CN106019984A - 一种风机半实物仿真装置、系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及仿真领域，具体涉及一种风机半实物仿真装置、系统及方法。风机半实物仿真装置包括仿真计算机、采集转换模块，仿真计算机通过以太网将仿真模拟参数传送给采集转换模块，采集转换模块将仿真模拟参数转换为IO信号传送给外部的实物控制器进行采集处理，实物控制器处理后将控制信号发送给所述采集转换模块，采集转换模块经数据转换后将数据信息传送给仿真计算机。本发明解决了现有技术中代码执行效率低，可靠性、通用性差的技术问题，通过本发明的风机半实物仿真装置、系统、方法，可实现的数学仿真模型与外部之间直接的数字交互，省略了代码生成、下载等步骤，简化了流程，提高了效率，且可广泛应用于各行业的风机半实物仿真。

Description

一种风机半实物仿真装置、系统及方法

技术领域

本发明涉及仿真技术领域，尤其是指一种风机半实物仿真装置、系统及方法。

背景技术

随着计算机科学的不断发展，仿真技术的应用领域不断拓展，仿真理论以及基础工具也不断创新。在当今工业社会的各个领域，通过仿真技术来提高产品的可靠性，缩短研发周期，降低测试成本已经成为了一种新的潮流。半实物仿真技术作为仿真技术的一种特例被广泛应用于各个行业中。而当前半实物仿真技术多基于常用的仿真计算软件为Matlab/Simulink自动代码生成技术，该方法将仿真平台划分为3个部分，如图1所示：Matlab/Simulink/RTW，仿真目标机，Labview监控界面，其仿真执行流程可分为两个阶段，代码生成阶段，系统控制阶段。在代码生成阶段，Simulink实现的数学模型通过RTW工具自动生成仿真目标机中可以运行的代码，然后将其下载到仿真目标机中，将控制权交给仿真硬件，进入系统控制阶段；系统控制阶段，由仿真目标机执行仿真程序，通过Labview设计的监控界面，对实物系统进行实时监控与参数调整等工作。

由上可知，现有的风机半实物仿真平台通常存在以下缺陷：

1、生成的代码执行效率不高，可读性差；2、通用性差，针对不用的硬件需要开发不同的TLC(目标语言编译器)文件；3、资源利用率低，Simulink完成建模后即被停止使用，转而额外开发Labview监控界面，降低了开发效率；4、仿真目标机需要执行仿真模型程序、IO管理程序、Labview软件的支撑程序，其任务量大，可靠性降低。

发明内容

为解决现有技术中的上述缺陷问题，本发明提供一种风机半实物仿真平台、系统及方法。

本发明所采用的技术方案是：一种风机半实物仿真装置，包括仿真计算机和采集转换模块，所述仿真计算机通过以太网将仿真模拟参数传送给所述采集转换模块，所述采集转换模块将所述仿真模拟参数转换为IO信号传送给外部的实物控制器进行采集处理，所述实物控制器处理后将控制信号发送给所述采集转换模块，所述采集转换模块经数据转换后将数据信息传送给所述仿真计算机。

对上述技术方案的进一步改进为，所述通讯接口可以是以太网接口、串口或USB接口，优选为以太网接口。

对上述技术方案的进一步改进为，所述采集转换模块包括通信管理单元，AIO模块单元、DIO模块单元、CAN模块单元和程控电阻模块单元，所述通信管理单元通过以太网分别与所述AIO模块单元、DIO模块单元、CAN模块单元和程控电阻模块单元连接。

对上述技术方案的进一步改进为，所述以太网采用UDP协议或TCP/IP协议。

对上述技术方案的进一步改进为，所述AIO模块单元、DIO模块单元、CAN模块单元和程控电阻模块单元均采用FPGA芯片为控制器。

对上述技术方案的进一步改进为，所述通信管理单元采用PowerPC 828x芯片+Vxworks操作系统，也可以直接采用FPGA，但是其程序管理方面不及本方实施例高效。

