电站仿真机逻辑保护及控制系统软件的开发
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摘要
随着控制系统和计算机技术的发展，我国电力工业的自动化水平有了显著提高。集散式控制系统(Distributed Control System，简称DCS)在电厂的运行控制中得到广泛应用，与之相适应，出现了基于DCS系统的全CRT仿真机。随着仿真机类型的变化，必然会导致仿真机开发工具的开发和改进。
以贵州习水电厂135MW机组仿真机的开发为实例，本文建立了以电气系统为对象的动态数学模型，开发了一个基于DCS电站仿真机的控制组态软件，并应用该组态软件设计了对象机组的逻辑保护（包括电气逻辑）及控制部分的仿真软件。
该软件以FOXBORO DCS为主要参照对象，有别于传统的仿真机，它将整个系统的逻辑及控制与模型本身分离开来，并开发了组态系统提供给用户进行组态。其逻辑保护和控制部分的组态在操作站管理系统进行，不用加入模型，也不用生成控制源代码，因此很自然的就实现了在线调整、实时控制等类同于实际现场的模式。在本课题中，控制、逻辑保护和电气逻辑仿真软件主要包含热工控制中一些常用的代数和逻辑运算。它以FOXBORO的DCS控制系统为主要参考模式，采用填表的方式进行控制组态，用户只需定义I/O条件、填写具体的运算变量名、逻辑变量名即可。本软件为建模人员提供了一个友好的用户界面，使建模人员在建模时不必对模块内部的控制、逻辑程序有很深的了解就可以方便的对其进行编写和修改，实时改变各逻辑和控制变量在数据库里的值，参与运行和调试，从而实现对机组的控制。因此，本组态软件提供的这样一个平台，让控制工程师能集中精力于控制回路及逻辑保护（包含电气逻辑）的构成，而不必拘泥于一些具体而烦琐的程序操作。
本文对传统仿真机作出的改进，使其不仅仅可以提供给操作人员进行仿真培训，还可以供热工工程师进行一些热工控制的组态构建和进行控制管理人员的培训。其控制组态的模式和现场模式保持了一致，不必在实际的DCS控制室进行试验，减少了投资，达到了仿真的目的。
With the devlopment of Control System and Computer Technology,domestic automatization level of electric power industry improve notably. Distributed Control System for short DCS is adopted widely in runing and controlling of power station,so Completeness CRT Simulator basely on DCS System emerge consequentially.With the change of Simulator's style, exploitable tool of Simulator must to be empoldered and improved.
The GuiZhou XiShui Power Station's 135MW Set are regareded as a example,the paper sets up a electric system's dynamic maths model,exploits a control configuration software basely on DCS power station simulator,and designs a software of simulator's logic protect(include Electric logic) and control.
The FOXBORO DCS is regarded as main reference object,it doesn't same as the traditional simulator.The logic protect and control are separated from model and the configuration control system be exploited in the paper.And the configuration of logic protect and control is operatised at Operation Station Administration System,not to be added into Model,not to build control sound code also. Therefore it comes true the on-line adjusting, real-time control and so on.It sames as real locale.The software of logic protect(include Electric logic) and control includes some usual algebraic and operation model of thermal control and logic operation of logic protect.It adopts FOXBORO's DCS as a example,so we configuration via filling table,user only define I/O condition,fill certain operation variable,and name logic variable.The software offers a friendly user's interface, personnel can compile and modify the control and logic program, change the value of logic and control variable conveniently, attach themselves to run,debug and control the set,not need to know about the inside of the old programs deeply.So the configuration software offer a flat that control engineer can attend to the structure of control loop and logic protect(include Electric logic),not but to handle complicated program.
The software improves on the traditional simulator,it is offered not only to operator for simulation training,but also to engineer for designing control configuration and training the control manager The pattern of control configuration accord with the reality ,not need to test in the actual DCS, reduce the investment,reach the simulative goal.
