1系统结构及其各部分功能
　　
　　整个虚拟仿真实验室主要由客户端、服务器、控制机、实验装置4部分组成（图1）。　　1.1客户端
　　
　　客户端提供2种模式：WEB模式和客户端软件模式。WEB模式：用户可以登陆实验系统提供的WEB服务器，完成用户的注册。用户登陆后可以查询实验系统，同时选择要进行的仿真实验，然后下载对应的客户端软件来进行在线仿真实验。登陆口令系统分为3个级别：工程师级、维护人员级及运行人员级。用户通过软件提供的实验设计窗口，能对所组态的热工控制系统进行实时或非实时仿真。仿真结果能以实时趋势、历史趋势、棒图、控制系统实时SAMA图等18种动态图元来描述。在仿真过程中，还具有十多种实时操作功能如信号强制、手动切换开关、调节器参数修改、调节器手/自动切换及手动时的输出增、减等功能。
　　
　　1.2服务器
　　
　　服务器是整个实验系统的核心调度程序，负责客户端与控制端的通讯及用户、实验的数据库管理。服务器侦听用户的接人并判断用户的合法性，如果实验条件满足，服务器将用户与相应的实验控制机开辟一条虚拟连接，用来传递用户与实验装置间的数据交流。在实验进行中服务器记录用户进行的相应命令和数据到数据库。服务器可分为主服务器、Web服务器、视频服务器。主服器负责管理整个系统，Web服务器负责用户的Web接人，视频服务器负责发送相应的视频流到客户端。Web服务器与视频服务器都由主服务器管理。
　　
　　1.3控制机
　　
　　控制机是具体实验装置的直接控制者。控制机完成硬件装置的一系列初始化过程并分析服务器发送来的数据，通过A/D采样板等硬软件接口设备控制实验装置，同时在实验过程中，通过A/D卡对系统的响应进行采样，将实验结果返回。控制机软件用微软的VC++开发工具开发。控制端软件运行在NT或者Windows2000的环境下。
　　
　　1.4实验装置
　　
　　实验装置用于仿真火电机组被控过程的动态特性，具有两类对象模型。一类为基本模型，主要包括惯性模型、二阶模型、具有重极点的二阶模型、具有共轭复数极点的二阶模型、三阶模型、具有二重极点的三阶模型、具有共轭复数极点的三阶模型、差分方程模型、二阶复合模型、纯滞后模型等；另一类是复杂模型，它是由上面基本模块组成的火电机组主要过程的动态数学模型库。这些复杂模型覆盖了（125～600）MW火电机组的典型热工对象模型，如汽包水位模型、除氧器和凝汽器水位模型、主蒸汽压力模型、热负荷模型、发电机实发功率模型、汽轮机一级压力模型、一级汽温模型、主蒸汽温度及再热蒸汽温度模型、炉膛氧量和炉膛负压模型、一次风压力及制粉系统中各热力过程的动态数学模型等。
　　
　　2系统通信的实现
　　
　　本系统通信模式采用3层C/S结构，整个系统通信体系结构如图2。早期的2层C/S结构应用程序主要由客户端和数据库Server端组成，伸缩性不够好，开发出的程序在客户端运行，完成各种业务，占用了大量的系统资源，并造成网络传输拥挤。随着应用程序业务逻辑及复杂性的不断增加，其开发工作的难度也越来越高，运行效率越来越低。而3层C/S结构应用程序能够满足可伸缩性（或可扩展性）和Internet/Intranet应用2种需求。这种模式的应用程序把业务逻辑独立出来，形成了客户端的客户界面层、中间业务逻辑层和后端数据库服务器层的3层逻辑结构。这样可使客户端人机界面部分的程序开发工作得以简化，因为它不必关心业务逻辑是如何访问数据库的，只需把精力集中在人机界面上。中间业务逻辑层包含了大量的供客户端程序调用的业务逻辑规则，以帮助其完成业务操作，由它负责与数据库交换数据。它的优点在于可扩展性，便于业务的升级，而且随业务的变化在客户层和数据服务层所做的改动较小。数据库服务器层主要提供对数据库进行各种操作的方法。当数据库的结构确定后，对于它的改动也就比较小，系统的安全性得以提高，而且它可对每个业务功能组件进行*，限制了非法访问。
　　
　　3系统软件结构
　　
