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【摘 要】 采用基于分布式组态平台的开发系统能够快捷的实现对教学培训软件的开发，本文通过对布式组态软件平台开发的HXD3B型机车仿真培训系统过程进行阐述，提高仿真系统的开发效率。
【关键词】 机车；分布式组态软件平台；HXD3B；仿真
仿真培训系统的关键是一个数学建模与计算机、多媒体等技术不断融合的过程。数学模型是对事物内在的运动变化规律的数学描述。经仿真技术几十年的发展，建立数学模型的手段经历了很大的变化，随着计算机技术的发展，对大的、复杂的系统建立仿真数学模型成为可能，仿真建模技术也有了很大的发展。按其发展阶段分，程序化建模、仿真语言建模、程序模块化建模、工程模块化建模几种方法，简言之，工程模块化建模的本质不是编写计算机程序，而是像搭积木一样，建立实际对象的仿真模块，并把仿真模块按系统流程关联起来。熟悉专业、机组对象流程的模型開发工程师，即使不熟悉计算机，也不懂得任何计算机语言，在图形流程化仿真环境下，即可从事模块组态、模型开发，直至仿真机的研制。
收集HXD3B系统的有关资料，分析相关技术规范书，了解并掌握HXD3B型机车的内部逻辑是仿真建模工作的基础。
2.1需求分析/初步设计过程。确定模型的仿真范围、仿真程度及边界条件；对确定的仿真系统进行划分，画出仿真对象系统图的仿真流程图，并确定各分系统间的接口变量。
在这一步骤中，根据仿真对象的原始系统资料，在满足仿真要求的前提下做一些工作。确定哪些设备或系统需要保留，哪些设备或系统可以省略。最后得到将要被实际仿真的系统图。在这一阶段中所做出的简化、取舍的决定，会影响整个建模过程，甚至关系到所建立的模型能不能反映实际系统。一个粗糙的模型所得出的仿真结果是不能正确反映实际系统的，而过于细致的模型又会占用较多的计算机资源，使速度降低，也是不必要的。
2.2详细设计和模型分系统调试。对系统进行模块组态过程。这期间一般要经历以下的步骤：
1、编写必要的算法：分析各分子系统，看算法库是否可以覆盖所有的设备、过程和功能。如有必要，编写新算法；2、模块组态：对各分子系统进行模块组态，通过流程图形模块化建模环境在窗口中“画”出模块图，把模块之间需要关联的变量用“线”连接，完成各分子系统的建模和组态过程。3、计算模块的系数：由于系数在模型运行的各个工况是不变的，所以可以在任意工况下计算它们，通常根据100%负荷工况的参数来计算。在分布式组态仿真支撑系统环境下，针对不同容量的仿真机组，仿真建模时，对于复杂的设备模块，其参数将会自动优化生成。针对具体的对象，仅需对各模块的系数在不同负荷下进行校验和少量调整，即可完成各子系统的建模和调试过程。但对于部分过程模块和通用模块，需根据当时的应用情况，灵活给定（一般不需计算，根据热力流程或设备的连接情况即可确定。例如：压力节点的系数一为该节点处管路的个数，根据管路情况即可确定其具体值）。4、组态完毕的仿真子系统，即可进行分子系统的计算调试。以100%负荷为基准，根据各设备或系统的额定工况参数，验算各模块系数在各子系统运行时，设备的运行参数是否满足设计要求，在这个过程中，在建模时冻结的模块应被激活运行，按照设计工况计算模块的系数，完成各子系统的调试、激活运行过程。
2.3DPP（机车内部逻辑）的组态。分布式组态软件中能对实时数据处理并输出测点的节点称为DP。DPP可用类似于CAD方式的图形组态工具进行组态。组态针对一个DPP进行，组态内容包括DPP内部的对象模型、控制策略、内部点与I/O卡件的对应关系及内部点与全局点之间的对应关系等。在需将内部测点送上网供其它节点共享或需引用其它节点测点时，会索引点目录，获取共享点的索引号。
