DCS技术在电力应用系统中的仿真应用

刘 鹏(沈阳建筑大学，辽宁沈阳,110168 )

DCS技术在电力应用系统中的仿真应用

刘 鹏
(沈阳建筑大学，辽宁沈阳,110168 )

随着信息技术和仿真技术的迅速发展，集散控制系统（Distributed Control System）在电站控制系统的仿真显得尤为重要。本文主要介绍了DCS技术的原理和软硬件组成，并且详细介绍了基于此技术的电力系统仿真的具体实现方案。

DCS；仿真；仿真模型

0 引言

集散控制系统（DCS），也叫“分散控制系统”。它是以计算机技术为基础，结合控制技术、数据通信和显示技术等多领域的仪表控制系统。因此，它既体现了管理的集中性，又体现了控制的分散性。在计算机网络技术迅速发展的今天，各大型企业对工业过程模拟以及控制系统分析、人员的培训、技术的优化等各方面提出了更高的需求。目前，集散控制系统的全范围仿真正在向虚拟技术方向发展。所谓虚拟DCS，就是相对于真实DCS而言的，就是将真实DCS在非DCS的计算机系统中以某种形式再现。虚拟DCS技术除了能对机组运行人员和热工人员进行培训外还具有对系统进行调试与优化的功能。

1 虚拟DCS技术

目前，DCS的实现主要包括三种方式：激励DCS方式、仿真DCS方式和虚拟DCS方式。

（1）激励DCS仿真方式是采用真实硬件、软件和网络系统进行适当配置，尽量简略输入/输出板卡和外设。激励方式的缺点是软件费用很高,一般电厂难以承担。

（2）仿真DCS方式，是依据真实的DCS逻辑图和SAMA图进行仿真编程和仿真组态程序开发。这种方式需要的成本不高，但缺点是它的软件功能逼真度和可信度相对也不高，跟踪修改比较困难。这种方式一般不做控制计算等高级应用，主要用于演示和学习培训功能。

（3）虚拟DCS作为现在主流方式，具有成本低、逼真度高的特点。该方式能够完成学员培训、演示，以及控制计算等复杂的仿真应用功能，可以更好的满足电厂对过程工业的需求。虚拟DCS是相对于真实DCS而言的，电厂中的实际DCS主要由分散处理单元和人机界面构成。虚拟DCS可以获得丰富的再现DCS功能和高逼真度。因此，虚拟DCS方式在实际应用中有着明显的优势。

2 基于虚拟DCS的仿真系统设计与开发

2.1 硬件结构

该电力公司的DCS仿真系统的硬件结构主要由模型服务器、仿真服务器、操作员站等组成，具体如图1所示。

图1 硬件结构图

（1）仿真服务器：是整个硬件结构的核心部分，在服务器中运行仿真支撑系统，负责整个仿真系统的控制和调度。

（2）模型服务器：在该服务上运行各个对象的仿真数字模型。

（3）操作员站：在这里将可以模拟与实际DCS操作员站同样的人机界面和接口，以及实现实际DCS系统中系统操作员相同的功能。

（4）工程师站：除了具有操作员站的全部功能，还可以对DCS进行组态（即系统配置和界面编辑）上传、下载、修改等功能。另外，可以对控制站进行配置，可以减少或增加操作员站。在本系统中该工程师站还兼任数据服务站的功能，负责历史采集和数据协议转换。可以理解为工程师站是整个DCS软硬件组态的操作平台。

（5）教练员站：是该仿真系统的辅助功能模块，用于模拟实现培训功能。教练员站可以根据具体项目进行选择模块，完成对培训学员的培训工作；可以对仿真机完成启动、停止等操作；在培训过程中可以实时观测学员操作过程；最后还可以对学员的操作给予评价。这个功能可以大大提高对新员工培训的成本，和给予培训更加人性化的仿真环境。

（6）打印机：作为对外输出设备，可以根据自己的需要进行资料的输出，和报表的打印。

2.2 软件结构

具备仿真硬件后，要想运行起来自然少不了软件的操纵。具体软件组成如图2所示。

图2 软件模块图

如图2所示，作为一套完整的仿真系统软件包括支撑环境、仿真模型、应用软件、以及支撑工具软件。

表1 仿真系统软件的功能描述

2.3 基于虚拟DCS的典型仿真系统

2.3.1 仿真系统特点

本仿真系统最大的特点是将电站设备仿真模型划分成若干个典型模块、子程序、独立的子系统模型。其中典型模块和子程序存放在模块库中。

2.3.2 仿真系统原理

用仿真机模型参数替换现场DCS系统现场控制站发送到系统网络上的电站设备现场实际参数，使仿真机犹如运行于实际现场，

该仿真环境下，通过1:1比例配置的运行环境硬件和虚拟对象的仿真软件，建立和生产对象完全一致的生产对象的仿真软件，建立和生产对象完全一致的生产对象流程和控制运行方式，就可完成运行培训、岗位考核、热工过程测试与研究等多种功能。

2.3.3 仿真系统优点

它具有与用户集控室运行环境完全一致的仿真运行环境，该系统具有用户现场DCS工程师站、操作员站等部门几乎全部的功能，并且拥有完全一致的操作界面和系统响应模式。它提供的培训环境不仅和生产现场逼真，培训过程也和生产过程相似。

3 结束语

通过实践表明：该仿真系统能够下载、安装现场组态文件；由于控制系统真实性高，该虚拟DCS仿真系统具有更好的运行培训任务；该系统不仅能够演练传统的机电炉故障，而且能够模拟控制系统故障；具有与真实DCS完全一致的结构和功能；具有与真实机组相同的数据结构；可以用于控制优化和效率优化。为此，该仿真系统极具应用价值和发展前景。

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Simulation Application of DCS Technology in Electric Power System

Liu Peng
(Shenyang JianZhu University,Shenyang Liaoning,110168)

With the rapid development of information technology and simulation technology, the distributed control system(DCS) is very important in the simulation of power plant control system This paper introduces the principle of DCS technology and the composition of hardware and software, and the detailed implementation scheme of power system simulation based on this technology is introduced in detail

DCS;simulation;simulation model