CN205210547U - 火电机组dcs系统模拟量控制回路仿真测试系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种火电机组DCS系统模拟量控制回路仿真测试系统，包括火电机组激励式仿真平台和测试DCS系统，所述的火电机组激励式仿真平台包括相互连接的仿真DCS系统和仿真模型，所述的测试DCS系统与仿真模型之间采用主干链接。与现有技术相比，本实用新型具有实现模拟量回路的动态仿真测试，及早发现和解决逻辑组态中存在的问题，提升控制功能组态的实施质量，为控制系统实际调试和顺利投用创造有利条件等优点。

Description

火电机组DCS系统模拟量控制回路仿真测试系统

技术领域

本实用新型涉及火力发电机组的自动控制领域，尤其是涉及一种火电机组DCS系统模拟量控制回路仿真测试系统。

背景技术

火电机组DCS系统中模拟量控制回路主要实现机组运行参数自动调节和控制功能，从底层的水位、流量、转速控制到上层的汽温、汽压、发电负荷等参数的控制，另外还包括辅机设备发生故障时快速减负荷等控制功能。这些控制功能是否能正确实现往往会影响到机组的安全正常运行，所以应在DCS系统出厂前进行有效的功能测试。但这时DCS系统尚未和实际对象建立链接，没有形成控制闭环，较难开展有效的功能测试。目前对于模拟量回路测试主要有两种方法，一种是在DCS系统中采用组态工具搭建控制对象仿真模型实现功能测试(参见实用新型专利“火电机组分布式控制系统控制对象仿真建模的方法”，专利号：ZL201010507102.4)，另一种是将DCS系统同工程机组的仿真模型建立链接来进行功能测试。这两种方法均存在不足之处，第一种方法由于对象模型复杂多样，而组态工具提供的算法有限，只能实现控制对象的简化仿真和粗略模拟，影响功能测试效果。第二种方法中工程机组不一定都有仿真模型，即使建设仿真模型也往往落后于DCS系统，而且同仿真模型建立全部链接(数千点信号)也费时费力，无法在DCS现场调试前完成仿真测试。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种火电机组DCS系统模拟量控制回路仿真测试系统。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种火电机组DCS系统模拟量控制回路仿真测试系统，其特征在于，包括火电机组激励式仿真平台和测试DCS系统，所述的火电机组激励式仿真平台包括相互连接的仿真DCS系统和仿真模型，所述的测试DCS系统与仿真模型之间采用主干链接。

还包括用于测试DCS系统和仿真DCS系统之间切换的仿真开关，该仿真开关分别与测试DCS系统、仿真DCS系统和仿真模型连接。

所述的测试DCS系统和仿真DCS系统为量程相同或量程不同的DCS系统。

当所述的测试DCS系统和仿真DCS系统为量程不同的DCS系统时，所述的测试DCS系统与仿真模型之间设有量程转换单元。

所述的仿真DCS系统为PC机。

与现有技术相比，本实用新型借助通用火电机组激励式仿真平台，建立DCS系统和通用仿真模型之间的主干链接，模型精度大大高于用DCS组态工具搭建的模型，采用主干链接的方式能快速方便地形成控制闭环，实现模拟量回路的动态仿真测试，及早发现和解决逻辑组态中存在的问题，提升控制功能组态的实施质量，为控制系统实际调试和顺利投用创造有利条件。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本实用新型保护的范围。

对模拟量控制回路进行有效测试的关键和首要条件是要建立控制回路的闭环，即控制指令要发给某个控制对象，控制对象的状态改变后使得运行参数发生变化，模拟量回路再根据这个参数变化调整控制指令，形成闭环。如果没有这一闭环，只靠静态的逻辑检查不能有效发现控制组态中存在的问题，增加机组设备实动的风险。前述第一种方法只能实现控制对象的粗略仿真，对象状态改变引起的运行参数变化只能是一种近似模拟，会影响测试效果。另外，对于不同的DCS系统，需要按照实际机组用该DCS工具重新搭建简化仿真模型，还需要对简化模型进行调试。用第二种方法能实现控制对象的精确仿真，但仿真模型建设往往落后于DCS系统，且建立全部链接耗时费力。

考虑到新建火电机组一般都是采用超(超)临界技术，完全可以借助通用仿真平台来代表工程机组，并采用一种全新的主干链接方法，将主要的控制指令由测试DCS系统发往仿真平台和仿真模型，通过模型运算后将相关运行参数送回至测试DCS系统，实现控制闭环。采用这种方法后，控制对象的仿真精度要大大高于DCS工具搭建的仿真对象，另外由于采用主干链接方式能很方便的实现测试DCS系统和仿真模型之间的链接，为模拟量回路动态测试带来很大便利。

