根据国内外DCS发展特点和方向,课题组致力于研究一套基于IEC61131-3标准的虚拟DCS仿真系统。虚拟DCS系统由工程师站、虚拟DPU、功能块库、虚拟模型库及HMI组成。本文主要研究并设计虚拟DCS系统中的虚拟模型库,虚拟模型库作为独立的服务器为虚拟DPU客户端提供服务。虚拟模型库主要实现真实工业控制系统中被控对象的虚拟模型,镜像真实对象的性能和特点。首先分析了DCS发展历史和现状、虚拟DCS的特点,然后介绍COM组件技术和IEC61131-3标准。对于被控对象模型的实现,采用了面向对象的思想进行分析,之后通过向后差分法、双线性变换法等对模型传递函数进行离散化处理,建立了连续模型、非线性模型、离散模型和典型模型。每类模型均由ATL工具开发成COM组件,模型函数封装在COM组件中,外部通过组件接口调用模型运算。各类模型之间通过组件包容技术整合,封装为EXE类型的服务器,建立符合IEC61131-3标准的虚拟模型库。模型库的初始化信息来自工程师站的组态,虚拟DPU将组态文件中的模型库初始化信息写入INI类型的初始化文件,在模型组件中读入INI文件的信息,对模型进行配置。虚拟模型库与虚拟DPU以客户端/服务器形式进行通信,模型库的接口数据采用VARIANT类型,与虚拟DPU保持一致。虚拟DPU解析组态文件获得所需模型的功能码,调用模型库组件的对外接口,进行模型初始化和调用。同时,本文对模型进行了测试和实时监控,确保正确性和有效性。最后,虚拟DCS系统实现正常运行。