采用集散控制系統(tǒng)實現(xiàn)重型燃氣輪機仿真的方法
【專利摘要】采用集散控制系統(tǒng)實現(xiàn)重型燃氣輪機仿真的方法，屬于燃氣輪機仿真【技術領域】。本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有燃氣輪機仿真系統(tǒng)由于不能提供與控制系統(tǒng)的接口，造成控制系統(tǒng)的通用性差的問題。它的重型燃氣輪機仿真的實現(xiàn)過程為：首先工控機接收當前運行狀態(tài)仿真指令，并將當前運行狀態(tài)仿真指令發(fā)送給控制器，控制器執(zhí)行對應的仿真程序，并輸出仿真對象狀態(tài)控制值給端子柜中相應的端子，使相應端子對應的輸入輸出卡件處于工作狀態(tài)，由此實現(xiàn)重型燃氣輪機當前運行狀態(tài)的仿真；所述輸入輸出卡件同時將所述當前運行狀態(tài)的狀態(tài)信號反饋給控制器，控制器對接收的狀態(tài)信號進行處理后，將處理結果傳輸給工控機。本發(fā)明用于實現(xiàn)重型燃氣輪機的仿真。
【專利說明】采用集散控制系統(tǒng)實現(xiàn)重型燃氣輪機仿真的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及采用集散控制系統(tǒng)實現(xiàn)重型燃氣輪機仿真的方法，屬于燃氣輪機仿真【技術領域】。
【背景技術】
[0002]在對重型燃氣輪機本體、控制系統(tǒng)及輔助系統(tǒng)的研究及設計過程中，本體仿真系統(tǒng)的設計起著非常重要的作用。所以很多科研院所、高校及企業(yè)都在重型燃氣輪機仿真系統(tǒng)的設計上做了很多工作。但是，當前的重型燃氣輪機仿真系統(tǒng)設計基本上都是基于仿真開發(fā)環(huán)境的軟件建模與仿真，它的設計重點在于輔助重型燃氣輪機本體的設計及制造。而對于重型燃氣輪機的另外一項核心技術——控制系統(tǒng)，現(xiàn)有的重型燃氣輪機仿真系統(tǒng)本體則不能輔助提供一個良好信號交互的接口，這造成燃氣輪機仿真系統(tǒng)與控制系統(tǒng)的對接受限；因此現(xiàn)有的仿真系統(tǒng)在用于接收控制系統(tǒng)的控制方面，需要另外配置接口，造成控制系統(tǒng)的通用性差。
【發(fā)明內容】
[0003]本發(fā)明目的是為了解決現(xiàn)有燃氣輪機仿真系統(tǒng)由于不能提供與控制系統(tǒng)的接口，造成控制系統(tǒng)的通用性差的問題，提供了一種采用集散控制系統(tǒng)實現(xiàn)重型燃氣輪機仿真的方法。
[0004]本發(fā)明所述采用集散控制系統(tǒng)實現(xiàn)重型燃氣輪機仿真的方法，所述集散控制系統(tǒng)包括端子柜、模件柜和工控機，
[0005]端子柜與模件柜之間通過動力電纜和通訊電纜連接，模件柜和工控機之間通過以太網(wǎng)絡連接；
[0006]模件柜中設置電源、控制器、輸入輸出卡件以及以太網(wǎng)絡交換機，
[0007]其中電源采用雙冗余電源，用于向控制器和輸入輸出卡件提供24V直流工作電源，向以太網(wǎng)絡交換機提供220V交流工作電源；
[0008]控制器為雙冗余熱備份控制器，用于運行燃氣輪機仿真邏輯，包括執(zhí)行主仿真程序、輸出仿真對象狀態(tài)控制值及接收并處理控制系統(tǒng)輸入值；
[0009]輸入輸出卡件包括模擬量輸入輸出卡件、數(shù)字量輸入輸出卡件及控制信號輸入輸出卡件，用于狀態(tài)信號的輸出及控制信號的輸入；
[0010]以太網(wǎng)絡交換機采用雙冗余配置的高速24 口 10/100MbpS交換機，用于實現(xiàn)控制器之間、集散控制系統(tǒng)與工控機之間及集散控制系統(tǒng)與第三方系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)通信；
[0011]端子柜中設置輸入輸出卡件的接線端子；
[0012]工控機用于控制重型燃氣輪機仿真狀態(tài)的運行并提供人機界面；
[0013]重型燃氣輪機仿真的實現(xiàn)過程為:首先工控機接收當前運行狀態(tài)仿真指令，并將當前運行狀態(tài)仿真指令發(fā)送給控制器，控制器執(zhí)行對應的仿真程序，并輸出仿真對象狀態(tài)控制值給端子柜中相應的端子，使相應端子對應的輸入輸出卡件處于工作狀態(tài)，由此實現(xiàn)重型燃氣輪機當前運行狀態(tài)的仿真；所述輸入輸出卡件同時將所述當前運行狀態(tài)的狀態(tài)信號反饋給控制器，控制器對接收的狀態(tài)信號進行處理后，將處理結果傳輸給工控機。
