的控制虚拟控制器以及不同仿真编号的仿真虚拟控制器，在仿真平台自动运行情况下自动开启对应控制虚拟控制器和仿真虚拟控制器。 虚拟DCS仿真方法，包括以下步骤: 步骤一、进入仿真运行状态后，操作人员点击DCS控制系统的画面中的具体设备，并下达动作指令； 步骤二、动作指令传送到控制虚拟控制器，控制虚拟控制器收到命令后进行逻辑判断，如果符合动作条件，则发出具体设备动作命令；若不符合动作条件，则本次操作指令无效； 步骤三、仿真虚拟控制器中的具体设备模型收到动作指令后，具体设备模型动作后，并向控制虚拟控制器反馈当前状态； 步骤四、控制虚拟控制器检测到具体设备模型动作后，更新数据库信息后，则DCS控制系统读取数据库信息，并在步骤一中的画面予以显示。 在本专利技术的一个优选实施例中，步骤一之前还包括调用虚拟控制器集群的步骤，若虚拟控制器集群第一次运行，则在组态配置环境中分别连接所有控制虚拟控制器和仿真虚拟控制器，读入控制逻辑组态或仿真模型组态，下装运行并写盘保存。 通过上述技术方案，本专利技术的有益效果是: 本专利技术在原有DCS控制系统的基础上实现的，通过控制虚拟控制器的方式运行实际控制器的控制逻辑算法； 通过仿真虚拟控制器的方式用来模拟现场设备——例如锅炉、汽轮机、发电机等设备和系统，以及压力、温度和流量等相关参数； 通过仿真平台对虚拟控制器集群的统一调度和管理，实现了全厂DCS系统的1:1虚拟DCS仿真。 这种虚拟DCS的仿真方式的仿真系统精度高、动态特性好、仿真效果逼真，因此可以真实体现各个系统或设备的相互影响和动态变化，运行人员可以在仿真机上进行学习、训练和考核，提高运行人员的技术水平和心理素质，有效减少判断失误和操作失误，从而为保障实际机组的稳定、安全运行奠定基础。 【附图说明】 为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 图1为本专利技术的硬件实施平台图。 图2为本专利技术的结构原理框图。 图3为本专利技术的工作原理图。 图4为本专利技术的实施例仿真示意图。 【具体实施方式】 为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本专利技术。 参照图1，虚拟DCS仿真系统的硬件实施平台，包括: —教练员站1，教练员站安装DCS控制系统，仿真平台以及虚拟控制器集群；其中虚拟控制器集群包含控制虚拟控制器集群和仿真虚拟控制器集群； 一操作员站2，操作员站安装DCS控制系统，其操作界面以及操作按钮与实际操作现场一致； 还包括一就地站3，提供仿真系统所需就地设备的模拟操作画面和操作按钮， 一多媒体站4，包括投影仪和音箱，多媒体站4模拟现场集控室中的大屏幕显示同时用作声音报警站， 根据实际需要，还包括一工程师站5，所述工程师站通过网络连接教练员站上的控制和仿真虚拟控制器，用于对仿真系统进行调试及修改。 上述教练员站I,操作员站2，就地站3以及多媒体站4和工程师站5，通过星型联接方式全部连接到交换机上，进行数据信号的传递。 从网络设计图可以看出，根据具体使用功能的不同，工作站分为四个部分: 1.操作员站 操作员站CRT上显示包含现场整个DCS控制系统的所有画面，并提供与现场一致的操作方式对操作员进行训练。操作员站的操作画面与现场画面完全相同，具有以下功倉泛: .监视系统内每个模拟量和开关量； .显示并确认报警； .控制设备操作； .建立趋势画面并获取趋势信息； .生成报表； 2.教练员站 教练员站可以对虚拟控制器集群进行管理，它提供一个简便的图形操作界面，通过鼠标点击实现以下功能: .机组启停及实时运行功能； .冻结/解冻功能； 本文档来自技高网...

【技术保护点】
虚拟DCS仿真系统，其特征在于，包括：一DCS控制系统，所述DCS控制系统包括画面监控模块和组态模块，所述画面监控模块用于终端操作以及画面监测，所述组态模块提供实现仿真功能的组态配置环境，一控制虚拟控制器集群，所述控制虚拟控制器集群与DCS控制系统相互连通，所述控制虚拟控制器在组态配置环境下，用于构建仿真系统运行的控制逻辑。

【技术特征摘要】
2013.06.25 CN 201320369020.71.虚拟DCS仿真系统，其特征在于，包括: 一 DCS控制系统，所述DCS控制系统包括画面监控模块和组态模块，所述画面监控模块用于终端操作以及画面监测，所述组态模块提供实现仿真功能的组态配置环境， 一控制虚拟控制器集群，所述控制虚拟控制器集群与DCS控制系统相互连通，所述控制虚拟控制器在组态配置环境下，用于构建仿真系统运行的控制逻辑。2.根据权利要求1所述的虚拟DCS仿真系统，其特征在于:包括一仿真虚拟控制器集群，所述控制虚拟控制器集群与仿真虚拟控制器集群通过虚拟通讯连通。3.根据权利要求2所述的虚拟DCS仿真系统，其特征在于:所述仿真虚拟控制器集群在组态配置环境下，构建不同物理设备模型及过程模型。4.根据权利要求2所述的虚拟DCS仿真系统，其特征在于:还包括一仿真平台，所述仿真平台统一调度、管理控制虚拟控制器集群以及仿真虚拟控制器集群。5.根据权利要求1-4任意一项权利要求所述的虚拟DCS仿真系统，其特征在于:还包括一历史数据存储功能模块，该历史数据存储功能模块用于进行历史数据回放及事故分析、反事故演练、控制逻辑的验证。6.根据权利要求4所述的虚拟DCS仿真系统，其特征在于:所述仿真平台通过软件通讯接口分别连接控制虚拟控制器集群以及仿真虚拟控制器集群。7.根据权利要求1或2或4所述的虚拟DCS仿真系统，其特征在于:所述控制虚拟控制器集群由若干个控制 虚拟控制器构成，且每个控制虚拟控制器对应一个特定控制编号。8.根据权利要求2或4所述的虚拟DCS仿真系统，其特征在于:所述仿真虚拟控制器集群由若干个仿真虚拟控制器构成，且每个仿真虚拟控制器对应一个特定仿真编号。9.根据权利要求4所述的虚拟DCS仿真系统，其特征在于:所述仿真平台根据需要手动调用不同控制编号的控制虚拟控制器以及不同仿真编号的仿真虚拟控制器。1...

【专利技术属性】
技术研发人员：李立强，薛麒麟，祝春良，
申请(专利权)人：新华控制工程有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31