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基于组态软件PineCad的火电厂除灰渣系统仿真平台的设计 |
| 【摘要】综合运用新型仿真软件PineCAD、EmulateControl、iFIX等一系列软件，进行火电厂除灰除渣系统仿真平台的搭建。针对火电厂除灰除渣系统的顺序控制线路进行了可靠有效地在线仿真建模，经实验证明该仿真平台效果良好，并业已投入华能福州电厂的运行培训流程。本文着眼于介绍平台的搭建过程，以及相关软件的综合应用情况。 【关键词】新型仿真软件PineCAD，除灰除渣系统，火电厂仿真，仿真平台 【Abstract】Using simulation software PineCad、EmulateControl、iFIX and a series of softwares, I carried on simulation platform design on the system of eliminating the ash and the dregs in large power plants and received good results. This article mainly focuses on the building process of the platform and Integrated application of softwares. 【Keywords】 new simulation software PineCad；system of eliminating the ash and the dregs；simulation of large power plants；simulation platform.
2 火电厂除灰除渣系统简要介绍 2、水力除灰渣控制系统包括对捞渣机、冲洗冲灰泵房、灰渣泵房、省煤器灰斗、空预器灰斗、联络烟道灰斗及电除尘灰斗等系统的控制。 3 仿真平台的搭建 整个DCS仿真开发平台的软件结构如图1所示，由将控制组态软件生成的逻辑组态数据和模型组态数据分别下载到虚拟控制站中的逻辑控制站和对象模型站，再由控制站之间数据共享软件实现模型和控制逻辑之间的数据传递，人机界面和虚拟控制站之间的数据交换由专门的数据通讯软件实现。  注：A－控制组态软件； B－逻辑控制站； C－模型控制站； DB－逻辑组态数据； DC－模型组态数据； E－控制站数据共享软件； F－虚拟控制站与人机界面数据通讯软件； G－虚拟控制站；H－人机界面组态软件。 图1 仿真开发平台软件结构 本次设计如图1中，A为组态软件PineCAD；G即为虚拟控制站EmulateControl； F即为数据驱动软件SIMComm；H为人机界面软件iFIX。 3．2 虚拟控制站EmulateControl  图2 EmulateControl的结构原理框图 工作原理：经过组态软件PineCAD分析、编译、链接生成的组态数据，输出到虚拟控制站的输入数据内存区，同时虚拟控制站根据输入数据内存区数据的算法特点到其自身的元件算法库调用相关的函数或算法进行运算输出。从图2-15可以看出其元件算法库主要来源于三方面：自定义函数库、自定义算法库、第三方算法库，其中通过调用第三方成熟的算法库可极大的丰富虚拟控制站的数据处理功能，同时也使其具有更大的灵活性。 在本次设计中我们分别为控制逻辑以及仿真模型建立了3个站点，见表1，均采用相同的执行时间从而实现了二者传输的同步。为了正确分配数据的来源及走向，在PineCAD内部加以相应的设置，使不同分系统的数据在各自的站点间传递。如图3所示：  表1 站点分配列表 图3 PineCAD内站点其设置 虚拟控制站EmulateControl具有如下一些功能： 2、可对所有控制站的执行周期进行设定；根据仿真需要，可进行相应的加速或减速； 3、为了调试的方便，可对输入输出及中间量进行监视，同时对数字量输入点进行写入操作； 4、具有保存数据功能，对于运行时间长的设备，可通过仿真的数据保存功能实现暂 态工况的存贮，达到仿真中的无扰中断，在继续仿真时，只需直接进入监视状态即可恢复上次运行结果继续仿真。 