[0014]所述集散控制系統(tǒng)為HDCS-2000型集散控制系統(tǒng)。
[0015]所述當前運行狀態(tài)包括正常運行狀態(tài)的盤車、點火、惰走、升速、并網(wǎng)、帶初負荷、帶滿負荷及停機；非正常運行狀態(tài)的熱懸掛、點火失敗、熄火、超速及超溫。
[0016]模擬量輸入輸出卡件實現(xiàn)的模擬量輸入輸出信號包括壓力信號、流量信號、電壓信號、電流信號、功率信號及閥門信號。
[0017]數(shù)字量輸入輸出卡件實現(xiàn)的數(shù)字量輸入輸出信號包括設備狀態(tài)指示信號。
[0018]控制信號輸入輸出卡件實現(xiàn)的控制信號包括溫度熱電阻信號、溫度熱電偶信號、轉速信號、閥位反饋信號及振動信號。
[0019]本發(fā)明的優(yōu)點:本發(fā)明用于重型燃氣輪機控制系統(tǒng)的輔助設計及調試。通過采用集散控制系統(tǒng)來實現(xiàn)重型燃氣輪機的仿真，可以為重型燃氣輪機控制系統(tǒng)的設計及預調試階段，提供真實可靠的控制對象，從而能夠在沒有重型燃氣輪機實物的情況下，準確的設計控制邏輯、控制參數(shù)。同時，還可以通過仿真系統(tǒng)與控制系統(tǒng)的聯(lián)機運行，對特定的控制系統(tǒng)進行邏輯、參數(shù)的優(yōu)化。
[0020]在重型燃氣輪機控制系統(tǒng)的預調試階段，通過仿真模擬實現(xiàn)重型燃氣輪機的工況，如超速、超溫、緊急停機等，能夠提高控制系統(tǒng)在處理緊急情況下的能力，從而減少重型燃氣輪機的損耗，保障其安全運行。
[0021]本發(fā)明方法利用豐富的輸入輸出擴展能力，使重型燃氣輪機仿真系統(tǒng)非常方便與重型燃氣輪機控制系統(tǒng)進行對接，從而具有更強的通用性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]圖1是本發(fā)明所述采用集散控制系統(tǒng)實現(xiàn)重型燃氣輪機仿真的方法的原理框圖?！揪唧w實施方式】
[0023]【具體實施方式】一:下面結合圖1說明本實施方式，本實施方式所述采用集散控制系統(tǒng)實現(xiàn)重型燃氣輪機仿真的方法，所述集散控制系統(tǒng)包括端子柜1、模件柜2和工控機3，
[0024]端子柜I與模件柜2之間通過動力電纜和通訊電纜連接，模件柜2和工控機3之間通過以太網(wǎng)絡連接；
[0025]模件柜2中設置電源、控制器、輸入輸出卡件以及以太網(wǎng)絡交換機，
[0026]其中電源采用雙冗余電源，用于向控制器和輸入輸出卡件提供24V直流工作電源，向以太網(wǎng)絡交換機提供220V交流工作電源；
[0027]控制器為雙冗余熱備份控制器，用于運行燃氣輪機仿真邏輯，包括執(zhí)行主仿真程序、輸出仿真對象狀態(tài)控制值及接收并處理控制系統(tǒng)輸入值；
[0028]輸入輸出卡件包括模擬量輸入輸出卡件、數(shù)字量輸入輸出卡件及控制信號輸入輸出卡件，用于狀態(tài)信號的輸出及控制信號的輸入；
[0029]以太網(wǎng)絡交換機采用雙冗余配置的高速24 口 10/100MbpS交換機，用于實現(xiàn)控制器之間、集散控制系統(tǒng)與工控機3之間及集散控制系統(tǒng)與第三方系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)通信；
[0030]端子柜I中設置輸入輸出卡件的接線端子；[0031]工控機3用于控制重型燃氣輪機仿真狀態(tài)的運行并提供人機界面；
[0032]重型燃氣輪機仿真的實現(xiàn)過程為:首先工控機3接收當前運行狀態(tài)仿真指令，并將當前運行狀態(tài)仿真指令發(fā)送給控制器，控制器執(zhí)行對應的仿真程序，并輸出仿真對象狀態(tài)控制值給端子柜I中相應的端子，使相應端子對應的輸入輸出卡件處于工作狀態(tài)，由此實現(xiàn)重型燃氣輪機當前運行狀態(tài)的仿真；所述輸入輸出卡件同時將所述當前運行狀態(tài)的狀態(tài)信號反饋給控制器，控制器對接收的狀態(tài)信號進行處理后，將處理結果傳輸給工控機3。
[0033]本實施方式以HDCS-2000型集散控制系為平臺實現(xiàn)，根據(jù)仿真系統(tǒng)需求可以配置相應的軟硬件設備。