对上述技术方案的进一步改进为，所述仿真计算机包括仿真软件，所述仿真软件搭建仿真数学模型，所述仿真软件包括AIO模块库文件、DIO模块库文件、CAN模块库文件和程控电阻模块库文件，所述AIO模块库文件、DIO模块库文件、CAN模块库文件和程控电阻模块库文件分别封装有与所述AIO模块单元、DIO模块单元、CAN模块单元和程控电阻模块单元进行数据转换的通信协议。

对上述技术方案的进一步改进为，所述AIO模块库文件包括AI模块和AO模块，AI模块设有模块输入口，用于将采集的外部数据传递给仿真软件处理，所述AO模块设有模块输出口，用于将仿真参数传送给外部的实物控制器。

对上述技术方案的进一步改进为，所述DIO模块库文件包括DI模块和DO模块，DI模块设有模块输入口，用于将采集的外部数据传递给仿真软件处理，所述DO模块设有单通道和多通道输出模式，用于将仿真参数传送给外部的实物控制器。

对上述技术方案的进一步改进为，所述CAN模块库文件包括CAN发送模块和CAN接收模块，CAN发送模块用于向总线上发送CAN数据，CAN接收模块设有数据输入口，用于接收接口号。

对上述技术方案的进一步改进为，所述程控电阻模块库文件包括电阻输入端口，用于输入电阻值。

对上述技术方案的进一步改进为，所述程控电阻模块单元包括以太网接口、以太网通信芯片、主控芯片、驱动电路；所述以太网通信芯片通过以太网接口接收控制指令，并将所述控制指令传输给主控芯片；所述主控芯片根据控制指令对所述驱动电路输出控制信号，所述驱动电路根据所述控制信号输出电阻值。

本发明还提供一种风机半实物仿真系统，包括如上述所述的风机半实物仿真装置和实物控制器，所述风机半实物仿真装置通过IO接口与实物控制器连接。

对上述技术方案的进一步改进为，所述风机半实物仿真系统应用于风机主控系统半实物仿真，所述实物控制器为风机主控器。

对上述技术方案的进一步改进为，所述仿真计算机搭建风机轮毂系统、偏航系统、变频器系统和温度系统中至少一种系统的数学模型。

本发明还提供一种风机半实物仿真方法，包括以下步骤：

搭建仿真模型：在仿真计算机上运行仿真软件，仿真软件模拟受控对象的运行参数；

仿真参数转换：所述仿真软件的运行时间设定为无限时间模式，仿真模型运行参数经数据转换协议以及转换硬件传送给实物控制器；

仿真模型调节：实物控制器将仿真处理后的数据反馈给仿真计算机，用于仿真计算机调节仿真模型状态。

与现有技术相比，本发明的风机半实物仿真装置、系统及方法的有益效果为：

1、不同于基于代码生成技术实现的风机半实物仿真系统，通过对仿真软件的直接搭建数学仿真模型，且对仿真软件拓展了外部接口，通过该发明可以实现仿真计算机中的数学仿真模型与外部控制器之间直接的数字交互，解决了现有技术中代码执行效率低，可靠性、通用性差的技术问题，通过本发明的风机半实物仿真装置、系统、方法可实现的数学仿真模型与外部之间直接的数字交互，省略了代码生成、下载等步骤，简化了流程，提高了效率；

2、通过仿真软件Simulink软件拓展了IO信号、CAN信号、程控电阻控制器，可以实现Simulink中完成的数学仿真模型与外部控制器之间直接的数字交互，每个模型可以根据各自实物的内部结构与输入输出关系具体建模，因此可广泛应用于各行业的半实物仿真，拥有较好的应用推广价值。

3、可以直接使用Simulink中的监控组件，节约了资源成本；

4、IO收发管理部分交由底层IO采集转换模块实现，提高了Simulink自身运行的效率。

为了对本发明的上述及其他方面有更佳的了解，特举以下较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为现有风机半实物仿真原理图；

