火電廠培訓(xùn)用仿真機(jī)與DCS控制系統(tǒng)結(jié)合淺論
一、引言
傳統(tǒng)火電廠培訓(xùn)用仿真機(jī)在我國已經(jīng)有十幾年的發(fā)展歷史,但作為一種高科技產(chǎn)業(yè)而言并沒有真正發(fā)展起來,其原因既有技術(shù)方面的因素,也有體制方面的因素。
技術(shù)方面的因素是,火電廠控制系統(tǒng)技術(shù)的迅速發(fā)展(從常規(guī)儀表控制向DCS控制轉(zhuǎn)變),使得傳統(tǒng)培訓(xùn)用仿真機(jī)的生命周期迅速縮短,而作為傳統(tǒng)培訓(xùn)用仿真機(jī)的生存基礎(chǔ)的開發(fā)周期和功能適應(yīng)性并沒有多大的改變。
體制方面的因素是,國內(nèi)電廠仿真機(jī)的開發(fā)單位與電廠控制系統(tǒng)開發(fā)單位互不相關(guān),使得傳統(tǒng)培訓(xùn)用仿真機(jī)的軟件開發(fā)*是被動(dòng)地適應(yīng)電廠控制系統(tǒng)的改變,這進(jìn)一步加劇了傳統(tǒng)培訓(xùn)用仿真機(jī)與電廠培訓(xùn)需求的脫節(jié)。
在當(dāng)前的新形勢下,要想使電廠仿真機(jī)產(chǎn)業(yè)真正發(fā)展起來,*可走的路線是將仿真機(jī)的開發(fā)與電廠DCS系統(tǒng)的開發(fā)真正結(jié)合起來。
二、電廠對(duì)仿真機(jī)的需求
在電廠采用DCS控制的情況下,電廠對(duì)仿真機(jī)的主要需求仍然是培訓(xùn)。與傳統(tǒng)控制機(jī)組不同的是,仿真機(jī)不僅要支持運(yùn)行人員培訓(xùn),同時(shí)還要支持熱工人員培訓(xùn);而且,在仿真機(jī)的應(yīng)用時(shí)效上,仿真機(jī)應(yīng)能做到機(jī)組投產(chǎn)前培訓(xùn)。如果能將傳統(tǒng)培訓(xùn)用仿真機(jī)的開發(fā)技術(shù)與DCS控制系統(tǒng)的開發(fā)技術(shù)有機(jī)地結(jié)合起來,無疑將提供一種滿足電廠需求的*解決方案。
三、控制系統(tǒng)開發(fā)廠商對(duì)仿真機(jī)的需求
控制系統(tǒng)開發(fā)廠商對(duì)仿真機(jī)的需求主要是希望仿真機(jī)能提供一種關(guān)于對(duì)象的閉環(huán)環(huán)境,使得某些新型控制策略能在仿真機(jī)上先行驗(yàn)證后再用于實(shí)際系統(tǒng)。zui合適的方法是仿真機(jī)上能直接采用實(shí)際機(jī)組的控制策略組態(tài),這同樣要求將傳統(tǒng)培訓(xùn)用仿真機(jī)的開發(fā)技術(shù)與DCS控制系統(tǒng)的開發(fā)技術(shù)有機(jī)結(jié)合。
四、技術(shù)因素--支撐系統(tǒng)
不管是仿真機(jī)的開發(fā)、應(yīng)用還是DCS系統(tǒng)的工程開發(fā)、應(yīng)用都需要有專門的支撐系統(tǒng),就象所有計(jì)算機(jī)都要有操作系統(tǒng)一樣。為了實(shí)現(xiàn)將傳統(tǒng)培訓(xùn)用仿真機(jī)的開發(fā)技術(shù)與DCS控制系統(tǒng)的開發(fā)技術(shù)有機(jī)結(jié)合,有三種解決方案:
1.開發(fā)一個(gè)同時(shí)能支持仿真機(jī)的開發(fā)和DCS系統(tǒng)的工程開發(fā)的支撐系統(tǒng)。由于仿真機(jī)的開發(fā)和DCS系統(tǒng)的工程開發(fā)是兩種不同類型的技術(shù)開發(fā),兩者的適用范圍、發(fā)展空間和服務(wù)對(duì)象有頗多的不同,要使一個(gè)系統(tǒng)在兩個(gè)方向上實(shí)現(xiàn)同步發(fā)展存在較大的困難。
2.利用DCS系統(tǒng)工程軟件的計(jì)算機(jī)文本文件,將DCS系統(tǒng)工程軟件"翻譯"成仿真系統(tǒng)的可執(zhí)行文件。這種辦法涉及到知識(shí)產(chǎn)權(quán)、DCS系統(tǒng)工程軟件的"透明度"、"翻譯"的難度等一系列問題,具體實(shí)現(xiàn)起來會(huì)有較大的問題。
