基于BLINK的DCS控制系统仿真

[导读] 　　在电力行业，为提高火电机组运行人员的操作水平及业务素质，利用仿真机进行培训、考核是1个行之有效的方法。现今大多数机组都采用DCS控制系统，对机组的调整操作主要是基于操作员站。火电机组仿真模型

　　在电力行业，为提高火电机组运行人员的操作水平及业务素质，利用仿真机进行培训、考核是1个行之有效的方法。现今大多数机组都采用DCS控制系统，对机组的调整操作主要是基于操作员站。火电机组仿真模型按生产流程划分为锅炉设备、汽机设备、发电机设备和控制系统4块。本文讨论DCS控制系统采用BLINK软件的仿真方法。

　　DCS仿真系统是将真实DCS在非DCS的计算机系统中重现（纯软件），不会涉及到底层硬件，完全可以运行在普通的PC环境中。基于这种与硬件无关的特性，仿真系统可应用于操作人员的培训和前期的工程调试。

　　DCS控制系统仿真分两种：

　　一种是简易仿真，即通过各厂家的仿真软件包实现流程图与程序的动态仿真。

　　优点：程序处理和界面操作上与实际生产相同，所需软硬件简单，一次性投资成本低。

　　缺点：各回路没有同实际工况相同的数据源，至多能做到根据输出值反推出假输入信号作为输入值值。

　　系统组成：各厂家略有不同，通常软件仅需一个仿真软件包，硬件上有的厂家只需要一台PC机就可以模拟多台控制器与操作站，有的厂家需要多台PC来模拟多个控制器与操作站。

　　总结：仅用于操作工熟悉DCS系统的操作方法，投资成本低。

　　另一种是工艺仿真，通常叫操作员培训系统（OTS），与第一种仿真的最大区别是为仿真系统引入了与实际工况完全相同的工厂生产模型。

　　优点：根据与实际工况相同的工厂生产模型的输入，操作工做出相应操作，OTS可以根据与实际工厂运行相同的运行特性，改变内部的压力数据或温度数据等，从而模拟出工厂生产设备的实际运行整体环境。

　　缺点：投资成本高，一套OTS系统的投资额通常是上百万甚至更高。仿真效果取决于模型软件，为了使仿真效果尽量与实际相符需要调试周期。系统构成复杂。

　　系统组成：各厂家略有不同，简单来说需一个工艺装置模型软件包（可能是非DCS厂家所提供），OPC接口软件，DCS厂家的仿真软件包，工程师软件包，操作站软件包等，硬件上基本组成为工艺装置站，OPC站，仿真工程师站，仿真操作站，仿真现场控制站等5台PC。

　　总结：投资成本与技术风险高，但可对工厂生产的日常工况以及紧急危险工况进行反复培训。两种仿真的组态都与在实际工程师站的组态方法相同，但通常将真正的项目组态直接导入即可，无需单独做仿真组态。

　　BLINK仿真支撑软件简介

　　BLINK是运行于WINDOWS2000/XP下，集模型开发、调试及运行于一体的仿真机开发支撑系统。可应用于不同容量的火电机组、电网、变电站、核电、水电、石油、化工、航空航天及车辆船舶等工业过程或系统的仿真开发。

　　BLINK的建模思想

　　BLINK采用模块搭接的方式建立系统的数学模型，即模块化建模。BLINK认为，1个系统或生产过程是由许多设备和功能单元按一定的要求有机连接而组成的。设备、功能单元之间通过相互交换物理量来完成系统特定的功能。系统庞大而复杂，但组成系统的设备和功能单元却相对简单。这样，建立相对简单的设备和功能单元的数学模型比建立庞大而复杂的系统的数学模型容易得多。

　　模拟设备或功能单元特性和功能的数学模型称为算法，由输入、输出、系数和计算机程序代码组成。模块是通过引用算法而生成的仿真实体，它与所仿真系统的设备、功能单元一一对应。模块的输入、输出、系数与所引用的算法是一致的。输入、输出是模块之间连接的接口。按照实际被仿真系统的组成，将模块通过输入、输出接口互相连接就形成了仿真模型

　　BLINK的培训功能

　　快照、回退、重演

　　可自动或手动将模型运行的瞬间状态保存下来（快照），在任何时候可将快照保存的状态重新装入，使模型回到快照时的状态（回退）。使用快照和回退可以重复培训系统过程的某个阶段。当回退到先前保存的某一快照状态后，启动重演，支撑系统将自动演示快照状态以后仿真系统所经历的过程。通过重演查找操作过程的错误或缺点。

　　故障、超控

　　操作员仿真培训，其基本任务之一就是通过大量的模拟故障培训操作员的故障判断和处理能力。故障设置是培训仿真机的必备功能。BLINK可设置单个故障，也可设置成组故障。超控是在不改变模型输出的情况下，强制使界面输出、仪表指示、信号与模型状态相异。用来培训受训学员区别设备故障与仪表、传感器、信号系统故障。

　　自动教案

　　按照仿真培训科目，将初始状态、设置的故障、超控依时间顺序列出，形成教案。BLINK装入教案后，仿真系统将自动由教案控制运行，减轻仿真机教练的劳动。

　　自动评分

　　提供按过程量越限、数字量报警的评分机制。按要求编制评分规则，BLINK自动在规定的时间内给出操作成绩。

　　BLINK仿真支撑系统的特点

　　a。集模型开发、调试、运行于一体，是1个集成度较高的仿真开发与运行支撑系统。

　　b。对运行环境要求不高，一般微机即可胜任。仿真机系统造价低。

　　c。支持在线、离线2种建模方式。便于多人同时开发。

　　d。算法库为标准的Windows动态连接库方式，便于算法的开发、维护、扩充。

　　e。采用多线程技术分别管理模型运行、通讯等任务。运行效率高，机器负载低。

　　f。通讯配置灵活，系统的计算机数目无限制。