图2为本发明一种实施方式涉及的风机半实物仿真运行原理图；

图3是本发明一种实施方式涉及的风机半实物仿真硬件结构图；

图4是本发明一种实施方式涉及的风机半实物仿真软件结构图；

图5是本发明一种实施方式涉及的风机半实物仿真软件中AI配置过程图；

图6是本发明一种实施方式涉及的风机半实物仿真软件中AO配置过程图；

图7是本发明一种实施方式涉及的风机半实物仿真软件中DI配置过程图；

图8是本发明一种实施方式涉及的风机半实物仿真软件中DO配置过程图；

图9是本发明一种实施方式涉及的风机半实物仿真软件中CAN发送模块库配置过程图；

图10是本发明一种实施方式涉及的风机半实物仿真软件中CAN接收模块库配置过程图；

图11是本发明一种实施方式涉及的风机半实物仿真软件中程控电阻配置过程图；

图12是本发明一种实施方式涉及的风机半实物仿真方法流程图；

图13是本发明一种实施方式涉及的风机半实物仿真过程图。

图示说明：10、风机半实物仿真装置；1、仿真计算机；11、AIO模块库文件；12、DIO模块库文件；13、CAN模块库文件；14、程控电阻模块库文件；2、采集转换模块；21、通信管理单元；22、AIO模块单元；23、DIO模块单元；24、CAN模块单元；25、程控电阻模块单元。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。此外，本领域技术人员根据本文件的描述，可以对本文件中实施例中以及不同实施例中的特征进行相应组合。

本发明实施例如下，如图2所示，一种风机半实物仿真装置10，包括仿真计算机1、采集转换模块2，所述仿真计算机1通过以太网将仿真模拟参数传送给所述采集转换模块2，所述采集转换模块2将所述仿真模拟参数转换为IO信号传送给外部的实物控制器3进行采集处理，所述实物控制器3处理后将控制信号发送给所述采集转换模块2，所述采集转换模块2经数据转换后将数据信息传送给所述仿真计算机1。其中，所述通讯接口可以是以太网接口、串口或USB接口，优选为以太网接口。

具体的，如图3所示，采集转换模块2包括通信管理单元21，AIO模块单元22、DIO模块单元23、CAN模块单元24、程控电阻模块单元25，其中通信管理单元21通过以太网可以分别与AIO模块单元22、DIO模块单元23、CAN模块单元24和程控电阻模块单元25连接。采集转换模块2构建以太网网络，且具备可配置与可扩展性，所有的数据进行统一处理，AIO模块单元22、DIO模块单元23、CAN模块单元24和程控电阻模块单元25都通过底板进行数据交互。其中，所述以太网采用UDP协议或TCP/IP协议。

优选的，AIO模块单元22、DIO模块单元23、CAN模块单元24和程控电阻模块单元25均采用FPGA芯片为控制器。

具体的，如DIO模块单元23主要电路可以划分为三个部分：1、数字量输入电路；2、数字量输出电路；3、辅助电路。其中数字量输入电路：数字信号经过调理后，通过74HC14D对高低电平进行判断后，将结果送进74HC65D，最终由FPGA将运算得到的通道数值打包传递到CPU模块。模块共有48路组输入通道，其中32组固定输入，16组可配置输入；输入电压范围0～5VDC，最大可采样频率1KHz。数字量输出电路：与输入信号相反，FPGA从CPU模块中得到需要发送到外部的信号量后，将其送入MC74HC595D，此处使用它的并行输出口，经过VN340SP进行电平转换后，输出电路将电信号传递到外部。模块共有48路组输出通道，其中32组固定输入，16组可配置输出；输出开关频率为1KHz，驱动能力为0.7A。辅助电路:为了防止FPGA与信号电路之间产生干扰，在二者之间增加一个光耦隔离芯片PS9814，以达到隔离的目的；针对每个输入输出通道设计LED指示电路，用以辅助观测电路当前状态。其中，74HC14D为六位反向施密特触发器，其工作温度范围是-40℃～+125℃，针脚数是14，封装类型是SOIC。FPGA(Field－Programmable Gate Array)，即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。MC74HC595D芯片是一种8位串行输入/输出或者并行输出移位寄存器，具有高阻、关、断三种状态，可以直接清除100MHz的移位频率输出能力并行输出，总线驱动串行输出，其中，移位寄存器和存储器是分别的时钟。

