PDF《MW 火 电机组 激励 式DCS仿真 系统 的研 究 与实现》

第32卷第 2期2005年 3月华北电力大学学报JournalofNo r t h Ch i n a El e c t r i c Po we r Un i v e r s i t y Vo l _

3 2 .

No .

2 M a r . .2

0 0

5 6

0 0 MW 火电机组激励式 D C S仿真系统 的研究与实现 赵文升,张聪师,孙志英,崔凝(华北电力大学 仿真与控制技术研究所,河北 保定

0 7

1 0

0 3 ) 摘要:介绍 了一种可进行电厂运行人员和热工检修人员培训的多功能的

6 0 0/ V l W 火电机组的激励式 D C S 仿真培训装置.仿真机的激励式 D C S仿真 系统在软、硬件方面均与实际机组采用的 D C S系统完全一致 , 可实现 实际系统控制组态和监控画面直接 下装到仿真装置并应用于仿真培训.为了实现电厂操作人员的运 行培训和热工人员的控制系统 的热工试验培训 , 该仿真机以 S T A R 一90仿真支撑 系统软件为平台, 研制开发 了激励式 D C S 仿真 系 统控制软件 ,以此 实现 了激励 D C S仿真 系统和纯仿真控制系统单独或并列运行,达 到了同时进行 电厂热工维护和运行人员的培训 目的.本仿真系统 已成功应用于某电厂的仿真培训并取得 了 较好 的培 训效 果.关键词:火电机组、仿真机、激励式 D C S 仿真系统 中图分类号:T M6

1 l :T P

3 9

1 .

9 文献标识码:A 文章编号 :1

0 0

7 ―

2 6

9 1(

2 0

0 5 )

0 2 ―

0 0

4 1 ―

0 5 Re s e a r c h a n d r e a l i z a t i o n o f DCS h a r d wa r e ― i n ― l o o p s i mu l a t i o n s y s t e m o f

6 0

0 M W f o s s i l ― f ir e d u n i t Z H A O We n - s h e n g ,Z H AN G C o n g - s h i ,SU N Z h i - y i n g ,CUI Ni n g ( Re s e r c h I n s t i t u t e o f S i mu l a t i o n a n d Co n t r o l , No r t h C h i n a E l e c t r i c P o we r U n i v e r s i t y ,Ba o d i n g

0 7

1 0

0 3 ,C h i n a ) Ab s t r a c t :T he h a r d wa r e a n d s o Rwa r e o f t h e DCS h a r d wa r e ― . i n _ l o o p s i mu l a t i o n s y s t e m a l e s a me wi t h t h a t o f t he r e a l u n i t . Ba s e d o n t he S T AR一90Simu l a t i o n S u p p o r t i ng S y s t e m, e x c e p t i ng f o r i nd e p e n d e n t l y r u n n i n g o n t he b a s e o f t he h o s t c o mp u t e ~ ;

t he s i mu l a t i o n s y s t e m c a n a l s o r u n wi t h t he mo d e . T h e u n i t mo d e l r a i l s o n t he h o s t c o mp u t e r a n d t he t he r ma l c o n t r o l s y s t e m mo d e l r u n s o n DCS h a r d wa r e , wi t h c o mmu n i c a t i ng t h I ~ U g h t he f a s t Et he r n e t .1

1 1 e s i mu l a t i o n s y s t e m C a n b e u s e d t o t r a i n t he e n g i ne e r s a s we l l a s o p e r a t i ng p e r s o n ne

1 . Ke y wo r d s :p o we r u n i t ;

s i mu l a t o r ;

DCS h a r d wa r e - - i n - - l o o p s i mu l a t i o n s y s t e m 引言随着我国电力工业的高速发展和不同控制风格 的分散控制系统 ( DC S ) 在新型电站中的应用,电 力生产过程对运行人员和热工人员的技术要求越来 越高. 为了提高运行人员的操作水平和热工人员的 检修维护能力, 目前已建大型电站和新建电站均积 极建造各型以本厂机组为对象的高仿真度的仿真培 训装置, 主要用于运行人员的操作和反事故培训以 及热控人员检修维护技能的培训和提高. 据此保定 华仿科技有限公司与上海吴泾第二发电有限责任公 司联合开发了一套既可进行运行人员培训也能进行 热工人员技能培训的激励式 D CS火电机组多功能 培训仿真机. 该仿真机以实际电厂已投用的两台国产

