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【摘要】对比真实意义上的DCS控制系统而言，虚拟DCS仿真系统最大的特点在于：直接根据所获取的DCS工程师站组态文件实现对参数以及算法的控制，确保仿真系统能够与真实系统在算法、在模块、在位号、以及在时间片方面达到完全一致的状态。同时，也能够实现自身修改、更新与DCS控制系统的同步性。综合对本系统应用优势的分析，文章研究了一种基于虚拟DCS仿真系统的火电厂实时故障诊断系统设计方案，就设计中的两大关键问题——数据接口问题以及专家知识库问题进行了分析研究，值得引起重视。
【关键词】虚拟DCS；仿真系统；火电厂；实时故障诊断
对于火电厂而言，DCS仿真系統从本质上来说属于一个带有带有炉、机、电气数学模型特征的实施计算系统。仿真数学模型在对整个DCS系统进行仿真处理的过程当中，具有全范围性、高度逼真性、以及全过程性的优势。本系统最大的特点在于：建立在全真逻辑关系基础之上，确保所设置的功能模块以及与之相对应的控制参数完全相同。从这一角度上来说，整个仿真系统能够基于对仿真模块的组合，实现对火电厂生产系统设备现场运行工况的实时监测。从这一角度上来说，完全可以通过对虚拟DCS仿真系统的应用，构建满足火电厂生产系统运行需求的故障诊断系统。本文即围绕这一问题，展开分析与探讨。
1 虚拟DCS仿真系统与DCS控制系统关系分析
基于虚拟DCS仿真系统与DCS控制系统之间的对应关系如下图所示。结合图1来看认为：通过对虚拟DCS仿真系统的应用，使得真实意义上火电厂所应用DCS系统的绝大部分控制功能能够得到高仿真性的再现，从而借助对功能的再现完成包括故障诊断、调试控制、运行优化、以及事故回放分析方面的多项工作任务。
2 故障诊断系统与DCS数据接口分析
本文所研究的火电厂实时故障诊断系统应用INTEMOR软件平台完成系统开发方面的作业。本软件平台在正常运行状态下所产生的实时数据传送应用程序编程接口可通过动态链接库的方式，支持系统开发人员对实时数据的获取与传输。在此基础之上，数据采集程序能够面向火电厂DCS控制系统，进行相关数据信息的采集，采集到所需数据后，利用动态链接库的方式，按照函数关系建立起实时数据与INTEMOR软件平台之间的对应关系。在数据传输完成后，由INTEMOR软件平台负责对接收数据进行集中分析与处理，此过程当中所生成的相关故障数据与事故报告再次传递至服务器终端，由服务器将接收数据发送至各个终端显示模块，以供终端操作人员所使用。
需要特别注意的一点是：由于本次在对火电厂实时故障系统进行设计的过程当中引入了基于虚拟DCS的仿真系统，该方案下虚拟DCS系统内部已经嵌入了基于OPC的服务器。从这一角度上来说，实时故障诊断系统能够利用OPC客户端来完成对对象数据的获取工作。
3 故障诊断系统专家知识库构建分析
在虚拟DCS仿真系统的干预条件下，为了确保对故障诊断的实时性以及准确性，还需要考量的问题在于：建立在知识获取的基础之上，构建基于INTEMOR软件平台的专家知识库。在这一过程当中需要分别使用INTEMOR软件平台所对应的知识库开发语言以及建模语言。前者可适用于简单的产生式规则，而后者则在出现较复杂专家知识的情况下使用。现例举火电厂在磨煤机存煤量过高方面的实际案例，对整个实时故障诊断系统所对应的知识库构建方法进行阐述：