AIO模块单元22的整体设计主要包括1、模拟量输入部分；2模拟量输出部分；3、辅助电路三部分。模拟量输入电路：输入信号通过经过通道选择电路，得到各个通道的输入信号，经运放调理电路和通道模式选择电路后，由FPGA控制AD模块采样运算后得到对应通道的模拟量值。每个模块有8个输入电路，采集范围为：±10V、±1V电压、0..20mA电流。模拟量输出电路：FPGA首先将CPU给定的对应输出数值给到DAC，经DAC转换后得到对应输出值，由通道选择电路决定输出通道，最后经放大、调理和保护电路输出。模块提供8路输出信号，范围为±10V电压，最大负载电流±3mA。辅助电路：同DIO模块单元23一样，在FPGA与信号电路之间增加了一个光耦隔离芯片PS9814，用于防止干扰的产生。

CAN模块单元24使得风机半实物仿真装置可以与外部实物控制器进行CAN通信。CAN模块单元24中的FPGA用于网络数据包与CAN数据帧之间的相互转换功能，采用SJA1000作为CAN控制芯片，采用CAN2.0B协议的格式对数据帧进行发送或者采集；由于SJA1000引脚工作电平为直流5V，而FPGA的工作电平为直流3.3V，因此二者之间增加SN74LVC16245，用于提供5V到3.3V之间的电平转换；在CAN收发器上选择带隔离功能的ADM3053芯片；CAN模块通过DB9公头引出，供用户使用。其中，SJA1000是一种独立控制器，用于移动目标和一般工业环境中的区域网络控制(CAN)，它是PHILIPS半导体PCA82C200CAN控制器BasicCAN的替代产品而且它增加了一种新的工作模式PeliCAN,这种模式支持具有很多新特性的CAN 2.0B协议。

所述程控电阻模块单元包括以太网接口、以太网通信芯片、主控芯片、驱动电路；所述以太网通信芯片通过以太网接口接收控制指令，并将所述控制指令传输给主控芯片；所述主控芯片根据控制指令对所述驱动电路输出控制信号，所述驱动电路根据所述控制信号输出电阻值。程控电阻用于模拟温度传感器，PT100温度传感器被广泛应用于工业生产中温度参数的监测，这是一种标准化仪表，其原理是将温度的变化情况转化成可传送的输出信号，以本发明实施例程控电阻模块单元25采用FPGA芯片，MC74HC595芯片驱动电路为例，FPGA芯片将仿真计算机的控制信号，通过一根串行信号线传送到MC74HC595芯片的信号输入端，MC74HC595芯片通过内部的移位寄存器，经8个时钟脉冲后，将信号输出到程控电阻继电器的线圈一端，通过控制串行数据的电平高低来达到控制线圈的通断，通电后的线圈具有磁性，控制触点的通断，从而达到控制电阻阻值的目的，MC74HC595芯片能同时驱动十六路的电阻输出，在具体的应用中可以模拟如电机定子温度、气隙温度、冷却泵温度、外界温度等，依据实际需求可以输出16组电阻值。