[0034]雙冗余電源為雙冗余直流/交流電源。端子柜I中的接線端子包括普通輸入/輸出端子及繼電器輸出端子。
[0035]工控機3作為控制系統(tǒng)工程師站，運行仿真系統(tǒng)的組態(tài)軟件及人機界面，其中組態(tài)軟件用于仿真系統(tǒng)邏輯的編輯、測試及在線參數(shù)調整，而人機界面提供給操作者關于仿真系統(tǒng)運行狀態(tài)的直觀顯示。
[0036]表1為實現(xiàn)重型燃氣輪機仿真的硬件配置:
[0037]表1
[0038]
【權利要求】
1.一種采用集散控制系統(tǒng)實現(xiàn)重型燃氣輪機仿真的方法，所述集散控制系統(tǒng)包括端子柜(I)、模件柜(2 )和工控機(3 )，其特征在于， 端子柜(I)與模件柜(2 )之間通過動力電纜和通訊電纜連接，模件柜(2 )和工控機(3 )之間通過以太網(wǎng)絡連接； 模件柜(2)中設置電源、控制器、輸入輸出卡件以及以太網(wǎng)絡交換機， 其中電源采用雙冗余電源，用于向控制器和輸入輸出卡件提供24V直流工作電源，向以太網(wǎng)絡交換機提供220V交流工作電源； 控制器為雙冗余熱備份控制器，用于運行燃氣輪機仿真邏輯，包括執(zhí)行主仿真程序、輸出仿真對象狀態(tài)控制值及接收并處理控制系統(tǒng)輸入值； 輸入輸出卡件包括模擬量輸入輸出卡件、數(shù)字量輸入輸出卡件及控制信號輸入輸出卡件，用于狀態(tài)信號的輸出及控制信號的輸入； 以太網(wǎng)絡交換機采用雙冗余配置的高速24 口 10/100MbpS交換機，用于實現(xiàn)控制器之間、集散控制系統(tǒng)與工控機(3)之間及集散控制系統(tǒng)與第三方系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)通信；端子柜(I)中設置輸入輸出卡件的接線端子； 工控機(3)用于控制重型燃氣輪機仿真狀態(tài)的運行并提供人機界面； 重型燃氣輪機仿真的實現(xiàn)過程為:首先工控機(3)接收當前運行狀態(tài)仿真指令，并將當前運行狀態(tài)仿真指令發(fā)送給控制器，控制器執(zhí)行對應的仿真程序，并輸出仿真對象狀態(tài)控制值給端子柜(I)中相應的端子，使相應端子對應的輸入輸出卡件處于工作狀態(tài)，由此實現(xiàn)重型燃氣輪機當前運行狀態(tài)的仿真；所述輸入輸出卡件同時將所述當前運行狀態(tài)的狀態(tài)信號反饋給控制器，控制器對接收的狀態(tài)信號進行處理后，將處理結果傳輸給工控機(3)。
2.根據(jù)權利要求1所述的采用集散控制系統(tǒng)實現(xiàn)重型燃氣輪機仿真的方法，其特征在于，所述集散控制系統(tǒng)為HDCS-2000型集散控制系統(tǒng)。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的采用集散控制系統(tǒng)實現(xiàn)重型燃氣輪機仿真的方法，其特征在于，所述當前運行狀態(tài)包括正常運行狀態(tài)的盤車、點火、惰走、升速、并網(wǎng)、帶初負荷、帶滿負荷及停機；非正常運行狀態(tài)的熱懸掛、點火失敗、熄火、超速及超溫。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的采用集散控制系統(tǒng)實現(xiàn)重型燃氣輪機仿真的方法，其特征在于，模擬量輸入輸出卡件實現(xiàn)的模擬量輸入輸出信號包括壓力信號、流量信號、電壓信號、電流信號、功率信號及閥門信號。
5.根據(jù)權利要求1或2所述的采用集散控制系統(tǒng)實現(xiàn)重型燃氣輪機仿真的方法，其特征在于，數(shù)字量輸入輸出卡件實現(xiàn)的數(shù)字量輸入輸出信號包括設備狀態(tài)指示信號。
6.根據(jù)權利要求1或2所述的采用集散控制系統(tǒng)實現(xiàn)重型燃氣輪機仿真的方法，其特征在于，控制信號輸入輸出卡件實現(xiàn)的控制信號包括溫度熱電阻信號、溫度熱電偶信號、轉速信號、閥位反饋信號及振動信號。
【文檔編號】G05B17/02GK103955139SQ201410161110
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年4月21日 優(yōu)先權日:2014年4月21日
【發(fā)明者】金洪偉, 張鵬, 韓冰, 林守玉, 王春月 申請人:哈爾濱汽輪機廠有限責任公司