基于虛擬機(jī)技術(shù)的DCS仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

隨著工業(yè)的發(fā)展，DCS(Distributed Control System)的應(yīng)用越來越廣，但是由于DCS本身的分散控制集中管理的特點(diǎn)必然導(dǎo)致其存在一定的復(fù)雜性，不會(huì)像普通系統(tǒng)那樣容易使用，所以在DCS產(chǎn)生的同時(shí)，相應(yīng)的仿真系統(tǒng)也應(yīng)運(yùn)而生。

1 現(xiàn)有DCS仿真系統(tǒng)

DCS仿真系統(tǒng)是將真實(shí)DCS在非DCS的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中重現(xiàn)(純軟件)，不會(huì)涉及到底層硬件，完全可以運(yùn)行在普通的PC環(huán)境中。基于這種與硬件無關(guān)的特性，仿真系統(tǒng)可應(yīng)用于操作人員的培訓(xùn)和前期的工程調(diào)試。所以，DCS仿真系統(tǒng)的仿真程度直接影響到后期的實(shí)際操作。

目前主要存在兩種方式：(1)保留原有的集散控制系統(tǒng)軟件和硬件，接入一個(gè)只限于實(shí)現(xiàn)過程仿真的仿真計(jì)算機(jī)，即激勵(lì)(Stimulation)方式；(2)全范圍各個(gè)部分的仿真，用軟件模擬硬件的方式仿真其人機(jī)界面，而不必復(fù)制其所有功能，即仿真(Simulation)方式[1]。

上述兩種方式中，激勵(lì)方式的軟硬件仿真程度較高，但實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，與模型連接也很困難。相對(duì)來說仿真方式比較容易實(shí)現(xiàn)，軟件實(shí)現(xiàn)整個(gè)過程靈活性較強(qiáng)，可以運(yùn)用于不同的環(huán)境，同時(shí)便于系統(tǒng)升級(jí)。

2 基于虛擬機(jī)技術(shù)的DCS仿真系統(tǒng)

在各個(gè)環(huán)節(jié)使用軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)DCS的仿真，然而DCS中很多軟件已經(jīng)運(yùn)行在PC機(jī)上，尤其是操作人員使用的上位機(jī)軟件，這部分完全可以直接使用，不必額外仿真，具體操作在實(shí)際DCS中與DCS仿真系統(tǒng)中都完全一樣，并使得硬件及其相關(guān)硬件也能得到完全模擬。基于虛擬機(jī)技術(shù)的DCS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的是硬件以及與硬件相關(guān)部分的仿真，即可以在PC環(huán)境中再現(xiàn)DCS。圖1所示為DCS結(jié)構(gòu)圖。



圖1中Level 2的工程師站、操作員站均運(yùn)行在PC環(huán)境中，Level 1及Level 0是硬件相關(guān)的部分。控制器是整個(gè)DCS中最為重要的環(huán)節(jié)，對(duì)上起著接受操作命令和反饋現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的作用；對(duì)下起著傳遞命令和采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的作用。目前最簡(jiǎn)單的控制器仿真是將控制器程序移植到PC環(huán)境中，這樣不僅改變了控制器程序，也丟失了一部分硬件特性，同時(shí)會(huì)隨著控制器程序的不斷升級(jí)而頻繁升級(jí)，并需要時(shí)刻保持與控制器程序?qū)R。