磨煤机是整个火电厂生产系统运行期间最主要的构成设备之一，同时，由于磨煤机的使用相当频繁，故而导致使用中也容易产生严重的故障问题。在本设备的使用过程当中，最主要的问题是，给煤量超过正常标准，在煤量持续增加的条件下，磨煤机所对应的电流增大，当增大至一定临界值以后，继续增加煤量会导致磨煤机的工作电流降低，由此将有可能致使磨煤机的工作效率降低。要求实时故障诊断系统能够在检测到磨煤机工作电流降低的第一时间进行报警处理。
在这一工况条件下，可选用测点包括：1）磨煤机所对应的开关合闸位置为4635DI，各正常运行状态下的工作电流为4.60A，给煤量标准为5A552AI（单位：t/h）。要求故障诊断系统进行报警的工作条件为：给煤量高于设计标准，磨煤机运行效率降低。设计期间的主要思路为：第一步，应用KBL生成产生式规则；第二步：依托于IML完成对模型的构建。具体的实现方式为：
在按照以上方式完成对INTEMOR软件平台下知识库编辑以后，编辑阶段所生成的数据信息集中保存为*.KBR格式文件，由故障诊断系统根据该文件对现场数据进行故障诊断。诊断判定为故障后，通过在线报警的方式提醒场控人员，同时，将于该故障或同一类型故障相关的知识以及操作手册反向推理出来，为现场工作人员对故障的排除提供知识支持。
4 结束语
本文提出了一种建立在虚拟DCS仿真系统基础之上的火电厂实时故障诊断系统。该系统最大的特点是：首先立足于虚拟DCS仿真系统，完成对工况的复位，设定故障，并集中收集故障相关数据，根据故障数据对整个实时故障诊断系统进行调试。在按照本方案设计的实时故障诊断系统作用于实践以后，能够有效降低诊断系统的诊断误差，促进专家知识库的完善，综合价值突出，值得引起各方人员的关注与重视。
参考文献：
[1] 刘永阔，谢春丽，夏虹等.核电厂两种实时故障诊断系统的对比[J].核动力工程，2006，27（5）：74-78.
[2] 窦东阳，赵英凯.基于C语言集成产生式系统的火电厂实时故障诊断系统[J].电网技术，2008，32（9）：89-92.
[3] 王友权，张兴军.基于变阈值自适应的液压泵泄漏实时故障诊断系统[J].液压与气动，2012，（8）：135-137.
[4] 汪云，张幽彤，程昌圻等.神经网络在电控柴油机实时故障诊断系统中的应用研究[J].汽车工艺与材料，2001，（1）：38-40.
【关键词】虚拟DCS；仿真系统；火电厂；实时故障诊断
对于火电厂而言，DCS仿真系統从本质上来说属于一个带有带有炉、机、电气数学模型特征的实施计算系统。仿真数学模型在对整个DCS系统进行仿真处理的过程当中，具有全范围性、高度逼真性、以及全过程性的优势。本系统最大的特点在于：建立在全真逻辑关系基础之上，确保所设置的功能模块以及与之相对应的控制参数完全相同。从这一角度上来说，整个仿真系统能够基于对仿真模块的组合，实现对火电厂生产系统设备现场运行工况的实时监测。从这一角度上来说，完全可以通过对虚拟DCS仿真系统的应用，构建满足火电厂生产系统运行需求的故障诊断系统。本文即围绕这一问题，展开分析与探讨。
1 虚拟DCS仿真系统与DCS控制系统关系分析
基于虚拟DCS仿真系统与DCS控制系统之间的对应关系如下图所示。结合图1来看认为：通过对虚拟DCS仿真系统的应用，使得真实意义上火电厂所应用DCS系统的绝大部分控制功能能够得到高仿真性的再现，从而借助对功能的再现完成包括故障诊断、调试控制、运行优化、以及事故回放分析方面的多项工作任务。
2 故障诊断系统与DCS数据接口分析