在本实施例中，通信管理单元21采用PowerPC 828x芯片+Vxworks操作系统，可以实现2种功能：1)为收集采集转换模块2中AIO模块单元22、DIO模块单元23、CAN模块单元24、程控电阻模块单元25所采集的外部数据，并将其传送到仿真计算机1；2)为接收仿真计算机1的数据，将其转换并传递到外部环境。通信管理单元21与AIO模块单元22、DIO模块单元23、CAN模块单元24、程控电阻模块单元25之间采用UDP协议实现，与仿真计算机1之间采用UDP协议实现通信。

优选的，如图4所示，仿真计算机1包括仿真软件，所述仿真软件搭建仿真数学模型，所述仿真软件包括AIO模块库文件11、DIO模块库文件12、CAN模块库文件13、程控电阻模块库文件14，其中AIO模块库文件11、DIO模块库文件12、CAN模块库文件13、程控电阻模块库文件14分别封装有与AIO模块单元22、DIO模块单元23、CAN模块单元24、程控电阻模块单元25进行数据转换的通信协议。在本实施例中仿真软件主要是利用Matlab/simulink软件。

进一步的，AIO模块库文件11包括AI模块和AO模块，AI模块设有模块输入口，用于将采集的外部数据传递给仿真软件处理，所述AO模块设有模块输出口，用于将仿真参数传送给外部的实物控制器。如图5所示风机半实物仿真软件中AI配置过程图，首先配置底板号，确定AI模块所在的底板插槽，然后配置输入通道号，接下来配置输入参数的模式，共有±10V电压模式、±1V电压模式、0～20mA电流模式、温度信号四种工作模式，最后是实际模块的采样时间。如图6所示本发明之风机半实物仿真软件中AO配置过程图，与AI模块区别在于AO模块输出为了保证底层硬件模块与仿真步长的一致性，采用固定采样时间，不予配置。

进一步的，DIO模块库文件12包括DI模块和DO模块，DI模块设有模块输入口，用于将采集的外部数据传递给仿真软件处理，如图7所示本发明之风机半实物仿真软件中DI配置过程图，首先配置底板号，然后配置通道模式，DI模块有单通道与多通道输入两种模式，在不同的输入模式中配置相应的通道号，最后是采样时间设置。而DO模块设计了一个模块输出端口，用于将仿真参数输出到外界，也有单通道与多通道输出模式，配置过程如附图8所示，与DI区别在于没有采样时间设置过程。

进一步的，CAN模块库文件13包括CAN发送模块和CAN接收模块，CAN发送模块用于向总线上发送CAN数据，CAN接收模块设有数据输入口，用于接收接口号。CAN发送模块配置过程如图9所示，将输入数据分割为4个，每个数据为2个字节，需要配置的参数为底板号，发送接口号。CAN接收模块配置过程如附图10所示，设计了4个数据输出口，配置参数为底板号，接收接口号。

进一步的，程控电阻模块库文件14包括一电阻输入端口，用于输入电阻值。基于以太网，可以根据模拟参数模拟适于实物控制器的所有温度。程控电阻的配置流程如附图11所示，需配置的参数为模块号与电阻号(一共16个)，设计了一个模块输入端口，用以输入电阻值。本实施例中，每路程控电阻的分辨率为0.25欧姆，电阻值输出范围为0.25-255.75欧姆。

本发明还提供一种风机半实物仿真系统，包括如上任意所述的风机半实物仿真装置10和实物控制器3，其中风机半实物仿真装置10通过IO接口与实物控制器3连接。

具体的，风机半实物仿真系统应用于风机半实物仿真，所述实物控制器为风机主控系统。通过风机半实物仿真装置可以通过Matlab/simulink软件搭建所需要的各种数学模型，从而实现各行业的半实物仿真测试。

在本实施例中，在仿真计算机1通过Matlab/simulink软件搭建风机数学模型，其中轮毂系统、偏航系统、变频器系统、温度系统数学模型；然后将对应的模型需要传递的物理量通过IO模块进行连接，比如轮毂系统采用CAN模块与风机主控系统连接，偏航系统与风机主控系统之间采用AIO与DIO模块进行连接，温度系统与风机主控系统之间采用程控电阻模块进行连接；最后将Simulink设置为无限时间模式，运行整体系统。通过此系统，可以使用风机主控系统对仿真模型实现系统级控制，包含偏航、变桨、运行发电、温度监控等全部功能，实现风机主控系统半实物仿真运行。

