基于虛擬機技術的DCS仿真系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

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

1 現(xiàn)有DCS仿真系統(tǒng)

DCS仿真系統(tǒng)是將真實DCS在非DCS的計算機系統(tǒng)中重現(xiàn)(純軟件)，不會涉及到底層硬件，完全可以運行在普通的PC環(huán)境中。基于這種與硬件無關的特性，仿真系統(tǒng)可應用于操作人員的培訓和前期的工程調(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，接入一個只限于實現(xiàn)過程仿真的仿真計算機，即激勵(Stimulation)方式；(2)全范圍各個部分的仿真，用軟件模擬硬件的方式仿真其人機界面，而不必復制其所有功能，即仿真(Simulation)方式[1]。

上述兩種方式中，激勵方式的軟硬件仿真程度較高，但實現(xiàn)復雜，與模型連接也很困難。相對來說仿真方式比較容易實現(xiàn)，軟件實現(xiàn)整個過程靈活性較強，可以運用于不同的環(huán)境，同時便于系統(tǒng)升級。

2 基于虛擬機技術的DCS仿真系統(tǒng)

在各個環(huán)節(jié)使用軟件實現(xiàn)對DCS的仿真，然而DCS中很多軟件已經(jīng)運行在PC機上，尤其是操作人員使用的上位機軟件，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硬件也能得到完全模擬?；?a class="contentlabel" href="http://butianyuan.cn/news/listbylabel/label/虛擬機">虛擬機技術的DCS系統(tǒng)實現(xiàn)的是硬件以及與硬件相關部分的仿真，即可以在PC環(huán)境中再現(xiàn)DCS。圖1所示為DCS結構圖。



圖1中Level 2的工程師站、操作員站均運行在PC環(huán)境中，Level 1及Level 0是硬件相關的部分。控制器是整個DCS中最為重要的環(huán)節(jié)，對上起著接受操作命令和反饋現(xiàn)場數(shù)據(jù)的作用；對下起著傳遞命令和采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)的作用。目前最簡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，同時會隨著控制器程序的不斷升級而頻繁升級，并需要時刻保持與控制器程序?qū)R。