仿真機(jī)系統(tǒng)簡(jiǎn)介.ppt

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1、仿真機(jī)系統(tǒng)簡(jiǎn)介主要內(nèi)容仿真機(jī)基本概念仿真機(jī)系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)仿真機(jī)基本功能仿真機(jī)建模一、仿真機(jī)基本概念1、主要技術(shù)術(shù)語(yǔ)模型：對(duì)真實(shí)世界過(guò)程、概念或系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、行為等某些方面的特征的理想近似表述。物理模型：用物理相似的方法建立的模型。數(shù)學(xué)模型：用數(shù)學(xué)符號(hào)和關(guān)系式表達(dá)的模型。仿真：建立物理和/或數(shù)學(xué)模型，使其與真實(shí)世界過(guò)程、概念或系統(tǒng)（仿真對(duì)象）在相同受控輸入下的特定的特性是相像的。物理仿真：使用物理模型進(jìn)行仿真對(duì)象的仿真。例如：飛機(jī)模型風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)仿真。數(shù)學(xué)仿真：使用數(shù)學(xué)運(yùn)算工具（計(jì)算機(jī)）和數(shù)學(xué)模型進(jìn)行仿真對(duì)象的仿真。實(shí)時(shí)仿真：仿真過(guò)程中，在任一實(shí)際時(shí)間段內(nèi)表達(dá)了仿真對(duì)象相同時(shí)間段的特性。2、仿真技術(shù)應(yīng)用

2、領(lǐng)域、用途及分類(lèi)應(yīng)用領(lǐng)域：工業(yè)領(lǐng)域科技領(lǐng)域航空、航天領(lǐng)域用途：用于研究、設(shè)計(jì)、分析用于教育、培訓(xùn)、訓(xùn)練分類(lèi)：按實(shí)現(xiàn)方式分：數(shù)字仿真/模擬仿真按仿真范圍分：全范圍仿真/部分過(guò)程仿真按實(shí)時(shí)性分：實(shí)時(shí)仿真/非實(shí)時(shí)仿真按用途分：分析、研究型仿真/培訓(xùn)、訓(xùn)練、教學(xué)型仿真3、火電機(jī)組仿真機(jī)以火電廠發(fā)電機(jī)組為仿真對(duì)象的仿真類(lèi)型：數(shù)字仿真、全范圍仿真（自燃料制備至主變出口）、實(shí)時(shí)仿真、培訓(xùn)及分析研究型仿真仿真內(nèi)容：機(jī)組主控室環(huán)境機(jī)組主控室運(yùn)行人員監(jiān)控涉及的電廠設(shè)備和系統(tǒng)機(jī)組主控室運(yùn)行人員在啟停、故障處理中涉及的操作和顯示仿真機(jī)組的正常、異常和故障工況（仿真機(jī)特有功能）用途：火電機(jī)組運(yùn)行人員技術(shù)培訓(xùn)機(jī)組運(yùn)行方式

3、研究控制系統(tǒng)分析和研究返回二、仿真機(jī)基本結(jié)構(gòu)1、仿真對(duì)象研究仿真機(jī)應(yīng)該首先對(duì)仿真對(duì)象有所了解，因?yàn)榛痣姍C(jī)組仿真機(jī)是以火電廠發(fā)電機(jī)組為仿真對(duì)象，所以下面簡(jiǎn)要介紹火電廠的發(fā)電機(jī)組?；痣姀S發(fā)電的具體原理不再詳細(xì)說(shuō)明，主要介紹電廠的控制系統(tǒng)。電廠主控室運(yùn)行人員的任務(wù)就是使用分散控制系統(tǒng)（DCS）對(duì)發(fā)電生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制，具體過(guò)程如下圖：DCS操作員站DCS操作員站DCS工程師站...DPU發(fā)電機(jī)組現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備(機(jī)/爐/電)卡件廣播廣播廣播DCS上位DCS下位發(fā)指令、組態(tài)發(fā)指令發(fā)指令現(xiàn)場(chǎng)DI/AIDO/AODI/AIDO/AO由上圖可知，控制系統(tǒng)由現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備(被控對(duì)象)和DCS系統(tǒng)組成，兩者之間通過(guò)卡件連接，D

