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化工过程的模拟培训器 许正宇 中国化工信息中心 北京(100029) E-mail ：xuzhengyuu@ 摘要： 本文详细的叙述了化工仿真模拟培训器的一些基本的概念和算法原理的进展，包括 DCS 仿真和化工过程的仿真，仿真采用的序贯模块法算法， 模块的属性和模块的分类。文 中介绍了包括工程师站,教员站和学员站 DCS 模拟培训器软件结构图。并指出了仿真模拟培 训发展前景。 关键词: 仿真；动态模拟，培训器。 中图分类号: TK229.8 文献标识码：B 1. 前言 目前现代化的石油化工工厂都采用集散控制系统（Distributed Control System,简称 DCS）进行生产操作。这种系统就是将用于工厂生产的控制变量、显示变量、分析变量和开 关量等，从生产现场采集出来，并将其变换到适合于计算机系统要求的数字通信信号格式， 统一传递到工厂中央控制室的计算机上。在计算机中装有数据管理、优化控制、程序控制和 离线计算等特殊功能的应用程序，这些程序对从生产现场采集出来的数据进行处理并通过图 形界面显示出来。工厂的生产操作人员即可通过计算机对生产进行操作，操作的指令经过计 算机的处理，返回到生产现场。采用 DCS 系统后，工厂的生产操作人员能够了解整个生产的 全局，可全面综合地操作控制生产过程。由于现代工业工厂的 DCS 操作系统使生产大规模、 高效率和连续化，而操作人员又减少，就要求提高每个生产操作人员的素质，因此对 DCS 生产操作人员进行培训是非常必要的。 - 1 - 图 1 中上方所示是实际工厂的生产控制简图。DCS 系统安装在中央控制室，DCS 屏幕显示的 温度、压力和流量等参数都是通过变送器从实际生产装置上采集的。生产操作人员通过 DCS 对生产进行操作，保证生产装置长期、稳定地运行。 仿真模拟培训系统实质上是借助于计算机的计算能力，用数学模型代替实际生产装置的响 应。仿真模拟培训系统也模拟工厂的 DCS 系统，其操作画面、键盘、联锁响应和操作变量的 响应均与 DCS 相同。 综上所述，仿真模拟培训系统包括两个任务： DCS 系统的仿真和数学模型代替实际工厂的 仿真。 用计算机模拟实际生产装置和实际 DCS 控制系统，来仿真一个实际工厂如图中下方所示。使 用这样的模拟仿真系统，可以对生产操作人员进行操作培训。仿真模拟培训系统是用数学模 型代替实际工厂，因而数学模型的好坏是仿真模拟培训系统质量的关键。 2． DCS 系统的仿真 仿真模拟培训系统也模拟工 厂的 DCS 系统，其操作画面、 键盘、联锁响应和操作变量的 响应均与 DCS 相同。我们称之 为 DCS 系统的仿真。 DCS 系统的仿真也是仿真模拟 培训系统的一个重要任务。通 常有两种方法： 2.1 DCS link 仿真模型直接和 DCS 厂商提供 的软件相连。 如图 2 所示：controller 可以是实际硬件，也可以是软件。由于实际硬件价格很高，通常采 用(DCS 厂商提供的)软件仿真 controller 。 由于将过程模拟的软件包和DCS 提供商的软件联起来。必须开发模拟平台 和 DCS 提供商 的link 接口软件。 这种方法的优点： 不必要开发 DCS 仿真的软件，这是一个很费时的工作。因为要作到和 DCS 提供商的 软件一样的操作界面不是一个很容易的事情。 可以利用厂方提供的组态的文件，对模拟培训系统的组态，节约许多组态工时。 模型的复杂控制和联锁搭接也可不必要进行了，直接采用 DCS 的软件文件结构。 这种方法的缺点： 必须购买 DCS 的许可证费。通常是很贵的。 DCS 开发商必须提供开放的接口，才能开发 link 接口软件。 2.2 DCS 仿真的软件（emulation） 开发一个软件去仿真 DCS 提供