虚拟DPU技术在武钢自备电厂的应用和实现
发布时间：2013-12-14
来源：中国自动化网
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虚拟DPU
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■ 引言 在计算机信息网络技术的促进下，为适应对大型工业过程及其控制系统的分析、优化和训练的需求，国际上分散控制系统DCS的全范围仿真正在向所谓"虚拟"技术方向发展。 虚拟DCS是相对于在工业...
■ 引言
在计算机信息网络技术的促进下，为适应对大型工业过程及其控制系统的分析、优化和训练的需求，国际上分散控制系统DCS的全范围仿真正在向所谓"虚拟"技术方向发展。
虚拟DCS是相对于在工业过程系统中运行的真实DCS而言的，就是将真实DCS在非DCS的计算机系统中以某种形式再现。也就是要在一种通常为开放平台计算机信息管理系统环境中，尽可能真实地再现实时集散控制计算机系统。
■ 虚拟DCS简介
目前国内通常采用的DCS仿真技术是根据DCS的SAMA图和CRT打印图进行仿真编程或仿真组态开发程序。
这种方法的缺点是软件的逼真度和可信度不够高，跟踪修改较难，不足以完成培训功能以外的高级分#析应用功能，编码和调试工作量及难度都比较大，因而总体工作量很大。武钢自备电厂采用的上海新华公司的XDPS系统的VDPU则较好的解决了这个问题。
虚拟DCS的仿真原理，可以划分为虚拟人机接口HMI和虚拟分散处理单元DPU两部分，后台虚拟DPU集中完成控制功能，是过程控制系统的核心。
■ 虚拟DCS的实现
实际DCS主要由分散处理单元（Distributed Processing Unit ，简称DPU）和人机界面（Human Machine Interface ，简称HMI）两部分构成。对于这两部分有不同的仿真形式，通过组合可以构成多种实现方案，在经济性、仿真逼真度等方面各有优缺。经过综合分析认为，虚拟DPU和真实HMI的实现方案是一种较好的选择，能够避免复杂的DPU对过程模型接口软件开发，同时获得丰富的再现DCS功能和高逼真度。
● DCS技术资源
由于虚拟DCS就是要对DCS进行底层的仿真程序开发，原有DCS技术资料的详尽程度是决定虚拟DPU开发成败的关键 ,要对DCS的底层资料、开发环境和数据结构有完整而深入的了解。
● 虚拟DPU
在分散控制系统中，分散处理单元（DPU） 作为核心器件，依据工程设计人员提供的组态文件，执行实现其控制策略，包括离散梯形逻辑控制、连续调节控制等。虚拟分布式处理单元（Visual Distributed Processing Unit，VDPU），就是将实际分散控制单元中的DPU功能移植到虚拟DPU软件上，采用软件仿真的方法在计算机上模拟一个或多个DPU的工作过程，使DPU功能脱离硬件而实现。
在基于XDPS的虚拟DCS中，采用Microsoft Visual C++6.0，在Windows平台上开发了在PC机环境下运行的VDPU，在一台PC机中模拟了多个DPU的工作过程，从而使虚拟DCS再现了WINDOWS平台上的DCS功能。在单台PC机上，虚拟DPU对控制数据库进行读写操作，HMI则与监控数据库相关联，两个数据库之间通过共享内存进行数据交换。在与我厂das通讯上 ，采用VDPU的方式，把小DAS通过Modbus协议发过来的数据模拟到VDPU，从而可以在虚拟DPU里对其进行组态，这样不用占用真实的DPU而实现了真实的dpu的功能，程序用于XDPS DPU与支持MODBUS(RTU)子站协议的设备（一台或多台）通过串行口通讯。
■ 结论
我厂的DAS系统，性能计算站， MIS系统均采用了新华公司的虚拟DPU技术，由于微机和运行于微机的支撑平台、以及图形化建模技术的应用，使得我厂系统具有技术先进、投资小、开放性高、维护方便、功能齐全等特点，虚拟DPU由于它使用与真实DCS相同的算法、模块、时间片和位号，因此具有更高的软件逼真度，它能够和真实DCS相联网运行，实现机组的性能计算、在线诊断、优化运行等高级功能。相信虚拟DPU技术将在大型工业过程仿真中有着越来越广泛的应用。
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