杨诗茹[1]2016年在《虚拟DCS组态环境的设计与开发》文中研究表明分散控制系统(Distributed Control System,简称DCS)是一种集计算机技术、网络通信技术和屏幕显示技术于一体,实现对生产过程数据采集、控制及共享的多计算机监控系统,其功能分散、管理集中的特点使其在工业控制领域得到了广泛应用。现代自动化系统中诸如控制策略实现、数据采集处理、优化计算等DCS功能几乎完全是由相应的功能应用软件来实现的。DCS工程师站组态软件作为DCS系统强大的软件平台工具,针对具体的工程需求只需通过改变组合结构或应用对象的实体数据便可构建不同的控制方案,执行不同的控制功能,大大提高了DCS系统的成熟性和可靠性。然而现今自动化领域中组态软件都由专门的DCS公司进行研发,只能针对具体的DCS产品使用。无论是体系结构还是功能实现,不同系统的组态环境通常都存在着相当大的差异,无法满足当前控制系统通用化、开放化和综合化的要求。本文通用DCS组态软件是以某一套虚拟DCS系统作为底层运行环境,通过上层定义算法、搭建模块便可模拟出多套不同DCS组态环境的计算机平台,具有较高的真实感。该平台不仅可以针对不同电站热工人员进行相应的DCS组态培训,大大降低购买DCS配套软硬件仿真设备的成本,提高经济效益,而且满足对不同DCS应用进行设计验证与优化的要求,具有良好的发展前景和积极的实践意义。本文通过对艾默生公司的Ovation虚拟DCS系统和新华XDPS系统进行详细分析,总结出一个较为通用的组态关系存储方案。在此基础上,把握XDPS工程师站组态工具V6.0的体系结构、组态步骤以及界面特性,并以此界面为模板,C++Builder为开发工具,完成了一个上层计算机平台通用的组态软件的研发,具体实现过程包括图元生成软件、算法录入软件、组态主平台和OPC通信四个部分。其中,图元生成软件和算法录入软件的主要功能是使用户能够根据自己的意愿自定义任一DCS的功能模块,从而保证软件可以模拟不同公司的DCS产品。组态主平台是实现控制逻辑组态的人机界面。OPC通信程序的实现主要依托底层Ovation运行系统自带的OPC服务器,通过内存映射文件的方法创建共享内存区实现上层组态软件与Ovation系统DPU的实时数据交换,从而达到所仿真组态逻辑文件下装运行、在线调试和数据监视的效果。
张煌[2]2009年在《新型DCS控制组态及仿真软件的开发》文中指出本课题中介绍的新型DCS,指的是基于工业以太网和现场总线技术的新型控制系统,它是山东省科技厅的一个重大科研攻关项目。新型DCS在软硬件方面都有很多优点,从具体功能和技术实现角度分析,同时运用模块化思想,其专用组态软件可被划分成若干模块,而具有仿真功能的控制组态软件是其中一个重要组成模块,用来完成在新型DCS主控模块中运行的控制策略的组态、仿真及实际运行监控。传统的控制组态软件只能进行控制策略的组态,不具有仿真功能。而本文介绍的新型DCS控制组态及仿真软件做了改进,不仅可以供技术人员进行控制策略组态,还可以提供给操作人员进行仿真培训。只要使其控制组态的模式和现场模式保持一致,就可以进行仿真调试,而不必在实际的DCS控制室进行试验,这样可以达到减少投资、降低或避免工艺投放风险的目的。根据开发的实际需求,采用面向对象(OOP)的程序设计方法,在Windows2000平台下,利用Microsoft Visual C++6.0,完成了针对此新型DCS控制策略组态和仿真的控制组态软件的设计。本文首先介绍了课题的研究背景和意义,分析了基于工业以太网和CAN总线的新型DCS系统的体系结构,接着分析了系统专用组态软件的模块化结构以及控制组态软件的系统结构和分布式架构,并确定了本系统软件开发的模型为螺旋模型。根据系统组态的人性化要求,提出了基于IEC61131-3标准中功能块图编程语言的组态环境设计和工程化管理的方案,并利用Visual C++的多文档/视结构,实现了可视化组态环境。