本文所研究的火电厂实时故障诊断系统应用INTEMOR软件平台完成系统开发方面的作业。本软件平台在正常运行状态下所产生的实时数据传送应用程序编程接口可通过动态链接库的方式，支持系统开发人员对实时数据的获取与传输。在此基础之上，数据采集程序能够面向火电厂DCS控制系统，进行相关数据信息的采集，采集到所需数据后，利用动态链接库的方式，按照函数关系建立起实时数据与INTEMOR软件平台之间的对应关系。在数据传输完成后，由INTEMOR软件平台负责对接收数据进行集中分析与处理，此过程当中所生成的相关故障数据与事故报告再次传递至服务器终端，由服务器将接收数据发送至各个终端显示模块，以供终端操作人员所使用。
需要特别注意的一点是：由于本次在对火电厂实时故障系统进行设计的过程当中引入了基于虚拟DCS的仿真系统，该方案下虚拟DCS系统内部已经嵌入了基于OPC的服务器。从这一角度上来说，实时故障诊断系统能够利用OPC客户端来完成对对象数据的获取工作。
3 故障诊断系统专家知识库构建分析
在虚拟DCS仿真系统的干预条件下，为了确保对故障诊断的实时性以及准确性，还需要考量的问题在于：建立在知识获取的基础之上，构建基于INTEMOR软件平台的专家知识库。在这一过程当中需要分别使用INTEMOR软件平台所对应的知识库开发语言以及建模语言。前者可适用于简单的产生式规则，而后者则在出现较复杂专家知识的情况下使用。现例举火电厂在磨煤机存煤量过高方面的实际案例，对整个实时故障诊断系统所对应的知识库构建方法进行阐述：
磨煤机是整个火电厂生产系统运行期间最主要的构成设备之一，同时，由于磨煤机的使用相当频繁，故而导致使用中也容易产生严重的故障问题。在本设备的使用过程当中，最主要的问题是，给煤量超过正常标准，在煤量持续增加的条件下，磨煤机所对应的电流增大，当增大至一定临界值以后，继续增加煤量会导致磨煤机的工作电流降低，由此将有可能致使磨煤机的工作效率降低。要求实时故障诊断系统能够在检测到磨煤机工作电流降低的第一时间进行报警处理。
在这一工况条件下，可选用测点包括：1）磨煤机所对应的开关合闸位置为4635DI，各正常运行状态下的工作电流为4.60A，给煤量标准为5A552AI（单位：t/h）。要求故障诊断系统进行报警的工作条件为：给煤量高于设计标准，磨煤机运行效率降低。设计期间的主要思路为：第一步，应用KBL生成产生式规则；第二步：依托于IML完成对模型的构建。具体的实现方式为：
在按照以上方式完成对INTEMOR软件平台下知识库编辑以后，编辑阶段所生成的数据信息集中保存为*.KBR格式文件，由故障诊断系统根据该文件对现场数据进行故障诊断。诊断判定为故障后，通过在线报警的方式提醒场控人员，同时，将于该故障或同一类型故障相关的知识以及操作手册反向推理出来，为现场工作人员对故障的排除提供知识支持。
4 结束语
本文提出了一种建立在虚拟DCS仿真系统基础之上的火电厂实时故障诊断系统。该系统最大的特点是：首先立足于虚拟DCS仿真系统，完成对工况的复位，设定故障，并集中收集故障相关数据，根据故障数据对整个实时故障诊断系统进行调试。在按照本方案设计的实时故障诊断系统作用于实践以后，能够有效降低诊断系统的诊断误差，促进专家知识库的完善，综合价值突出，值得引起各方人员的关注与重视。
参考文献：
[1] 刘永阔，谢春丽，夏虹等.核电厂两种实时故障诊断系统的对比[J].核动力工程，2006，27（5）：74-78.
[2] 窦东阳，赵英凯.基于C语言集成产生式系统的火电厂实时故障诊断系统[J].电网技术，2008，32（9）：89-92.
[3] 王友权，张兴军.基于变阈值自适应的液压泵泄漏实时故障诊断系统[J].液压与气动，2012，（8）：135-137.
[4] 汪云，张幽彤，程昌圻等.神经网络在电控柴油机实时故障诊断系统中的应用研究[J].汽车工艺与材料，2001，（1）：38-40.