以贵州习水电厂135MW机组仿真机的开发为实例，本文建立了以电气系统为对象的动态数学模型，开发了一个基于DCS电站仿真机的控制组态软件，并应用该组态软件设计了对象机组的逻辑保护（包括电气逻辑）及控制部分的仿真软件。
该软件以FOXBORO DCS为主要参照对象，有别于传统的仿真机，它将整个系统的逻辑及控制与模型本身分离开来，并开发了组态系统提供给用户进行组态。其逻辑保护和控制部分的组态在操作站管理系统进行，不用加入模型，也不用生成控制源代码，因此很自然的就实现了在线调整、实时控制等类同于实际现场的模式。在本课题中，控制、逻辑保护和电气逻辑仿真软件主要包含热工控制中一些常用的代数和逻辑运算。它以FOXBORO的DCS控制系统为主要参考模式，采用填表的方式进行控制组态，用户只需定义I/O条件、填写具体的运算变量名、逻辑变量名即可。本软件为建模人员提供了一个友好的用户界面，使建模人员在建模时不必对模块内部的控制、逻辑程序有很深的了解就可以方便的对其进行编写和修改，实时改变各逻辑和控制变量在数据库里的值，参与运行和调试，从而实现对机组的控制。因此，本组态软件提供的这样一个平台，让控制工程师能集中精力于控制回路及逻辑保护（包含电气逻辑）的构成，而不必拘泥于一些具体而烦琐的程序操作。
本文对传统仿真机作出的改进，使其不仅仅可以提供给操作人员进行仿真培训，还可以供热工工程师进行一些热工控制的组态构建和进行控制管理人员的培训。其控制组态的模式和现场模式保持了一致，不必在实际的DCS控制室进行试验，减少了投资，达到了仿真的目的。
With the devlopment of Control System and Computer Technology,domestic automatization level of electric power industry improve notably. Distributed Control System for short DCS is adopted widely in runing and controlling of power station,so Completeness CRT Simulator basely on DCS System emerge consequentially.With the change of Simulator's style, exploitable tool of Simulator must to be empoldered and improved.
The GuiZhou XiShui Power Station's 135MW Set are regareded as a example,the paper sets up a electric system's dynamic maths model,exploits a control configuration software basely on DCS power station simulator,and designs a software of simulator's logic protect(include Electric logic) and control.
The FOXBORO DCS is regarded as main reference object,it doesn't same as the traditional simulator.The logic protect and control are separated from model and the configuration control system be exploited in the paper.And the configuration of logic protect and control is operatised at Operation Station Administration System,not to be added into Model,not to build control sound code also. Therefore it comes true the on-line adjusting, real-time control and so on.It sames as real locale.The software of logic protect(include Electric logic) and control includes some usual algebraic and operation model of thermal control and logic operation of logic protect.It adopts FOXBORO's DCS as a example,so we configuration via filling table,user only define I/O condition,fill certain operation variable,and name logic variable.The software offers a friendly user's interface, personnel can compile and modify the control and logic program, change the value of logic and control variable conveniently, attach themselves to run,debug and control the set,not need to know about the inside of the old programs deeply.So the configuration software offer a flat that control engineer can attend to the structure of control loop and logic protect(include Electric logic),not but to handle complicated program.
The software improves on the traditional simulator,it is offered not only to operator for simulation training,but also to engineer for designing control configuration and training the control manager The pattern of control configuration accord with the reality ,not need to test in the actual DCS, reduce the investment,reach the simulative goal.
引文
[1] 张家堔，火电厂仿真，华中理工大学，1994.11-12.
[2] 何祖威等，紧凑型火电站仿真培训器，系统仿真学报，1999，Vol.11,No.3：216-219.
[3] 向文国，基于Windows95过程控制图形生成工具的开发，微计算机信息，1999，Vol.15，No.1：34~37.
[4] 唐胜利等，基于DCS火电机组仿真培训装置，重庆大学动力工程学院资料室，1998.5-6.