根据面向对象和模块化的设计思想,抽象出了控制组态各种相关对象的类定义。介绍了对工厂模式的使用,以及利用有向图拓扑、改进的Johnson算法和DAG排序算法完成对算法功能模块的排序。采用动态链接库技术(DLL)实现了对用户二次开发功能的支持。本文详细说明了系统所设计的仿真功能的实现方法。控制组态软件以统一的实时数据通信接口与整个组态软件交互。使用多线程机制实现仿真算法调度。文中还详述了用以建立被控对象数学模型的多种基本算法功能模块的仿真算法实现原理。具体介绍了实际运行、与主控模块之间的通信机制,并创造性的提出了在线修改控制策略的一种实现方法。通过仿真测试,并与Matlab的仿真结果进行对比,验证了仿真结果的准确性,表明本文提出的设计方案和实现方法是正确可行的。在水箱液位控制系统中的实际应用也取得了很好的效果,可见本系统具有很好的实际应用价值。最后对下一步工作进行了展望。
刘国华[3]2007年在《激励式仿真系统的研究及其在600MW超临界机组中的应用》文中进行了进一步梳理600MW超临界火电机组由于其高效率性已经成为我国电力生产中的主力机组,而对于它的操作控制还有待于进一步的提高,仿真机培训是一种切实可行的方法。文中介绍了PAS-300M这一新的DCS系统,并在此基础上进行了激励式仿真系统的研究,论述了该方式的优势,给出了基于虚拟DCS技术的仿真系统的设计方案,在此基础上完成了一台600MW超临界机组仿真机。给水控制是直流锅炉自动控制中相对重要的一环,论文最后介绍了给水控制在该台仿真机中的应用,得到了较好的仿真效果。
徐悦[4]2005年在《虚拟DCS中数据通信和数据库应用技术的开发》文中认为在电力工业领域中,集散控制系统(DCS)得到了广泛地应用,其仿真培训系统也在不断进步和发展。在微型计算机技术、自动控制技术、数据通信技术和CRT技术的飞速发展下,为了建立大型发电厂先进完善的自动化和信息技术平台,充分发挥仿真系统的数字化优势,DCS的全范围过程仿真正在向“虚拟(Virtual)”技术方向发展。实现虚拟仿真的技术关键是使虚拟DCS和真实DCS的I/O接口数据、组态逻辑、控制算法和功能模块等一一对应。安徽平圩发电厂的600MW仿真机项目就是在基于虚拟Foxboro I/A Series集散控制系统的前提下开发和研制的。本文结合此项目,详细阐述了在虚拟DCS技术支撑下,开发的包括数据通信和数据库技术在内的多项高级仿真功能。主要内容有:利用数据库技术编制数学模型和虚拟DCS之间的数据通信接口;实现真实DCS和虚拟DCS之间的数据通信;开发基于SIS(Supervisory Information System)信息系统和仿真系统互联而实现的比较真实数据和仿真数据的数据库系统;以及开发虚拟DCS的故障试验管理系统。本文通过相关理论和工程实验探讨了实现这些高级仿真功能的技术可行性,并给出了具体的设计方案和技术实现路径。充分利用虚拟DCS技术的高度逼真性和开放性,实现了仿真系统和真实控制系统的实时互联,可以完成数据分析比较、模型校验和参数优化等高级仿真功能,扩大了虚拟DCS控制系统的应用范围,提升其应用层次和仿真品质。
赵文升, 张聪师, 孙志英, 崔凝[5]2005年在《600MW火电机组激励式DCS仿真系统的研究与实现》文中研究指明介绍了一种可进行电厂运行人员和热工检修人员培训的多功能的600MW火电机组的激励式DCS仿真培训装置。仿真机的激励式DCS仿真系统在软、硬件方面均与实际机组采用的DCS系统完全一致,可实现实际系统控制组态和监控画面直接下装到仿真装置并应用于仿真培训。为了实现电厂操作人员的运行培训和热工人员的控制系统的热工试验培训,该仿真机以STAR-90仿真支撑系统软件为平台,研制开发了激励式DCS仿真系统控制软件,以此实现了激励DCS仿真系统和纯仿真控制系统单独或并列运行,达到了同时进行电厂热工维护和运行人员的培训目的。本仿真系统已成功应用于某电厂的仿真培训并取得了较好的培训效果。
