基于组态软件的水泥生产DCS仿真培训系统
专利汇可以提供基于组态软件的水泥生产DCS仿真培训系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供的基于组态 软件 及DCS 控制器 的用于DCS操作培训的全虚拟仿真系统，完全按照真实 水 泥生产线DCS现场情况进行配置和虚拟，为学员学习和掌握DCS组态编程和现场操作提供了非常好的培训平台。学员通过该平台熟悉DCS操作界面，了解现场DCS配置，掌握整个 水泥 生产线设备的配置和联 锁 控制要求、组态程序编程、水泥工艺状态的正确识别、设备的正确操作等。本系统具有明确的水泥生产DCS仿真培训系统架构及灵活可变的 硬件 配置；实现了无需任何实际现场生产设备接入的全虚拟水泥生产线仿真；通过组态软件对所有现场设备的 信号 ，主要包括 数字量 信号和模拟量信号，以及设备的正常启停和运行控制进行仿真实现；具有完善的水泥生产DCS操作培训和考评功能。，下面是基于组态软件的水泥生产DCS仿真培训系统专利的具体信息内容。
1.基于组态软件的水泥生产DCS仿真培训系统，其特征在于：
包括上位机装置、网络系统装置和下位机装置，所述上位机装置和下位机装置通过所述网络系统装置实现通讯，所述上位机装置、下位机装置上运行组态软件；
所述上位机装置和下位机装置包括人机交互界面仿真模块、设备信号仿真模块、设备控制仿真模块、培训及考评模块；
所述人机交互界面仿真模块模拟实际DCS的操作员站配置，包括历史趋势显示界面及监控界面，显示工艺流程图、历史趋势、操作面板以及故障报警；
所述设备信号仿真模块包括设备数字量信号仿真子模块、设备模拟量仿真信号子模块、设备信号与信号之间关系仿真子模块，均利用所述组态软件中的自定义功能块仿真实现，无需接入任何实际水泥生产现场设备，所有现场设备的信号都利用组态软件和其所基于的硬件平台共同仿真实现；
所述设备控制仿真模块包括单个设备的启停控制仿真子模块、各个站设备组的联锁启停控制仿真子模块、开关量监控子模块、模拟量监控子模块、PID控制子模块、模拟量累计控制子模块；
所述培训及考评模块包括逻辑控制培训子模块、模拟量培训子模块、故障排除培训子模块和学员培训结果考核子模块。
2.根据权利要求1所述的基于组态软件的水泥生产DCS仿真培训系统，其特征在于：
所述上位机装置为单台计算机或两台计算机中的一种，既做工程师站又兼做教官站、学员站，安装包括上位机组态编程软件和下位机界面显示操作软件的整套组态软件；
所述下位机装置为至少一台控制器，加载整个组态控制程序来控制现场设备信号仿真模块的运行。
3.根据权利要求1所述的基于组态软件的水泥生产DCS仿真培训系统，其特征在于：
所述上位机装置为至少三台计算机，以实现工程师站、教官站和学员站分离，工程师站和教官站安装包括上位机组态编程软件和下位机界面显示操作软件的整套组态软件，学员站只安装下位机的界面显示操作软件；
所述下位机装置为至少两台控制器，将不同水泥过程站的组态程序加载到不同的控制器来控制现场设备信号仿真模块的运行；
所述网络系统为由路由和网线搭建的局域网。
4.根据权利要求1至3任意所述的基于组态软件的水泥生产DCS仿真培训系统，其特征在于：
所述自定义功能块包括开关量仿真模块、模拟量仿真模块、电机功能块、故障仿真模块下级模块；当开关量仿真模块的面板上有备妥按钮按下时，模块内会输出一个备妥信号给控制程序中的电机功能块，该备妥信号即是实际生产现场电机备妥信号的虚拟；当给模拟量仿真模块面板上的模拟变量赋值后，该值即虚拟了该模拟变量的现场值，如果所给出的值超出了该模拟变量的最大限值，则会发出报警信号。