3．3 数据驱动软件SIMComm 工作原理：首先虚拟控制站的运行输出数据通过读写程序读取到内存区，然后根据预先定义好的地址对照表，进行虚拟控制站数据库到人机界面软件iFIX数据库的转换，再由iFIX数据库读写程序将数据写到iFIX数据库；相反由用户在人机界面设定的数据，先由iFIX数据库读写程序将数据写到内存区，然后根据预先定义好的地址对照表，完成数据库的转化。所以可以看到整个通信过程的关键除了两个通信程序外，就是建立地址对照表。  图4 SIMComm软件的工作原理 虚拟控制站通讯软件不仅负责数据之间的通讯，同时它还具备数据监控、实时曲线显示和量程转换等功能，此外，还提供TCP/IP通信接口。 3．4 组态软件PineCAD 3．4．1 基本元件介绍 3．4．2 基本控制及仿真线路介绍  图5 灰水泵启停模型 在灰水泵顺控模型中，当控制逻辑发出一个启动指令DO001后，设备模型由DI001来接受该启动指令，通过与设备故障的“非”进行“与”运算后，延时输出“泵已经启动”信号DO001，之后控制逻辑中的DI002接受该信号，从而使控制逻辑的启动指令DO001为0，而此时由于复位优先指令使设备输出DO001锁定为1，从而实现了对设备启动的仿真，假如在控制逻辑发出启动指令DO001后在控制逻辑中的延时指令OND001已到，而控制逻辑还是没有收到模型的反馈DO001时，则认为设备启动出现故障，置启动故障DO002为1，从而完成对设备故障的仿真。对于设备的停止仿真等都是类似。 1）数据库的建立 2）画面组态 3）数据链接  图6 压送系统及贮仓排放系统上位机效果图 实际调试过程中，根据相应的元件名称及其指示灯的状态以及显示的数据情况可以获取近似于实况的仿真效果；通过对按钮的使用、对现场运行状况的调控，熟悉掌握系统机制，电厂受训人员业已达到所预期的培训的效果。 3．6 顺序控制线路仿真 本次控制过程，需要从模型站采集关于灰水池水位是否达限的信号[6]。控制站先发出一个简单的灰水泵启动信号，送往模型站，模型根据信号在虚拟的状态下，仿真出现场实际的灰水泵启动的现象，并直接转化为灰水池水位的变化，当出现水位报警信号时，模型站将该信号送回控制站，作为控制站下一步控制策略变化的直接依据。 灰水池水位控制的模拟主要用于进行灰水泵跳闸条件的判断，即当轴封水流量开关开启后5秒内水泵打开或灰水池水位小于设定的L2值则灰水泵跳闸。为了判断开关与水泵启动间隔时间问题，设计了由脉冲计数器（CNT）构成的计时电路，如图7。 1、当轴封水泵被打开之后，由于“C1A灰水泵”DO039未运行，加之取反器（002）以及“与门”003作用，送出持续高电平信号；其后由于巧妙使用了“与门”，从而使得脉冲计数器一号端口（计数端）开始记录由脉冲触发器产生的脉冲信号； 2、由于“C1A灰水泵运行”DO039信号置0，在“切换器”作用下，“灰水池原贮水位”保持在设定初始值SG002；  图7 灰水池水位模型 3、“灰水泵运行”后，“C1A灰水泵运行”DO039输出为一，由于“取反器”009作用，随后的“下降沿脉冲”001元件检测到下降沿，从而输出一个周期的高电平，随后保持低电平输出，根据TRM元件特性，TRM元件输出值先置为“灰水池内原贮存水位”，随后以“灰水泵出水流量”为变化率，跟踪SG10的值（内部设置值为0）变化，即下降； 4、若“灰水泵运行”的信号在控制规程规定的时间之前过早出现，则脉冲计数器的计量值过小，经过高低限判断器后，输出报警信号，从而实现了整个报警过程。 参考文献 附 录  |
，其中S参数代表的是接受数据的来源站点，Ss参数代表的是传送数据的元件的下标序号。因此，这个DI元件的数据来源是第9号站点的第3号DO元件。同时为了便于查询数据走向，设计中有意将DI、AI的序号设置成与发送端DO、AO一致，收到了良好效果。
图中所示为PineCAD软件内设端口模式，其中端口号与端口箭头相对应