卢文俊[6]2004年在《基于面向对象技术虚拟Foxboro I/A DCS系统》文中指出随着科学技术的进步,DCS分散控制系统在电力行业的应用日趋成熟。现在,600MW火电机组正在成为我国新一轮电力建设的主力机组,其运行、控制和信息系统技术具有新的特点,特别是对生产运行的安全性和经济性提出了更高的要求,这样一来,电站仿真培训系统的技术性能必然有新的标准,采用新的仿真技术势在必行。为了满足上述技术需求,DCS分散控制系统的仿真必须包含全部的I/O测点,采用真实逻辑,设置完全相同的功能模块和控制参数。因此,600MW火电机组DCS系统仿真的最好解决方案,就是开发“虚拟DCS系统”。安徽平圩电厂2X600MW机组的DCS仿真系统,是有东南大学动力系采用虚拟DCS技术,对Foxboro公司的I/A Series DCS系统进行了全范围、全过程、高逼真度的虚拟,从而开发出了国内第一套600MW机组的虚拟系统。本文结合该项目,详细阐述了虚拟DCS技术,提出了I/A Series虚拟DCS系统的总体设计方案。同时,基于面向对象技术对I/A Series DCS系统的功能模块进行了虚拟,开发出虚拟功能模块类;利用Foxboro API接口函数,开发I/A Series DCS系统的真实CP与虚拟控制软件进行信息交换的通信接口。本文的功能模块类和通信接口都是在Win2K平台上采用Visual C++6.0编制而成,文中给出了对它们进行一系列测试的方案和结果。目前,尽管功能模块类和通信接口已经成功编制,初步测试通过,但是在很多方面还有待于在项目调试过程中的继续完善和提高。本文具体指出了不足之处,为今后的改进工作提供了参考。
刘娜[7]2010年在《基于Anysimu平台的DCS工程师站仿真软件设计与实现》文中研究说明本课题源自国家863重点项目,即“超超临界机组高精度、全激励仿真系统研究与开发”2007AA041106,主要是以国电谏壁发电厂2×1000MW超超临界机组仿真机为依托,研究超超临界机组DCS国产化。本课题选定在国家863重点项目的基础上,为进一步研究DCS组态、新型控制策略提供一个更为方便的平台,使仿真机的开发不再需要DCS环境的支持,同时也可避免手工建模带来的麻烦和错误。课题的主要任务是设计与开发DCS工程师站仿真转换软件,实现国电智深EDPF-NT Plus系统控制逻辑到Anysimu仿真支撑平台下控制逻辑的转换。论文首先设计完成了该转换软件的总体结构,在此基础上逐步实现了控制系统算法的编写和仿真转换程序的开发设计。控制系统算法库的形成主要包括控制系统算法程序的编写,图元的绘制及图元的定义。转换程序的设计主要包括模块、文本注释、引入点及引出点信息的提取、修正及补充。该软件采用C++Builder语言编写而成,结构简单,操作方便,具有专业领域强、使用方便、针对性强、视图效果好等优点。实际测试结果表明,软件实现了国电智深EDPF-NT Plus系统控制逻辑到Anysimu仿真支撑平台下控制逻辑的转换,并达到了完全一致的效果。
张煌, 李正军[8]2008年在《DCS系统控制组态仿真软件的设计和实现》文中认为本文提出了一种DCS系统控制组态仿真软件平台的实现方法。在该平台上可以进行控制算法的组态、模拟仿真以及显示实际运行的信息。该平台实现了若干种控制算法,以及虚拟信号发生器,而且,实现了脱离DCS系统主控卡时,对控制组态的调试和仿真。