5.根据权利要求1至3任意所述的基于组态软件的水泥生产DCS仿真培训系统，其特征在于：
所述设备信号与信号之间关系仿真子模块，对水泥生产线中设备的备妥、驱动、运行、故障、开关限位、正反转数字量信号进行逻辑运算；当按下开关量仿真块的按钮时，虚拟模板上有原始备妥信号按钮，按下按钮模块内会输出一个备妥信号给控制程序中的设备程序，当检测有无故障后会输出一个设备备妥信号，该备妥信号即是实际生产现场设备备妥信号的仿真，设备程序即是实际生产现场设备的仿真，然后再将控制程序里设备功能块自带面板中的驱动按钮按下时，备妥信号和驱动信号便同时具备，则通过开关量控制内部处理，产生一个设备已经运行的信号作为设备功能块的输出信号，让控制程序认为设备已经正常启动；
按下故障仿真模块中的故障按钮，开关量控制功能块输出一个故障信号传回给控制程序，控制程序认为设备此时有故障，无法正常启动，故障仿真模块仿真每个设备的故障按钮，按下时可让设备产生虚拟的故障信号。
6.根据权利要求1至3任意所述的基于组态软件的水泥生产DCS仿真培训系统，其特征在于：
所述学员培训结果考核子模块，包括教官和学员两类下级界面模块，教官界面可修改设备及历史趋势的状态变量，学员界面将随之显示不同的工况，学员根据界面显示对工况进行识别、判断并进行相应操作，学员判别及操作的相关数据将通过历史趋势和笔录的方式进行记录并考核成绩。
7.根据权利要求1至3任意所述的基于组态软件的水泥生产DCS仿真培训系统，其特征在于：
所述实现仿真的水泥生产现场设备包括生料磨站设备、窑头站设备、窑尾站设备、煤粉制备站设备。
8.根据权利要求7所述的基于组态软件的水泥生产DCS仿真培训系统，其特征在于：
所述生料磨站设备包括：1号收尘风机，斜槽风机，斗式提升机，脉冲收尘器电控箱，螺旋输送机，下料器；2号收尘风机，斜槽风机，脉冲收尘器电控箱，斗式提升机，下料器；取样器；磨主电机、主轴承、滑履轴承的稀油站，磨主电机的液体变阻器、定子加热器、冷却风机；
3号、4号、5号斜槽风机；胶带输送机；选粉机；水泵房水泵；上述设备中，数字信号包括风机的备妥、驱动、故障、报警和停止信号，斗式提升机的备妥、驱动、故障、报警和停止信号，磨主电机的的备妥、驱动、故障、报警和停止信号，下料器的的备妥、驱动、故障、报警和停止信号，电控箱的工作、备妥、故障、停止和指示灯信号；模拟信号主要包括输送机的电流及电流给定，稀油站低压压力、高压压力、供油温度、邮箱温度，立磨慢驱变频速度反馈、电流反馈，喷水阀开度反馈及给定，选粉机变频速度反馈、电流反馈，选粉机轴承温度，生料磨主电机定子温度、轴承温度，控制柜功率，以及压力信号；
所述窑头站设备包括：喷油装置、篦冷机的传动电机、喷油泵、循环泵、篦床；熟料库底的胶带输送机；窑头高压引风机；熟料输送收尘器；熟料链斗式输送机；上述设备中，数字信号主要包括喷油装置电机的备妥、运行，篦冷机传动电机的备妥、运行，篦冷机篦床备妥、运行和故障，篦冷机各个油泵的运行，篦冷机循环泵的备妥、运行和故障，熟料库底胶带输送机的备妥、运行，轻跑偏、重跑偏，窑头高压引风机变频的备妥、运行、故障、报警和充电，熟料输送收尘器的备妥、运行、故障，链斗式输送机的速度检测、备妥、运行、故障等等；模拟信号主要有篦冷机传动电机电流，篦床开关速度反馈，油泵出口压力，窑头高压引风机变频电流反馈和速度反馈，以及电流和速度的给定，熟料库料位；