[5] 钟晶亮，可视化控制系统仿真组态软件开发，重庆大学动力工程学院资料室，2000.3-5.
[6] 廖道文，九十年代的集散控制系统，计算机自动测量与控制，1995，No.3：30-31.
[7] 李介明，火电厂DCS现状与发展趋势，长沙电力学院学报，1997，VOL12,NO.2：201-201.
[8] 王常力，集散型控制系统的设计与应用，北京，清华大学出版社，1993.
[9] Shoei Takahshi,Advanced Information and Control System for Thermal Power Stations,Hitachi Review,1997.
[10] Akio Ito,Thermal Power Generation Supervisory/Control System,Hitachi Review,1995,vol.44，No.1：25-30.
[11] Engineer Console User's Guide,WDPFInc,1992.
[12] 张世才，杨尚谦，200MW机组电气部分进入dcs的工程实践，西北电力技术，2001，NO.1：4-5.
[13] 邱华，电气系统监控纳入DCS应用的探讨，湖北电力，1999,Vol.23,NO.4：19-20.
[14] 李俊，热工自动控制系统逻辑电路计算机仿真计算应用研究，广西电力技术，1995，第3期：15-16.
[15] 杨跃权，高镗年，分散控制系统与现场总线，华北电力大学学报，1997，Vol.24,NO.1：89-93.
[16] 杨晨，全CRT电站培训仿真机的设计与实现，系统仿真学报，1999，Vol.11,No.6：481-483.
[17] 吴重光，控制系统的计算机辅助设计，北京，机械工业出版社，1989.
[18] 王志祥，热工保护与顺序控制，北京，水利电力出版社，1991.
[19] 火电厂6种分散控制系统技术性能介绍（之三）─I／ASeries智能自动化系列，中国电力，1995，No3：60-64.
[20] 曾华林，DCS、PLC与现场总线系统在电厂的应用发展，湖南电力，1999，Vol.19,No2：59-61.
[21] 李子连，火电厂热工自动化的发展、现状和前景，中国电力，1996，Vol.20，No.12：16-19.
[22] 金以慧，过程控制，北京，清华大学出版社，1993.
[23] 黄步余，分散控制系统在工业过程中的应用，北京，石化工业出版社，1991.
[24] 章德龙，单元机组集控运行，北京，水利电力出版社，1991.
[25] 舒迪前，预测控制系统及其应用，北京，机械工业出版社，1993.
[26] 陶永华，新型PID控制及其应用，北京，机械工业出版社，1995.
[27] Marco Cantu，Delphi 3从入门到精通，北京，电子工业出版社，1998.
[28] 郑震宇，基于WindowsNT的过程控制组态及仿真软件包的开发，微计算机信息，1998，Vol.14，No.5：46-49.
[29] 黄伟，叶朝晖，面向对象的工控软件的开发和应用，工业控制计算机，1996，No.4：3-6.
[30] 伊红卫，工业控制组态软件的体系结构设计，微计算机信息，1997，Vol.13，No.5：58-59.
[31] 程芳真，控制系统仿真的开放性图形化自动建模集成环境，清华大学学报，1998，Vol.38，No.9：116-118.
[32] 朱学峰，过程控制技术的发展、现状与展望，测控技术，1999，Vol.18，No.7：1-3.
[33] 刘镇等，PID控制器参数方法整定综述，电力系统自动化，1997，Vol.21，No.8：79-83.
[34] 张石，控制系统组态软件的现状和发展，工业控制计算机，1997，No.5：23-25.
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[41] Elliott T C，Control-room Instrumentation and Equipment，Power，1995，Vol.10，pp139-140.
[42].Berenbach B A,et al.CETRAN:A Block_Structured Simulation Environment for Real Time Applidation [M].Combustion Engineering,Power Automation Inc.Edison CS/NP-3016,1987.
[43] I/A Series 系统及应用 Intelligent Automation Series,shanghai.FOXBORO,1999.
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