张海龙[9]2014年在《基于IEC61131-3和PLCopen标准的虚拟DCS工程师站研究开发》文中研究指明随着工业控制技术和计算机技术的大力发展,分散控制系统的规模和控制质量呈几何级数增长,DCS向综合化、开放化、数字化、智能化、分散化方向发展。在DCS仿真系统中,虚拟DCS以逼真度高、应用功能多、投资成本少的特点获得了广大用户的喜爱,成为机组运行人员技术培训的主要仿真手段。虚拟DCS工程师站是虚拟DCS的重要组成部分,与虚拟DCS的核心—虚拟DPU联系紧密。虚拟DCS工程师站的设计功能为离线配置组态软件、解析生成下装文件和在线监督维护虚拟DCS。应用Visio矢量绘图功能,实现符合IEC61131-3可编程控制器国际标准的功能块图(FBD-function block diagram),经过智能连线完成控制策略组态。在.net平台上开发虚拟DCS工程师站人机界面。PLCopen标准依据IEC61131-3标准制定了XML(Extensible Markup Language)规范,定义开放性接口,实现各个编程软件平台的相互转换和耦合。应用面向对象编程语言C#平台访问Visio中的各类对象,解析逻辑组态文件中的形状与连接关系等要素,生成符合PLCopen标准的XML文件。XML文件通过FTP服务器下装给虚拟DPU和对象模型服务器,完成控制功能。本文通过典型控制系统实例,实现了虚拟DCS工程师站控制策略组态文件设计、逻辑组态文件解析和工业控制信息标准化存储功能。
郑迎九[10]2007年在《虚拟DPU技术在电站仿真的应用》文中研究指明随着计算机技术和信息技术的迅速发展,仿真技术得到长足的发展。同时分散控制系统(DCS)在火电厂控制中的广泛应用对电站控制系统的仿真提出了新的课题,而采用虚拟DPU方式是近年来DCS仿真技术的最新发展。虚拟DPU技术是指在PC机上模拟DPU的系统构成和DPU程序的运行的软件仿真技术。采用虚拟DPU技术进行DCS仿真具有很高的软件仿真度和较低的成本,并可用于热控人员的培训。基于NETWORK 6000分散控制系统的虚拟DPU的技术实现方法,采用通用软件开发平台开发在PC机环境下运行的VDPU,通过智能编译转换软件对真实DCS组态的下载文件进行扫描执行,形成虚拟DCS参数数据库以满足仿真或分析计算程序的要求。在一台PC机中模拟了多个DPU的工作过程,从而使虚拟DCS再现了NETWORK 6000的DCS功能。为实现VDPU的仿真控制功能,从而实现仿真机模型和虚拟DPU的通讯,以及完成虚拟DPU的状态控制,包括:虚拟DPU的运行与冻结、保存和读取工况为对VDPU进行有效的管理,我们还完成VDPU的在线启动、停止,控制策略的在线下载、上载及在线修改和保存。在以虚拟DPU为基础的仿真系统中,开发实际事故回放功能,将实际DCS系统的数据记录与虚拟DPU建立连接,将事故状态的过程在仿真机中完整地显示出来,有助于事故分析。利用虚拟DPU技术开发的杭州华电半山发电有限公司135MW发电机组仿真机已获得了很好的应用。
参考文献：
[1]. 虚拟DCS组态环境的设计与开发[D]. 杨诗茹. 华北电力大学. 2016
[2]. 新型DCS控制组态及仿真软件的开发[D]. 张煌. 山东大学. 2009
[3]. 激励式仿真系统的研究及其在600MW超临界机组中的应用[D]. 刘国华. 华北电力大学（河北）. 2007
[4]. 虚拟DCS中数据通信和数据库应用技术的开发[D]. 徐悦. 东南大学. 2005
[5]. 600MW火电机组激励式DCS仿真系统的研究与实现[J]. 赵文升, 张聪师, 孙志英, 崔凝. 华北电力大学学报. 2005
[6]. 基于面向对象技术虚拟Foxboro I/A DCS系统[D]. 卢文俊. 东南大学. 2004
[7]. 基于Anysimu平台的DCS工程师站仿真软件设计与实现[D]. 刘娜. 华北电力大学. 2010
[8]. DCS系统控制组态仿真软件的设计和实现[J]. 张煌, 李正军. 可编程控制器与工厂自动化. 2008
[9]. 基于IEC61131-3和PLCopen标准的虚拟DCS工程师站研究开发[D]. 张海龙. 华北电力大学. 2014
[10]. 虚拟DPU技术在电站仿真的应用[D]. 郑迎九. 浙江大学. 2007
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