所述窑尾站设备包括：窑尾密封油泵，冷却风机，窑主电机，窑尾空气炮，窑液压挡轮油站，窑减速器供油站，胴体冷却风机；上述设备中，数字信号主要包括窑尾密封油泵的备妥、运行，冷却风机的备妥、运行，窑尾气动蝶阀开关限位、备妥、运行，窑尾空气炮的备妥、运行，挡轮油站的备妥、运行、故障、报警，窑减速器供油站的备妥、运行、限位、故障、报警等，胴体冷却风机的备妥、运行，停止；模拟信号主要包括窑主电机的传动速度反馈、给定，窑主电机的电枢电流反馈、前轴温度，空压机功率，窑尾冷风门阀反馈及给定，窑尾烟室温度温度，分解炉温度，三次风温度；
所述煤粉制备站设备包括：煤磨主电机，入煤仓输送机，煤磨袋收尘器，收尘器下螺旋输送机，煤磨通风机；上述设备中，数字信号主要包括煤磨主电机定子加热器运行、停止，入煤仓输送机的备妥、运行、轻跑偏、重跑偏，煤磨袋收尘器卸料器的备妥、运行，收尘器螺旋输送机的正向运行、反向运行，煤磨通风机的备妥、运行、停止等等；模拟量信号主要包括，煤磨收尘袋灰口温度，煤磨主电机定子的A相温度、B相温度、C相温度，煤粉通风机定子的A相温度、B相温度、C相温度，煤磨进出口负压，通风机速度给定，收尘进口阀门开度给定。
9.根据权利要求8所述的基于组态软件的水泥生产DCS仿真培训系统，其特征在于：
所述自定义功能块包括开关量仿真模块、模拟量仿真模块、电机功能块、故障仿真模块下级模块；当开关量仿真模块的面板上有备妥按钮按下时，模块内会输出一个备妥信号给控制程序中的电机功能块，该备妥信号即是实际生产现场电机备妥信号的虚拟；当给模拟量仿真模块面板上的模拟变量赋值后，该值即虚拟了该模拟变量的现场值，如果所给出的值超出了该模拟变量的最大限值，则会发出报警信号。
10.根据权利要求8所述的基于组态软件的水泥生产DCS仿真培训系统，其特征在于：
所述设备信号与信号之间关系仿真子模块，对水泥生产线中设备的备妥、驱动、运行、故障、开关限位、正反转数字量信号进行逻辑运算；当按下开关量仿真块的按钮时，虚拟模板上有原始备妥信号按钮，按下按钮模块内会输出一个备妥信号给控制程序中的设备程序，当检测有无故障后会输出一个设备备妥信号，该备妥信号即是实际生产现场设备备妥信号的仿真，设备程序即是实际生产现场设备的仿真，然后再将控制程序里设备功能块自带面板中的驱动按钮按下时，备妥信号和驱动信号便同时具备，则通过开关量控制内部处理，产生一个设备已经运行的信号作为设备功能块的输出信号，让控制程序认为设备已经正常启动；
按下故障仿真模块中的故障按钮，开关量控制功能块输出一个故障信号传回给控制程序，控制程序认为设备此时有故障，无法正常启动，故障仿真模块仿真每个设备的故障按钮，按下时可让设备产生虚拟的故障信号。
基于组态软件的水泥生产DCS仿真培训系统
技术领域
背景技术
发明内容
所述上位机装置和下位机装置包括人机交互界面仿真模块、设备信号仿真模块、设备控制仿真模块、培训及考评模块；
所述人机交互界面仿真模块模拟实际DCS的操作员站配置，包括历史趋势显示界面及监控界面，显示工艺流程图、历史趋势、操作面板以及故障报警；
所述设备信号仿真模块包括设备数字量信号仿真子模块、设备模拟量仿真信号子模块、设备信号与信号之间关系仿真子模块，均利用所述组态软件中的自定义功能块仿真实现，无需接入任何实际水泥生产现场设备，所有现场设备的信号都利用组态软件和其所基于的硬件平台共同仿真实现；
