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实施在线监控。实验结果证明，该锅炉系统控制方案能够保证整个开车过程的平稳运行，不仅满足了控制要求，还具有一定的抗干扰性。
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2 仿真设备与软件的介绍
2.1 SMPT-1000仿真设备
在本次课题设计中，所用到的是仿真设备是Super Multifunction Process Control Training System 即SMTP-1000，它是最新一代的高级多功能过程控制综合实训系统，一个包括多种工业生产工艺的一套仿真系统，有锅炉和蒸发器组成的水汽热能全流程，可拆分为以下六种生产工艺过程：
设备级和单员级工艺流程
1. 非线性液位与离心泵系统工艺流程 2. 动力除氧系统工艺流程 3. 高阶换热系统工艺流程 4. 加热炉工艺流程
水汽热能全流程工艺 1. 锅炉系统工艺流程 2. 蒸发器工艺流程 2.1.1 SMPT-1000硬件组成
SMPT-1000运用高精度动态仿真技术,将实际工业装置的各种对象特性用数字化手段完整地在小型化半实物实验装置上得到再现。由于实验对象特性与工业装置完全一致,多种信号与通信方式、数十个检测点与十多个执行机构可自由地设计、探索各种控制算法与方案,更加真实地模拟了实际工业现场的操作场景。
1. 流程设备盘台：
SMPT-1000由小型流程设备操作台、数字式软仪表与接口硬件、系统监控软件和过程模型软件4部分组成。这4部分通过小型实时数据库和实时数字通信协调运行,完成复杂的半实物模拟实验。SMPT-1000采用空间立体分布设计,所有变送器、执行器均分布在实际位置,具有很强的工业感。调节阀管路设计符合工业现场,安装了前、后阀和旁路 阀,可以模拟调节阀故障,调节阀特性可以在快开、线性、等百分比、抛物线4种特性中任何选择。
本系统采用动态定量数学模型模拟真实工艺流程,并提供各变量的当前值。该实验
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系统的最大特点就是每个反应设备和执行机构的参数均可以改变,以便模拟各类真实的工况场景。为满足设计、组合多种多样的控制方案,以及获取被控参数曲线等需求,系统 还自行开发了专用的VC+ +控制系统图形组态软件。
2. 控制方式：
SMPT-1000可以通过AI/AO、DI/DO、Profibus、OPC与各种PLC、DCS或工业控制计算机等控制器相连,同时配备有操作与联锁停车控制台。与西门子的PCS7可以组成现场站、控制站、操作站三级完整的工业控制环境。本文采用Profibus-DP方式完成过程控制实验开发。Profibus-DP的设计可代替制造自动化中传统的24 V并行信号传输,过程自动化中4～ 20 mA或HART模拟信号传输。
SMPT-1000全部设备运用动态的仿真技术，完整地保留了对象动态特性，涉及到的燃烧和换热等环节，均实现锅炉过程数字化，并能将其完整的体现出来，如图2.1。
图2.1 SMPT-1000各部分组件图
2.1.2 SMPT-1000软件系统
SMPT-1000软件系统包括上位机软件SMPTLAB，实时仿真引擎软件SMPTRUNTIME，
以及其他软件和硬件接口软件。
1. 上位机软件SMPTLAB
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实现实验项目的管理，实时数据的监视，控制系统的组态等日常实验功能。 2. 实时仿真引擎软件SMPTRUNTIME
完成实时动态仿真计算以及数据管理功能，目前能够实现以下动态仿真模型： 非线性液位与离心泵动态仿真模型、动力除氧动态仿真模型、高阶换热动态仿真模型、加热炉工艺流程、工业锅炉动态仿真模型、蒸发器动态仿真模型以及水汽热能全流程动态仿真，如图2.2。
图2.2 SMPTLAB软件运行图
2.2 西门子PCS7系统
西门子PCS 7系统是完全无缝集成的自动化解决方案。可以应用于所有工业领域,包括过程工业，制造工业，混合工业以及工业所涉及的所有制造和过程自动化产品。作为先进的过程控制系统，SIMATIC PCS7 形成了一个带有典型过程组态特征。
PCS7是西门子的DCS系统，基于过程自动化，从传感器、执行器到控制器，再到上位机，自下而上形成完整的TIA（全集成自动化）架构。主要包括Step7、CFC、SFC、Simatic Net和WinCC以及PDM等软件，组态对象选用S7-400高端CPU，一般应用于钢铁和石化等行业。
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PCS7并不等同于Step7+WinCC，PCS7中的OS中的很多模板和画面都是在Step7中用CFC和SFC自动生成的，变量记录和报警记录也都是由Step7中编译传送到WinCC中去的，并不需要象使用普通WinCC那样手动组态画面、变量记录和报警记录，如图2.3。
图2.3实验室西门子PCS7系统
在本次设计的DCS控制系统中使用到的硬件包括如下：订货号为407-0KA02-0AA0的电源PS 407 10A；订货号为412-5HK06-0AB0，PLC 版本为V6.0的CPU 412H PN/DP；订货号为443-1EX30-0XE0，CP版本为V3.0的CP 443-1，如图2.4和2.5。
