火电机组虚拟仿真系统软件结构优化与功能扩展

摘要

随着火力发电机组自动化水平的不断提高，分散控制系统(DCS)作为现代火力发电厂运行生产的控制中心，其功能范围不断扩大，对运行人员的要求越来越高，要求其具有更高的技能、熟练的技巧和更广阔的知识。因此，对火电机组仿真系统的性能和功能也提出了更高的要求。
　　 在实验室自行开发的基于虚拟DCS和ActiveX技术建模软件的基础上，开发了南京理工大学600MW仿真培训系统。在实际调试和运行过程中，发现原有仿真系统在结构和性能方面存在不足。为了优化仿真系统性能，扩展仿真系统功能，引入了工程化的软件设计和开发方法。作者认真分析了火电机组仿真系统的功能需求，采用抽象化、模块化和面向对象的软件设计思想。在Windows系统平台下，结合仿真服务器的硬件特性，运用多线程技术对模型管理模块的软件结构进行优化，使其充分利用了操作系统和硬件的资源，提高了模型的并行运算能力。在仿真系统数据管理方面，重新定义内存数据结构，加入了必要的数据信息，缩短了数据查找的长度，提高了查找效率，为其他功能模块提供了高效快速的数据平台。基于C/S模型的仿真系统，网络通信的性能直接影响仿真效果，使用Winsock网络通信技术，采用Windows异步重叠I/O模型，扩展了网络通信功能，使其具有较高的可伸缩性，可动态响应客户端的通信请求。
　　 软件结构、内存数据结构、网络通信等方面的优化和功能扩展，提高了仿真系统的稳定性、实时性和逼真度，为进一步完善模型算法提供更加良好的平台。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 选题背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.2 课题主要研究内容

1.3 课题技术难点及解决方案

第二章 虚拟仿真系统应用实例

2.1 仿真对象介绍

2.1.1 锅炉设备概况

2.1.2 汽轮机设备概况

2.1.3 电气设备概况

2.1.4 控制系统概况

2.2 虚拟仿真建模技术

2.2.1 虚拟DCS建模技术

2.2.2 基于ActiveX的图形化建模技术

2.3 仿真系统硬件和软件结构

2.3.1 仿真系统硬件组成及网络拓扑结构

2.3.1 仿真系统软件组成

第三章 仿真系统软件结构优化设计

3.1 软件设计的基本原理

3.1.1 模块化

3.1.2 抽象化

3.1.3 信息隐蔽原理

3.1.4 模块独立性

3.2 软件体系结构及其重要性

3.2.1 软件体系结构概念

3.2.2 软件体系结构的发展历史

3.2.2 软件体系结构的重要性

3.3 仿真系统的功能需求

3.4 仿真系统开发平台和开发工具

3.4.1 仿真系统运行平台

3.4.2 仿真系统开发工具

3.5 仿真系统模型管理模块优化方案

3.5.1 原有模型管理模块体系结构及不足

3.5.2 多线程技术及其特点

3.5.3 模型管理模块新体系结构的设计思想

3.5.4 新体系结构需要考虑和解决的问题

第四章 仿真系统数据管理优化设计

4.1 仿真系统对数据管理的需求

4.2 数据存储和管理技术比较和选择

4.2.1 数据存储和管理技术介绍

4.2.2 数据管理方案的选择

4.3 仿真系统数据管理

4.3.1 仿真系统数据的组成

4.3.2 仿真系统数据库的设计思想

4.4 内存数据库的优化设计和实现

4.4.1 原有变量信息数据库结构及不足

4.4.2 变量信息数据库结构的优化设计

4.4.3 Vp_lib库头文件的书写约定

第五章 仿真系统网络通信功能扩展与优化

5.1 Windows网络与通信相关知识

5.1.3 网络通信协议

5.1.2 Winsock网络编程接口

5.1.3 UDP和TCP套接字及编程模型

5.1.3 通信方式的比较

5.2 仿真系统对网络通信的需求

5.2.1 仿真系统网络结构

5.2.1 功能需求

5.3 网络通信的优化设计与功能扩展

5.3.1 原有网络通信方式及不足

5.3.2 新网络通信的设计思想

5.3.3 通信服务器端程序的实现

第六章 结论与展望

6.1 全文总结

6.2 下一步工作及展望

致谢

参考文献

附录A 对象类库头文件的编写约定