如图12和图13所示，本发明还提供一种风机半实物仿真方法，包括以下步骤：

搭建仿真模型：在仿真计算机上运行仿真软件，仿真软件模拟受控对象的运行参数；此处在仿真平台中构建的风机仿真模型中包括：风电机组模型、协议栈、CAN模块、DIO模块、AIO模块、程控电阻部分。风机仿真运行主要过程为：首先风速、风向信号传递到轮毂模型中，然后轮毂模型带动电机模型发出电功率，传递到变频器模型中，最后变频器模型将发电机电功率转换到模拟电网中。此过程中，风机整机中发电机、变频器、偏航系统、变桨系统等各个部分的运行参数保持与实际情况一致。

其中轮毂模型包含变桨模型以及偏航模型。变桨模型依据风机主控发送的变桨指令调节桨叶角度，调整风轮捕获的功率；偏航模型依据风机主控发送的偏航指令调整迎风角度，调节迎风面。电机模型为2MW直驱式永磁电机。轮毂模型中风轮转速、变桨电机桨叶角度等参数传递到CANOpen协议栈1中，然后经CAN模块转换为CAN信号传递到风机主控系统的机舱部分。此外，偏航电机的的偏航角度、偏航刹车压力等参数通过DIO、AIO模块转换为相应电信号，传递到风机主控系统的机舱部分。发电机定子温度、气隙温度等参数通过程控电阻转换为相应的PT100信号，传递到风机主控系统的机舱部分。

其中变频器模型包括发电机功率转换模型，变频器冷却系统模型等部分。由风机主控系统控制变频器的工作模式转换。变频器模型将有功功率、电压、电流、IGBT温度等参数传递到CANOpen协议栈2中，经CAN模块转换为CAN信号传递风机主控系统的塔基部分。此外，变频器冷却系统中的冷却泵开关、冷却风扇开关、冷却泵压力值等参数由DIO、AIO模块转换为相应电信号，传递到风机主控系统的塔基部分。塔基温度、塔基控制柜温度等参数通过程控电阻模块转换为相应的PT100信号，传递到风机主控系统的塔基部分。

仿真模型(参数)运行：将所述仿真软件的运行时间设定为无限时间模式，仿真模型运行参数经数据转换协议以及转换硬件传送给实物控制器；此处设定simulink的模型仿真运行时间为无限时间模式，启动运行。

仿真模型调节：实物控制器将仿真处理后的数据反馈给仿真计算机，用于仿真计算机调节仿真模型状态。此处在风机主控系统的HMI上操作启动按钮，观测风机桨叶角度变化以及功率转化状态。

通过实施本发明具体实施例描述的风机半实物仿真装置、系统及方法，可以达到以下技术效果：

1、不同于基于代码生成技术实现的风机半实物仿真系统，通过对仿真软件的直接搭建数学仿真模型，且对仿真软件拓展了外部接口，通过该发明可以实现仿真计算机中的数学仿真模型与外部控制器之间直接的数字交互，解决了现有技术中代码执行效率低，可靠性、通用性差的技术问题，通过本发明的风机半实物仿真装置、系统、方法可实现的数学仿真模型与外部之间直接的数字交互，省略了代码生成、下载等步骤，简化了流程，提高了效率；

2、通过仿真软件Simulink软件拓展了IO信号、CAN信号、程控电阻控制器，可以实现Simulink中完成的数学仿真模型与外部控制器之间直接的数字交互，每个模型可以根据各自实物的内部结构与输入输出关系具体建模，因此可广泛应用于各行业的半实物仿真，拥有较好的应用推广价值。