　　整个支撑系统的软件体系如图3，在纵向可分为3个层次：管理层、数据库层和功能层，分别位于服务器和客户端。管理层主要是对仿真系统在各种组态、编译及仿真运行过程中所形成的数据库进行统一管理。数据库层即有效存放和合理安排仿真系统所有的相关数据，通过模型组态数据库，可将仿真系统所有的相关数据，所有功能模块有机地起来，形成统一的整体。功能层主要包括完成热控系统仿真的6个相关软件模块，这是仿真支撑系统的核心部分。　　口令管理模块：实现热工控制仿真支撑系统的口令管理。口令系统分为3个级别：工程师级、维护人员级及运行人员级。工程师级口令打开时，用户可执行热工控制仿真系统的所有功能；维护人员级口令打开时，仿真系统没有组态功能，但能仿真已组态好的热工控制系统。在仿真过程中，具有维护人员级别或运行人员级别的画面切换按钮将能被激活；运行人员级口令打开时，系统仅能进行仿真运行，且只有具有运行人员级别的画面切换按钮才能被激活。
　　
　　系统组态模块：完成热工控制仿真系统的系统组态。系统组态主要是针对热工控制系统的SAMA图，输入各模块参数及建立各模块间的连接关系。系统组态后的全部信息将存人数据库。系统组态是热控仿真系统的关键之一。
　　
　　画面组态模块：完成热工控制仿真系统的画面组态。画面组态主要是组态热工控制系统的实时操作画面及被控过程的流程画面等，可分为静态画面组态和动态画面组态。该模块具有丰富的图形元库，用户只要通过简单的组态集成，就能完成复杂的平面或立体动态画面的组态。
　　
　　系统设置模块：设置热工控制仿真系统的相关参数，如仿真系统的软件扫描周期、系统组态库名、第1幅主画面的文件名、I/O及工业控制网络（ARCNET）相关参数等。通过该模块还可设定仿真系统是离线仿真还是实时仿真。
　　
　　系统编译模块：系统编译主要是对所组态的整个数据库系统进入语法检查及编译，生成能被仿真运行模块调用的运行数据库。尽管系统组态模块和系统设置模块也都有很强的查错功能，但它们仅仅是局限于模块参数和设置参数本身，无法判断构成整个系统后所出现的错误。编译检查把系统组态、系统参数设置和画面组态构成一个整体进行错误检查。除对3个数据库进行分别检查外，还要检查3个数据库不匹配造成的错误，如系统组态中的模块标签名Tag与图形组态及系统参数设置中的模块Tag不一致、非法仿真参数等。检查内容多达180多项，几乎能查找出所有的组态错误并能正确定位。
　　
　　仿真运行模块：仿真运行模块可调用由系统编译软件所生成的运行数据库，能对所组态的热工控制系统进行实时或非实时仿真。仿真结果能以实时趋势、历史趋势、棒图、控制系统实时SAMA图等18种动态图元来描述。在仿真过程中，还具有十多种实时操作功能，如信号强制、手动切换开关、调节器参数修改、调节器手/自动切换及手动时的输出增、减等功能。
　　
　　4系统的特点
　　
　　4.1仿真功能齐全
　　
　　仿真功能包括：（1）热工调节系统仿真。仿真（125～600）MW火电机组的典型热工对象模型，仿真（125～600）MW火电机组协调控制系统及相关子控制系统，脉冲控制系统仿真，非线性控制系统仿真，用户自定义的新型调节器及新型控制系统仿真。（2）逻辑控制系统仿真。仿真热工保护系统如FSSS等，仿真程序控制系统如SCS等。（3）仿真分散控制系统、组件组装仪表、微机型单回路调节器和双回路调节器。
　　
　　4.2仿真系统结构灵活且仿真容量大
　　
　　整个仿真试验系统可在任何能够连接Internet单台计算机运行，也可在多台计算机上协同进行仿真。各计算机通过中心服务器数据。多机仿真主要使仿真系统的层次比较清楚，如1台机仿真被控对象模型，而另1台机仿真热工控制系统，可任意进行仿真功能的分配。
　　
　　4.3其它功能特点
　　
　　（1）*的系统组态、图形组态功能，多项数据库检查功能。（2）仿真系统自定义模块可使整个仿真系统*开放，宏模块的使用十分便于复杂、多层次控制仿真，试验数据模型拟合模块可十分方便地获得基于现场试验数据的传递函数模型。（3）丰富的电厂热工过程数学模型库使用户能方便地对各种容量火电机组热控系统进行仿真。