3.兩個(gè)支撐系統(tǒng)有效銜接,實(shí)現(xiàn)兩個(gè)系統(tǒng)在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上同時(shí)運(yùn)行,外部感覺就象一個(gè)系統(tǒng)一樣。如果兩個(gè)支撐系統(tǒng)能夠同時(shí)運(yùn)行在同一個(gè)計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)平臺(tái)上,這種解決方案具有zui小的實(shí)現(xiàn)難度。
圖一是采用新華公司的XDPS系統(tǒng)(DCS的支撐系統(tǒng))(1)和清華大學(xué)開發(fā)的VCS3系統(tǒng)(仿真支撐系統(tǒng))(2)實(shí)現(xiàn)有效銜接的一種解決方案。
本方案中,XDPS系統(tǒng)是新華公司在WindowsNT上開發(fā)的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的DCS系統(tǒng)的支撐軟件,具有優(yōu)良的DCS工程軟件(控制策略和人機(jī)界面)組態(tài)工具,且具有虛擬DPU(VDPU)功能;清華大學(xué)開發(fā)的仿真支撐系統(tǒng)VCS3,是國內(nèi)*在WindowsNT上開發(fā)成功的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的實(shí)用仿真支撐平臺(tái)。這兩個(gè)支撐系統(tǒng)具有相互銜接的技術(shù)基礎(chǔ)。
在兩個(gè)支撐系統(tǒng)良好銜接的基礎(chǔ)上,我們可以利用仿真支撐系統(tǒng)的*的支持對(duì)象仿真模型的開發(fā)功能和整體仿真模型的運(yùn)行控制功能,構(gòu)造實(shí)際機(jī)組的對(duì)象側(cè)的仿真模型和進(jìn)行整個(gè)仿真機(jī)的運(yùn)行控制;利用DCS支撐系統(tǒng)的虛擬DPU功能,直接使用DCS系統(tǒng)的控制策略軟件和人機(jī)界面軟件。這樣我們就構(gòu)成了一種新型的全功能、低成本仿真機(jī)。
五、新型仿真機(jī)的優(yōu)點(diǎn)
1.全功能。新型仿真機(jī)不僅具有和實(shí)際機(jī)組*一致的操作員界面,而且具有和實(shí)際機(jī)組*一致的工程師界面,控制策略和人機(jī)界面的組態(tài)方式與實(shí)際機(jī)組基本相同。因此,新型仿真機(jī)不僅能夠培訓(xùn)電廠運(yùn)行人員,還能夠培訓(xùn)電廠熱工人員;同時(shí)還能用于控制策略的組態(tài)驗(yàn)證,輔助DCS系統(tǒng)的調(diào)試和維護(hù)。
2.低成本。新型仿真機(jī)與傳統(tǒng)仿真機(jī)相比,*不必重新仿真控制策略和人機(jī)界面,極大地減少了整個(gè)仿真軟件的開發(fā)、調(diào)試工作量;因此必然是低成本的。
3.短開發(fā)周期。由于*不必重新仿真控制策略和人機(jī)界面,新型仿真機(jī)的軟件開發(fā)、調(diào)試*可以緊跟實(shí)際機(jī)組DCS系統(tǒng)的組態(tài)和調(diào)試,使仿真機(jī)真正做到在實(shí)際機(jī)組投產(chǎn)前投入培訓(xùn)。
4.功能分散機(jī)制。新型仿真機(jī)軟件可在普通PC機(jī)上運(yùn)行,這使我們能夠采用"分散式"的仿真軟件開發(fā)結(jié)構(gòu)(3),鍋爐、汽機(jī)、電氣仿真應(yīng)用軟件獨(dú)立成篇,開發(fā)、使用靈活方便。
六、需解決的問題
新華公司的XDPS系統(tǒng)的虛擬DPU功能,能夠在普通PC機(jī)上實(shí)現(xiàn)控制策略組態(tài)的仿真運(yùn)行,但要將這種功能運(yùn)用于仿真機(jī)上,除了解決和仿真支撐系統(tǒng)的通訊問題外,還需能實(shí)現(xiàn)"工況回調(diào)"的功能。所謂"工況回調(diào)"是指當(dāng)仿真機(jī)用于培訓(xùn)時(shí),任何工況斷面可以按照教練員的指令儲(chǔ)存于計(jì)算機(jī)的硬盤上,當(dāng)需要時(shí)可以使仿真機(jī)*回到所調(diào)用的工況斷面。
七、結(jié)論
新華公司的XDPS系統(tǒng)如能在功能上實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的擴(kuò)展并和某種微機(jī)化的仿真支撐系統(tǒng)結(jié)合在一起,將能為電廠用戶提供一種全功能、低成本、短開發(fā)周期的新型培訓(xùn)仿真機(jī),在為用戶提供更多的仿真軟件產(chǎn)品選擇的同時(shí),優(yōu)化DCS工程項(xiàng)目的開發(fā)流程。