6 0

0 MW 火力发电机组及其I NF I

9 0 控制系统为仿真对 象,采用 DE L L P o we r E d g e

4 6

0 0高性能微机服务 收稿 日期:2

0 0

4 ―

0 1 -

0 4 . 作者简介:赵文升 (

1 9

6 9一) , 男, 华北电力人学仿真与控制技术研究所工程师 维普资讯 http://www.cqvip.com

4 2 华北电力大学学报2005年器为主计算机,多台 P C 机作为人机接 口的仿真 D CS操作员站和就地操作站通过高速以太网与主 机连接,构成通用仿真机系统.为了实现控制系统 的修改试验和热控检修人员的培训, 该仿真系统还 结合实际电厂控制系统的特点,引入了一套局部 的、典型的、与实际机组控制系统一致的软、硬件 系统, 通过 I NF I

9 0的接 口系统 S e m AP I 卡件, 采 用华仿科技有限公司开发的接口软件, 使仿真机与 激励式 D CS仿真系统相连,用户可通过教练员站 方便的控制激励式系统的投入与退出. 由于激励式 DC S 仿真系统采用软件和硬件与实际系统一致, 且 下装 了实际机组的控制策略组态和监控画面, 因此 电厂热工人员也可以利用该环境进行控制系统组态 和调试 , 进行一些现场无法进行的但对实际机组安 全和经济运行有重要意义的热工试验.总之,该仿 真机既可以进行对运行人员的机组启停操作、 正常 运行、 事故处理的培训, 也为热控人员提供了一个 进行控制组态的修改完善训练和进行各种热工试验 等检修维护方面的技术培训平台.

1 仿真机系统硬件配置 本仿真机主要由主计算机、 仿真工程师站 、 教 练员站、仿真操作员站、就地操作员站、多媒体虚 拟盘台站及一套与现场软硬件一致的小型的嵌入式 激励 I NF I

9 0 D C S 仿真系统组成. 仿真机硬件配置 如图l示.从上述硬件配置图可以看出, 本仿真机包括了 常规的培训功能系统和激励式 DC S仿真系统两部 分. 该仿真机常规的仿真培训部分与其他 电站仿真 培训系统大同小异, 其突出的技术特色主要是以电 厂热工人员为培训对象的激励式 DC S仿真系统部 分.2激励式 D CS仿真 系统技术特点 激励式 DC S仿真系统的硬件 由一个操作员站 ( o i s ) 、一个过程控制单元 ( P CU ) 、6 块多功能控 制卡 ( MF P ) 、一个工程师站 ( E WS )和二个数据 接口站 ( I C I )组成,如图 l 虚线框所示. 由于激励式 DC S仿真系统硬件系统中除专用 的仿真数据接 口站 ( I C I )外 ,其他部分均采用 了由AB B公司提供的与现场硬件、系统软件、应用 软件完全一致的卡件、控制环路、 工程师站和操作 员站等设备, 因而可根据热工培训的需要在卡件中 下装与现场相同的 DC S系统控制组态文件,如协 调控制系统、送风控制系统、引风控制系统、一次 风控制系统、给水控制系统 、过热器温度控制系 统、再热器温度控制系统等控制系统等, 同时在 OI S站上也下装有与现场相同的监控系统画面;

该 部分控制组态也通过翻译技术转换为相应的仿真控 制模型.在激励式 DC S仿真系统投入培训时,由 数据发送接口站把仿真系统的模型计算数据通过特 殊的通讯软件发送到卡件中并由此传送到 I NF I

9 0 投影

1 I 投影

2 虚 拟盘 ― ― ―_ 一视频信号 阵 列开 关L――_ _ 一虚拟 盘 网控站 l J DE H站lIDCS站JIDCS站 l l D C S 站lIDCS站JlDEH站 l l网控站 网络交换机 就地站 l I l辅助站 l l 工程师站 主计算机 网络交换机 卤卤{由激励 D C S E WS站2匠接口站lI控制模件柜llIC103lIll激励式 D C S系统 以太网缆 ― ― 视频信号线 ― ― I N F I

9 0 专用信号线 图1仿真机系统配置图 Fi g .

1 Di a g r a m o f c o mpo s i ng o f s i m u l a t i o n s y s t e m h a r d wa r e 维普资讯 http://www.cqvip.com 第2期赵文升等 :6

0 0 MW 火电机组激励式 D C S 仿真系统的研究与实现

4 3 数据环路上,学员可通过 OI S站对仿真控制对象 进行监控;

同时,OI S站的操作结果则通过环路、 卡件和数据接收站反向传送到仿真机模型中并进行 相应的仿真运算.由此可见,主计算机中的仿真模 型软件系统与激励式 DC S仿真硬件系统共同构成 一 个闭环控制系统. 辅以特殊的切换控制软件可以 实现激励式 DC S仿真硬件控制系统与相应的仿真 模型控制系统单独或或并列运行,由激励式 D........