2.4全局点目录组态。局点目录主要定义了在节点间共享的全局点的定义信息，主要包括测点名、描述、所属DPP号、分组分区信息、单位等，还隐含定义了测点的索引号。索引号是节点间共享该测点的重要信息。须先组态好点目录文件，然后再组态DPP和HMI。
2.5 HMI（人机界面）的组态。分布式组态软件的HMI对实时数据进行显示、打印、记录、统计等处理。它们不会输出共享测点，而只引用DPP输出的测点。HMI组态分几个独立的功能进行，如HMI节点配置、图形生成、历史和日志记录、报表记录等。
2.6独立功能模块与第三方模块的接入。分布式组态软件中还有一种能对实时数据处理并输出测点的软件，称GTW软件，它是类似于虚拟DPP的一种独立编制的程序，运行于HMI上，往往用于实现与特殊对象通讯或实现特殊的统计计算功能等场合。GTW一般只需定义一个配置文件。不同的GTW，配置文件有所不同。需要进行单独配置。
图形组态软件使用面向目标的方法实现实时动画，可以几乎象对待实际目标那样来建立和处理目标。组态系统中使用定义了三大类目标：基图目标、动画连接目标和特殊目标。其中动画连接目标不能单独存在，必须是附属在基图目标上。有动画连接的目标可被实时数据修改，即动画化。动画连接在编辑时是不可见的，可通过确定基图目标，再触发动画连接目标的对话框进行修改和编辑，特殊目标不能连动画。
采用基于分布式组态平台的开发系统能够快捷的实现对教学培训软件的开发，并且其过程是采用“所见即所得”的思想，能够让教师、学生在开发过程中即体会到目标系统的结构和最终效果，在实际操作环节具有极佳的动手能力和开发思维的培养。
[1]徐悦.基于APROS组态软件的电厂超实时分布式系统仿真的研究[J].工业控制计算机 2004
[2]董朝晖 .基于组态软件的分布式计算机监控系统[J].硅谷，2010
[3]杨军坡.基于PLC和组态软件的分布式闸门控制系统设计[J].西华大学，2011
作者简介★
在职作者简介：姓名：潘京涛，性别：男，出生年月：1975.2，籍贯：山东昌邑，单位：黑龙江交通职业技术学院，学历：硕士，研究方向：教育教学，职称：副教授
【关键词】 机车；分布式组态软件平台；HXD3B；仿真
仿真培训系统的关键是一个数学建模与计算机、多媒体等技术不断融合的过程。数学模型是对事物内在的运动变化规律的数学描述。经仿真技术几十年的发展，建立数学模型的手段经历了很大的变化，随着计算机技术的发展，对大的、复杂的系统建立仿真数学模型成为可能，仿真建模技术也有了很大的发展。按其发展阶段分，程序化建模、仿真语言建模、程序模块化建模、工程模块化建模几种方法，简言之，工程模块化建模的本质不是编写计算机程序，而是像搭积木一样，建立实际对象的仿真模块，并把仿真模块按系统流程关联起来。熟悉专业、机组对象流程的模型開发工程师，即使不熟悉计算机，也不懂得任何计算机语言，在图形流程化仿真环境下，即可从事模块组态、模型开发，直至仿真机的研制。
收集HXD3B系统的有关资料，分析相关技术规范书，了解并掌握HXD3B型机车的内部逻辑是仿真建模工作的基础。
2.1需求分析/初步设计过程。确定模型的仿真范围、仿真程度及边界条件；对确定的仿真系统进行划分，画出仿真对象系统图的仿真流程图，并确定各分系统间的接口变量。
在这一步骤中，根据仿真对象的原始系统资料，在满足仿真要求的前提下做一些工作。确定哪些设备或系统需要保留，哪些设备或系统可以省略。最后得到将要被实际仿真的系统图。在这一阶段中所做出的简化、取舍的决定，会影响整个建模过程，甚至关系到所建立的模型能不能反映实际系统。一个粗糙的模型所得出的仿真结果是不能正确反映实际系统的，而过于细致的模型又会占用较多的计算机资源，使速度降低，也是不必要的。
2.2详细设计和模型分系统调试。对系统进行模块组态过程。这期间一般要经历以下的步骤：