所述设备控制仿真模块包括单个设备的启停控制仿真子模块、各个站设备组的联锁启停控制仿真子模块、开关量监控子模块、模拟量监控子模块、PID控制子模块、模拟量累计控制子模块；
所述培训及考评模块包括逻辑控制培训子模块、模拟量培训子模块、故障排除培训子模块和学员培训结果考核子模块。
所述下位机装置为单台控制器，加载整个组态控制程序来控制现场设备信号仿真模块的运行。
所述下位机装置为至少两台控制器，将不同水泥过程站的组态程序加载到不同的控制器来控制现场设备信号仿真模块的运行；
所述网络系统为由路由和网线搭建的局域网。
按下故障仿真模块中的故障按钮，开关量控制功能块输出一个故障信号传回给控制程序，控制程序认为设备此时有故障，无法正常启动，故障仿真模块仿真每个设备的故障按钮，按下时可让设备产生虚拟的故障信号。
3号、4号、5号斜槽风机；胶带输送机；选粉机；水泵房水泵；上述设备中，数字信号包括风机的备妥、驱动、故障、报警和停止信号，斗式提升机的备妥、驱动、故障、报警和停止信号，磨主电机的的备妥、驱动、故障、报警和停止信号，下料器的的备妥、驱动、故障、报警和停止信号，电控箱的工作、备妥、故障、停止和指示灯信号；模拟信号主要包括输送机的电流及电流给定，稀油站低压压力、高压压力、供油温度、邮箱温度，立磨慢驱变频速度反馈、电流反馈，喷水阀开度反馈及给定，选粉机变频速度反馈、电流反馈，选粉机轴承温度，生料磨主电机定子温度、轴承温度，控制柜功率，以及压力信号；
所述窑头站设备包括：喷油装置、篦冷机的传动电机、喷油泵、循环泵、篦床；熟料库底的胶带输送机；窑头高压引风机；熟料输送收尘器；熟料链斗式输送机；上述设备中，数字信号主要包括喷油装置电机的备妥、运行，篦冷机传动电机的备妥、运行，篦冷机篦床备妥、运行和故障，篦冷机各个油泵的运行，篦冷机循环泵的备妥、运行和故障，熟料库底胶带输送机的备妥、运行，轻跑偏、重跑偏，窑头高压引风机变频的备妥、运行、故障、报警和充电，熟料输送收尘器的备妥、运行、故障，链斗式输送机的速度检测、备妥、运行、故障等等；模拟信号主要有篦冷机传动电机电流，篦床开关速度反馈，油泵出口压力，窑头高压引风机变频电流反馈和速度反馈，以及各类电流和速度的给定，熟料库料位；
所述窑尾站设备包括：窑尾密封油泵，冷却风机，窑主电机，窑尾空气炮，窑液压挡轮油站，窑减速器供油站，胴体冷却风机；上述设备中，数字信号主要包括窑尾密封油泵的备妥、运行，冷却风机的备妥、运行，窑尾气动蝶阀开关限位、备妥、运行，窑尾空气炮的备妥、运行，挡轮油站的备妥、运行、故障、报警，窑减速器供油站的备妥、运行、限位、故障、报警等，胴体冷却风机的备妥、运行，停止；模拟信号主要包括窑主电机的传动速度反馈、给定，窑主电机的电枢电流反馈、前轴温度，空压机功率，窑尾冷风门阀反馈及给定，窑尾烟室温度温度，分解炉温度，三次风温度；
所述煤粉制备站设备包括：煤磨主电机，入煤仓输送机，煤磨袋收尘器，收尘器下螺旋输送机，煤磨通风机；上述设备中，数字信号主要包括煤磨主电机定子加热器运行、停止，入煤仓输送机的备妥、运行、轻跑偏、重跑偏，煤磨袋收尘器卸料器的备妥、运行，收尘器螺旋输送机的正向运行、反向运行，煤磨通风机的备妥、运行、停止等等；模拟量信号主要包括，煤磨收尘袋灰口温度，煤磨主电机定子的A相温度、B相温度、C相温度，煤粉通风机定子的A相温度、B相温度、C相温度，煤磨进出口负压，通风机速度给定，收尘进口阀门开度给定。
按下故障仿真模块中的故障按钮，开关量控制功能块输出一个故障信号传回给控制程序，控制程序认为设备此时有故障，无法正常启动，故障仿真模块仿真每个设备的故障按钮，按下时可让设备产生虚拟的故障信号。