3、可以直接使用Simulink中的监控组件，节约了资源成本；

4、IO收发管理部分交由底层IO采集转换模块实现，提高了Simulink自身运行的效率。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种风机半实物仿真装置，包括仿真计算机、采集转换模块，其特征在于，所述仿真计算机通过通讯接口将仿真模拟参数传送给所述采集转换模块，所述采集转换模块将所述仿真模拟参数转换为IO信号传送给外部的实物控制器进行采集处理，所述实物控制器处理后将控制信号发送给所述采集转换模块，所述采集转换模块经数据转换后将数据信息传送给所述仿真计算机。

2.根据权利要求1所述的风机半实物仿真装置，其特征在于，所述采集转换模块包括通信管理单元，模拟量输入输出单元、数字量输入输出单元、CAN模块单元、程控电阻模块单元，所述通信管理单元通过以太网分别与所述AIO模块单元、DIO模块单元、CAN模块单元、程控电阻模块单元连接。

3.根据权利要求2所述的风机半实物仿真装置，其特征在于，所述AIO模块单元、DIO模块单元、CAN模块单元、程控电阻模块单元均采用FPGA芯片为控制器。

4.根据权利要求2所述的风机半实物仿真装置，其特征在于，所述仿真计算机包括仿真软件，所述仿真软件搭建仿真数学模型，所述仿真软件包括AIO模块库文件、DIO模块库文件、CAN模块库文件和程控电阻模块库文件，所述AIO模块库文件、DIO模块库文件、CAN模块库文件和程控电阻模块库文件分别封装有与所述AIO模块单元、DIO模块单元、CAN模块单元和程控电阻模块单元进行数据转换的通信协议。

5.根据权利要求4所述的风机半实物仿真装置，其特征在于，所述AIO模块库文件包括AI模块和AO模块，AI模块设有模块输入口，用于将采集的外部数据传递给仿真软件处理，所述AO模块设有模块输出口，用于将仿真参数传送给外部的实物控制器。

6.根据权利要求4所述的风机半实物仿真装置，其特征在于，所述DIO模块库文件包括DI模块和DO模块，DI模块设有模块输入口，用于将采集的外部数据传递给仿真软件处理，所述DO模块设有单通道和多通道输出模式，用于将仿真参数传送给外部的实物控制器。

7.根据权利要求4所述的风机半实物仿真装置，其特征在于，所述CAN模块库文件包括CAN发送模块和CAN接收模块，CAN发送模块用于向总线上发送CAN数据，CAN接收模块设有数据输入口，用于接收接口号；或者，所述程控电阻模块库文件包括电阻输入端口，用于输入电阻值。

8.根据权利要求2至7中任一项所述的风机半实物仿真装置，其特征在于，所述程控电阻模块单元包括以太网接口、以太网通信芯片、主控芯片、驱动电路；所述以太网通信芯片通过以太网接口接收控制指令，并将所述控制指令传输给主控芯片；所述主控芯片根据控制指令对所述驱动电路输出控制信号，所述驱动电路根据所述控制信号输出电阻值。

9.一种风机半实物仿真系统，其特征在于，包括如权利要求1至8任意一项所述的风机半实物仿真装置和实物控制器，所述风机半实物仿真装置通过IO接口与实物控制器连接；或者，所述风机半实物仿真系统应用于风机主控系统半实物仿真，所述实物控制器为风机主控器；或者，所述仿真计算机搭建风机轮毂系统、偏航系统、变频器系统和温度系统中至少一种系统的数学模型。

10.一种风机半实物仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：

搭建仿真模型：在仿真计算机上运行仿真软件，仿真软件模拟受控对象的运行参数；

仿真参数转换：所述仿真软件的运行时间设定为无限时间模式，仿真模型运行参数经数据转换协议以及转换硬件传送给实物控制器；

仿真模型调节：实物控制器将仿真处理后的数据反馈给仿真计算机，用于仿真计算机调节仿真模型状态。