1、编写必要的算法：分析各分子系统，看算法库是否可以覆盖所有的设备、过程和功能。如有必要，编写新算法；2、模块组态：对各分子系统进行模块组态，通过流程图形模块化建模环境在窗口中“画”出模块图，把模块之间需要关联的变量用“线”连接，完成各分子系统的建模和组态过程。3、计算模块的系数：由于系数在模型运行的各个工况是不变的，所以可以在任意工况下计算它们，通常根据100%负荷工况的参数来计算。在分布式组态仿真支撑系统环境下，针对不同容量的仿真机组，仿真建模时，对于复杂的设备模块，其参数将会自动优化生成。针对具体的对象，仅需对各模块的系数在不同负荷下进行校验和少量调整，即可完成各子系统的建模和调试过程。但对于部分过程模块和通用模块，需根据当时的应用情况，灵活给定（一般不需计算，根据热力流程或设备的连接情况即可确定。例如：压力节点的系数一为该节点处管路的个数，根据管路情况即可确定其具体值）。4、组态完毕的仿真子系统，即可进行分子系统的计算调试。以100%负荷为基准，根据各设备或系统的额定工况参数，验算各模块系数在各子系统运行时，设备的运行参数是否满足设计要求，在这个过程中，在建模时冻结的模块应被激活运行，按照设计工况计算模块的系数，完成各子系统的调试、激活运行过程。
2.3DPP（机车内部逻辑）的组态。分布式组态软件中能对实时数据处理并输出测点的节点称为DP。DPP可用类似于CAD方式的图形组态工具进行组态。组态针对一个DPP进行，组态内容包括DPP内部的对象模型、控制策略、内部点与I/O卡件的对应关系及内部点与全局点之间的对应关系等。在需将内部测点送上网供其它节点共享或需引用其它节点测点时，会索引点目录，获取共享点的索引号。
2.4全局点目录组态。局点目录主要定义了在节点间共享的全局点的定义信息，主要包括测点名、描述、所属DPP号、分组分区信息、单位等，还隐含定义了测点的索引号。索引号是节点间共享该测点的重要信息。须先组态好点目录文件，然后再组态DPP和HMI。
2.5 HMI（人机界面）的组态。分布式组态软件的HMI对实时数据进行显示、打印、记录、统计等处理。它们不会输出共享测点，而只引用DPP输出的测点。HMI组态分几个独立的功能进行，如HMI节点配置、图形生成、历史和日志记录、报表记录等。
2.6独立功能模块与第三方模块的接入。分布式组态软件中还有一种能对实时数据处理并输出测点的软件，称GTW软件，它是类似于虚拟DPP的一种独立编制的程序，运行于HMI上，往往用于实现与特殊对象通讯或实现特殊的统计计算功能等场合。GTW一般只需定义一个配置文件。不同的GTW，配置文件有所不同。需要进行单独配置。
图形组态软件使用面向目标的方法实现实时动画，可以几乎象对待实际目标那样来建立和处理目标。组态系统中使用定义了三大类目标：基图目标、动画连接目标和特殊目标。其中动画连接目标不能单独存在，必须是附属在基图目标上。有动画连接的目标可被实时数据修改，即动画化。动画连接在编辑时是不可见的，可通过确定基图目标，再触发动画连接目标的对话框进行修改和编辑，特殊目标不能连动画。
采用基于分布式组态平台的开发系统能够快捷的实现对教学培训软件的开发，并且其过程是采用“所见即所得”的思想，能够让教师、学生在开发过程中即体会到目标系统的结构和最终效果，在实际操作环节具有极佳的动手能力和开发思维的培养。
[1]徐悦.基于APROS组态软件的电厂超实时分布式系统仿真的研究[J].工业控制计算机 2004
[2]董朝晖 .基于组态软件的分布式计算机监控系统[J].硅谷，2010
[3]杨军坡.基于PLC和组态软件的分布式闸门控制系统设计[J].西华大学，2011
作者简介★
在职作者简介：姓名：潘京涛，性别：男，出生年月：1975.2，籍贯：山东昌邑，单位：黑龙江交通职业技术学院，学历：硕士，研究方向：教育教学，职称：副教授