4、CS系統(tǒng)又可分為上位和下位兩部分。要實(shí)現(xiàn)火電機(jī)組仿真機(jī)的仿真內(nèi)容（前述），對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和DCS系統(tǒng)都要進(jìn)行仿真，下面分別進(jìn)行介紹。現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備即系統(tǒng)的被控對(duì)象，在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)有各種測(cè)點(diǎn)（溫度、壓力、差壓、電流、電壓…）測(cè)出信號(hào)值，再經(jīng)過(guò)放大、變送等環(huán)節(jié)后送入控制系統(tǒng)中?？?shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)和DCS系統(tǒng)之間的通信，將現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量信號(hào)送入DCS系統(tǒng)，將DCS系統(tǒng)的控制指令傳回現(xiàn)場(chǎng)。每個(gè)卡件有不同的通道，可傳送很多信號(hào)。DCS系統(tǒng)簡(jiǎn)介下位—DPU。內(nèi)部裝有控制算法的程序，DCS上位進(jìn)行控制時(shí)要調(diào)用DPU內(nèi)的算法進(jìn)行運(yùn)算。所謂“分散控制系統(tǒng)”的分散是指現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)分站送入DCS系統(tǒng)，每個(gè)站一個(gè)DPU，只處理一部分信號(hào)。每

5、個(gè)DPU傳送DI、DO、AI、AO四類(lèi)數(shù)據(jù)，使用四個(gè)卡件，每個(gè)卡件和該DPU間傳送一類(lèi)數(shù)據(jù)。DPU的功能是運(yùn)算和傳遞數(shù)據(jù)。DPU將接收到的現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)（DI、AI）傳遞給DCS上位進(jìn)行控制，DCS上位進(jìn)行控制需要調(diào)用DPU內(nèi)的算法進(jìn)行運(yùn)算，DPU運(yùn)算完后又將控制指令（DO、AO）通過(guò)卡件傳遞回現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)控制，這樣實(shí)現(xiàn)了閉環(huán)控制。上位—安裝運(yùn)行DCS上位程序。功能是接收DPU傳送的數(shù)據(jù)并進(jìn)行控制。操作員模式和工程師模式是兩種工作模式，它們對(duì)DCS系統(tǒng)功能的使用權(quán)限不同。操作員站只能對(duì)監(jiān)控畫(huà)面進(jìn)行操作，即接收DPU傳送的數(shù)據(jù)后使用工程師站的控制邏輯進(jìn)行控制，對(duì)DPU發(fā)控制指令。工程師站除了可對(duì)監(jiān)控畫(huà)面進(jìn)

6、行操作外，還可以進(jìn)行系統(tǒng)組態(tài)—畫(huà)面組態(tài)、控制邏輯組態(tài)和系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)組態(tài)，改變控制邏輯組態(tài)后要進(jìn)行編譯然后下裝到DPU中才能起作用。另外，工程師上還能實(shí)現(xiàn)趨勢(shì)顯示、事故追憶等DCS系統(tǒng)的功能。通信現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)到卡件，卡件到DPU之間是通過(guò)光纜、光纖等傳輸工具進(jìn)行通信。DCS向DPU下發(fā)指令是通過(guò)TCP協(xié)議，工程師站和每個(gè)操作員站都可以向DPU下發(fā)指令。DPU向DCS站傳送數(shù)據(jù)是通過(guò)UDP廣播通信，DPU可將數(shù)據(jù)廣播給DCS工程師站及所有的操作員站。DCS系統(tǒng)的具體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)略。２、仿真機(jī)結(jié)構(gòu)針對(duì)上述仿真對(duì)象，火電機(jī)組仿真機(jī)的具體結(jié)構(gòu)如下圖：虛擬DCS操作員站虛擬DCS操作員站虛擬DCS工程師站...模型

7、通信程序廣播廣播廣播虛擬DCS上位虛擬DCS下位發(fā)指令、組態(tài)發(fā)指令發(fā)指令VDPU共享內(nèi)存廣播模型站廣播共享內(nèi)存虛擬現(xiàn)場(chǎng)上圖的仿真機(jī)系統(tǒng)對(duì)仿真對(duì)象中的每一部分都進(jìn)行了仿真。包括現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、DCS系統(tǒng)、卡件以及系統(tǒng)的通信，下面分別介紹對(duì)每一部分的仿真。虛擬現(xiàn)場(chǎng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的模擬是通過(guò)在仿真支撐系統(tǒng)上搭建火電廠的模型（機(jī)／爐／電）來(lái)實(shí)現(xiàn)的，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)點(diǎn)經(jīng)檢測(cè)變送后的信號(hào)相當(dāng)于模型中相應(yīng)模塊的輸出。建模工作就是如