如图1所示，一种火电机组DCS系统模拟量控制回路仿真测试系统，包括火电机组激励式仿真平台1和测试DCS系统2，所述的火电机组激励式仿真平台1包括相互连接的仿真DCS系统11和仿真模型12。

本实用新型还包括用于测试DCS系统和仿真DCS系统之间切换的仿真开关3，该仿真开关3分别与测试DCS系统2、仿真DCS系统11和仿真模型12连接。

激励式仿真平台包括仿真DCS系统和仿真模型两部分，除了测试DCS系统同仿真模型之间建立主干链接之外，其他信号仍维持原先仿真模型和仿真DCS之间的链接，并通过仿真DCS将模型运行起来，解决仿真模型的初始化问题。另外，测试机组的容量等级可以和激励式仿真平台不相同，此时只要对主干链接信号进行适当的量程转换即可。

对模拟量控制回路进行仿真测试的步骤如下：

建立测试DCS系统和仿真模型的主干链接，必要时进行适当的量程转换；

运行仿真平台，使得仿真机组处于一定的负荷区间；

将主干链接信号切换至测试DCS系统，仿真模型开始接受测试DCS系统发出的主干指令信号；

经模型运算后的对象状态和运行参数送回测试DCS系统，形成控制闭环；

在控制闭环下对模拟量控制回路进行仿真测试，发现和消除控制逻辑中存在的问题，初步设置控制参数，提高组态工作质量。

对于某一台新建600MW超超临界火电机组，DCS采用艾默生Ovation系统，在完成DCS控制功能和监控画面组态后，对DCS系统模拟量控制回路进行动态测试，检查控制功能及前后台链接是否正确，以及早发现和解决问题，缩短实际调试时间。

借助已经建设完成的1000MW超超临界通用火电机组激励式仿真平台，建立仿真模型和测试DCS系统之间的数据交互通道，采用主干链接的方式，通过测试DCS系统送往仿真模型的控制指令主要有负荷指令、汽轮机调门开度指令、给煤机转速指令、给水泵转速指令、送风机挡板开度指令、引风机挡板开度指令、一次风机挡板开度指令、磨煤机冷、热风门开度指令、凝结水调门开度指令、加热器疏水调门开度指令、凝汽器补水调门开度指令等主要指令信号。

另外，设置了仿真开关，当开关投入后，仿真模型不再接受仿真DCS发出的主干指令，而是转为接受测试DCS发来的指令，模型计算出的控制参数则同时送往测试DCS和仿真DCS系统，模拟量回路仿真测试系统见示意图1。这样当测试DCS中控制指令发生变化后，经过仿真模型运算控制参数会发生变化并回传至测试DCS系统，从而实现模拟量控制回路的闭环，可对模拟量控制回路进行仿真调试。

以炉膛负压控制回路为例，投入仿真开关后，模型开始接受测试DCS中引风机静叶挡板的开度指令，开度变化后经过仿真模型计算炉膛负压会发生变化，该参数会传回测试DCS系统，从而形成控制闭环。其他模拟量控制回路按照类似方式进行处理，从而可以有效进行主要模拟量控制回路的仿真调试，包括机组协调控制、RB快速减负荷等控制回路。

由于仿真平台是基于1000MW超超临界机组的，而实际DCS系统的工程机组是6000MW机组，故指令和参数传送时要进行适当的量程变换。另外在进行仿真方式切换时，也要做好测试DCS系统和仿真DCS系统之间的切换跟踪，实现无扰切换，确保测试DCS和仿真平台正常工作。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种火电机组DCS系统模拟量控制回路仿真测试系统，其特征在于，包括火电机组激励式仿真平台和测试DCS系统，所述的火电机组激励式仿真平台包括相互连接的仿真DCS系统和仿真模型，所述的测试DCS系统与仿真模型之间采用主干链接。

2.根据权利要求1所述的一种火电机组DCS系统模拟量控制回路仿真测试系统，其特征在于，还包括用于测试DCS系统和仿真DCS系统之间切换的仿真开关，该仿真开关分别与测试DCS系统、仿真DCS系统和仿真模型连接。

3.根据权利要求1所述的一种火电机组DCS系统模拟量控制回路仿真测试系统，其特征在于，所述的测试DCS系统和仿真DCS系统为量程相同或量程不同的DCS系统。

4.根据权利要求3所述的一种火电机组DCS系统模拟量控制回路仿真测试系统，其特征在于，当所述的测试DCS系统和仿真DCS系统为量程不同的DCS系统时，所述的测试DCS系统与仿真模型之间设有量程转换单元。

5.根据权利要求1所述的一种火电机组DCS系统模拟量控制回路仿真测试系统，其特征在于，所述的仿真DCS系统为PC机。