图3为本发明提供的仿真培训系统开关量信号仿真模块面板
图4为本发明提供的仿真培训系统模拟量信号仿真实现模块
图5为本发明提供的仿真培训系统模拟量信号仿真模块设置面板
图6为本发明提供的仿真培训系统开关量信号仿真实现模块（组启停）
图7为本发明提供的仿真培训系统开关量信号仿真实现模块（组启停）
图8为本发明提供的仿真培训系统开关量信号仿真实现模块（组启停）
图9 为本发明提供的仿真培训系统组启停仿真模块的面板
图10为本发明提供的仿真培训系统连锁控制仿真实现例图
图11为本发明提供的仿真培训系统报警故障信号仿真实现模块
图12为本发明提供的仿真培训系统原料粉磨站仿真培训监控画面示意图
图13为本发明提供的仿真培训系统磨机组的仿真联锁控制程序画面示意图
图14为本发明提供的仿真培训系统磨机组的仿真联锁控制程序画面示意图
图15为本发明提供的仿真培训系统窑头环节组态画面示意图
图16为本发明提供的仿真培训系统窑尾环节组态画面示意图
图17为本发明提供的仿真培训系统窑头环节教师站画面示意图
图18为本发明提供的仿真培训系统窑尾环节教师站画面示意图。
具体实施方式
2 生料磨主电机 B2M
3 生料磨主电机水阻柜 B3ALP
4 立磨慢驱变频 B4AC
5 立磨选粉机变频 B5AC
6 生料磨主电机冷却风机 B6M
2、信号的统计：
主要的信号包括上面6个设备的备妥、驱动、运行、故障信号、开关限位、正反转等数字量信号和温度与电流等模拟量信号。
3）系统通信设备：
表1.3系统通信设备清单
型号 名 称 数量
ED6008-SS-SC 工业级以太网智能交换机 2
双绞线四、五类 通信电缆 100米
4）主要机电设备联锁控制：
联锁控制不仅仅在水泥生料的磨机启动环节，而是整个水泥生产环节控制的重要部分，几乎所有的DCS(集散控制系统)都离不开联锁控制。水泥生料环节中的联锁控制包括以下六个组设备的顺序启动和逆序停车：B1G，磨机润滑系统组；B2G，成品输送组1；B3G，成品输送组2；B4G，磨系统排风机组；B5G，选粉机及提升机组；B6G，磨主电机及冷却风机组。
1，这时磨主电机将一直在运行状态。
A)显示生产线的工艺流程图；
B)实现设备的解、联锁控制；
C)实现本设备组在联锁状态下的启、停控制；
D)点击报警方框或是提示框，浏览更为详细的报警信息或是提示；
E)通过菜单选择显示不同历史曲线组；
F)通过操作日志（OPL），实现部分简单报表功能。
可通过操作日志（OPL），实现部分简单报表功能，根据设计要求，分别配置班产报表，系统参数日报表等，文件自动定时记录生成，并带时间标签，可由操作员人员根据要求选择并打印。
2） 学员可通过该仿真培训平台中虚拟信号的操作熟练掌握组态软件的操作、单独和成组生产设备的开停车及其自动联锁启停的顺序和条件；
3）学员可通过操作系统学习掌握水泥熟料烧成环节模拟量的有效范围，通过此培训系统学习区分正常工况、异常工况。
（2）对PS的组态：综合对系统的性能要求，风险性要求及稳定性要求的分析，整条生产线有四个虚拟过程站(AC800F控制器)，即原料粉磨站，窑头站，窑尾站，煤粉制备站，它们分别有自己独立的IP地址和ID识别号。
让学员对真实的环境有更深的认识。而且还可以设置这些值超出安全范围，造成报警。从而能够训练学员的反应和排除故障的能力。
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