火电机组DCS培训仿真机体系结构设计王芸

火电机组DCS培训仿真机体系结构设计王芸

王芸

（华电江苏能源有限公司句容发电厂江苏省句容市212413）

摘要：随着各行各业对互联网技术的应用，火电站也对自身行业的装置进行了优化，为了有效对工作人员进行培训，研究人员设计了DCS培训仿真机。其相较于传统的仿真系统来讲，不仅对其性能进行了优化改进，还在极大程度上加快了处理任务的工作效率，除此之外，其在模型的设置上也比较简单，所以可以用来代替传统的仿真系统来进行工作。因此本文着重分析了对DCS培训仿真机的体系结构设计，以此来供相关人士参考交流。

关键词：火电机组；DCS培训；仿真机体系；结构设计

一、设计思路

在进行对仿真机的设计时，要以可以模拟出对象的真实形态为设计目标，所以就需要将硬件系统与软件系统相结合。其设计的整体思路是以实际的DCS系统作为设计参考，将基础的硬件以及软件系统融入到设计当中，同时还需与相关可以具体反映出控制对象形态的模型软件相结合，以此来共同作为仿真机的系统对各个操作站进行控制。其与对传统仿真系统在设计时思路存在着较大差异，主要体现在对模型机功能的设计上，新的模型机在设计上将其=所具有的功能进行了拆分，主要是分离了控制模型以及过程模型，将其运行的位置进行了细化，模型机中运行的主要是过程模型，而将控制模型设置到了工程师站。此种设计方式是对传统设计的优化，有效地降低了模型机在进行运算时的工作压力。同时也降低了整个网络系统中有关于通讯的信息量，进而在提升运算速率的同时，还保证了计算的精度[1]。

二、仿真机硬件结构设计

（一）结构组成

对于传统的仿真机来讲，由于其功能较为集中，因此其硬件的组成主要有四个部分，首先是主要系统模型机，其次是控制系统工程师站以及教练员站，最后是操作员站。因为新设计出的仿真机将功能进行了细化，所以从设计的理论角度对其进行结构划分，可以分为五个部分，即除了传统的三个站之外，将模型机分为了控制模型机以及过程模型机。本文研究的仿真机对教练员站以及工程师站进行了改动，教练员站既具有过程模型机的作用，同时还兼有网络服务器的作用，而工程师站在履行其自身功能的同时，还具有控制模型机的作用。因此其具体的硬件结构如下图所示：

图1

（二）教练员站功能

该站主要是仿真机的运行进行控制，其功能主要有八个，一是对工况的选择，即对其初始状态进行判断。二是对选择的工况进行保存，以此来方便在任意时刻对未完成的工作继续处理。三是对事故进行制造。四是对动态的仿真进程进行冻结或者解冻。五是对之前的变化过程进行再次的演示，以此来帮助学员对整个的运行情况进行分析。六是对条件的参数进行修改。七是对学员的操作过程进行监视，同时给予相关的参数以及结果，以此来作为对学员的评判结果。八是还具有其他的一些附带功能，包括对系统的维护以及打印等。

（三）操作站功能

操作站主要的操作者是培训人员，其主要用于对控制对象的参数以及状态进行获取。培训人员在对系统所要显示的内容进行筛选时，可以直接通过鼠标来选定。除此之外，其自身具有的功能还有对故障的报警以及对相关参数的重新设置等。

（四）工程师站功能

对整个系统进行维护是工程师站的主要功能，在工程师站的管理人员在对系统进行维护时，主要是按照开发该硬件的人员制定的使用说明来进行，由于维护工作不需要持续进行，因此为了充分发挥工作人员的作用，还将控制模型机兼并在了工程师站，以此来对系统的组态进行控制。

三、仿真机软件结构设计

（一）整体结构

软件的整体结构是以任务分散为基础，针对不同站点的功能采用相应的软件来对其进行控制。如操作员站以及工程师站的软件均是用DCS为标本分配的，而对于教练员站的软件则是通过自行开发的方式来进行了针对性的设计。

（二）控制系统设计

在对控制系统进行设计时，要在最大程度上扩大其适用范围，因此为了有效实现这一目的，就需要对其进行转换，由于编写的控制模型数量较多，形态各异，与此同时其组态的语言也存在有较大的差别，所以为了使得仿真能对这些不同类型的数据进行处理，就需要利用控制系统将这些不同类型的数据进行统一化，通过控制系统的转换，直接对其进行识别，以此来实现其通用性。

（三）系统管理软件设计

系统的管理软件主要是对整个仿真机所有的部件进行整合连接，所以其中也包含有通讯模块。下图为其在对系统的部件进行管理的过程图。

（四）通讯结构软件设计

在对通讯结构的软件进行设计时，主要分为三个方面，首先是对接口程序软件的设计，使用C语言来对系统的程序进行编写。其次是对接口程序的设计，对于操作站以及的服务器在进行数据的交换时，使用的是之前已经设计好的通讯程序。最后对于通讯接口的软件，为了方便工作人员的工作，在操作站获取的画面上设置了一个可以利用鼠标控制的按钮，以此来对传统的设备进行优化。

四、结束语

火电站在使用传统的仿真系统进行任务的分配时，模型机会承担极大的任务量，使其在进行网络传输时，极容易出现网络繁忙的状态，进而影响到整体的工作效率。对于新设计出的DCS培训仿真机来讲，其系统采用的是极先进的计算机系统，虽然在极大程度上加快了工作效率，但是同时也需要投入较大的成本，但是从长远的角度来看，其会为火电站企业带来效益。因此相关人员也不应该就此止步，还应在未来科技的发展过程中不断地摸索出更加先进的技术，以此来对仿真机的性能进行更深入地优化或者研究出更加先进的设备来代替其进行工作。

参考文献：

[1]唐彦玲.炼油装置DCS计算机仿真培训系统软件设计[J].工程技术:引文版,2016(5):00236-00236.