1、化工反应器仿真实训指导杨西萍 魏刚 编化学工程与工艺教研室化工反应器仿真实训 2第一章 基础知识第一节 概述系统，广义的说是指相关物体组成的集合，可分为过程系统和非过程系统两大类。过程系统也叫工程系统，它具有连续性，是时间的函数，而非过程系统是离散事件的趋势。系统可以是自然的或人工的，真实的或假想的。仿真是对代替真实物体或系统的模型进行实验和研究的一门应用技术科学，按所用模型分为物理仿真和数字仿真两类。物理仿真是以真实物体或系统，按一定比例或规律进行微缩或放大后的物理模型为实验对象，如飞机研制过程中的风洞实验。数字仿真是以真实物体或系统规律为依据，建立数学模型后，在仿真机上进行的研究。与物理仿
2、真相比，数字仿真具有更大的灵活性，能对截然不同的动态特性模型做实验研究，为真实物体或系统的分析和设计提供了十分有效而且经济的手段。过程系统仿真是指过程系统的数字仿真，它要求描述过程系统动态特性的数学模型，能在仿真机上再实现该过程系统的实时特性，以达到在该仿真系统上进行实验研究的目的。过程系统仿真由三个主要部分组成，即过程系统、数学模型和仿真机。这三部分由建模和仿真两个关系联系在一起，如图 11 所示。建模 仿真图1-1 过程系统仿真的三个组成部分和两个关系过程系统仿真技术的工业应用大约始于60年代，并于80年代中期随着计算机技术的快速发展和广泛普及取得很大进展。过程系统仿真技术在工业领域中的应
3、用已涉及辅助培训与教育、辅助设计、辅助生产和辅助研究等方面，其社会经济效益日趋显著。采用过程系统仿真技术辅助培训，就是人用仿真机运行数学模型建造的一个与真实系统相似的操作控制系统（如模拟仪表盘、仿DCS操作站等），模拟真实的生产装置，再现真实生产过程（或装置）的实时动态特性，使学员可以得到非常逼真的操作环境，进而取得非常好的操作技能训练效果。近年来，过程系统仿真技术在操作技能培训方面的应用在世界许多国家得到普及。大量统计结果表明，这种仿真培训系统能逼真地模拟工厂开车、停车、正常运行和各种事故状态的现象。它没有危险性，节省培训费用，可以使学员在数周内取得现场25年的经验，大大缩短了培训时间。化工
4、仿真培训系统是过程系统仿真应用的一个重要分支，主要用于化工生产装置操作人员的操作方法和操作技能培训，是一种为绝大多数化工企业和职教部门认同的、先进的、高效的现代化培训手段。过程系统 数学模型 仿真机化工反应器仿真实训 3第二节 仿真培训系统学员站的使用方法一、 仿真培训软件的启动（一） 自启动仿真培训软件自启动是指学员在学员操作站上自行启动仿真培训软件。不论教师指令台是否加电，是否启动了教师总体监控软件，学员均能在学员操作站上启动仿真培训软件。教师总体监控软件没启动，则学员操作站不受教师指令台授权控制；总体监控软件启动，则受授权控制。1、 运行要求培训单元的仿真培训软件（如离心泵）启动计算机，
5、单击“开启”按钮，弹出上拉菜单，将光标移到“程序” ，并在随后弹出的菜单中单击仿真培训系统中的“离心泵” 。2、 培训级别选择如果该学员站被授权有培训级别选择权，则进入“培训级别选择”窗口，如图12所示。选择要求的培训级别，按“确定”键。3、 工况选择培训级别选择后，如果该学员站被授权的工况选择权多于两个，则进入“工况选择”窗口，如图1-3所示。a) 选择“状态恢复”或“选择工况”。状态恢复即恢复该单元仿真培训软件上次退出时的状态。b) 如果选择“选择工况”，在下拉菜单中选择所要求的工况，同时要求输入仿真时钟的初始值，缺省初始值时为“0”。c) 按“确定”键，进入工艺仿真软件，同时仿DCS软件
6、、智能操作指导诊断软件在工艺仿真软件的调度下依次启动。进入仿真培训过程。图13 工况选择窗口图12 培训级别选择窗口化工反应器仿真实训 4（二）教师指令台启动教师指令台可以启动任何加电的学员操作站上的任何一个单元仿真培训软件。与学员站自启动不同的是：教师指令台在启动的同时指定启动单元、培训级别和培训工况，所以学员进行登录后不经过培训级别选择和工况选择，直接进入仿真培训过程。二、 学员操作站的操作方法（一） 进程切换进入仿真培训系统后，在WINDOWS的任务栏中可以见到工艺仿真软件、智能操作指导诊断软件（OGS）和仿DCS软件的图标，如图1-4所示。图14 窗口任务栏三个软件之间的切换采用WIN
7、DOWS的标准任务切换方式，用鼠标左键点任务图标即可在三个任务间切换。在培训中切不可将仿DCS软件和智能操作指导诊断软件退出，否则系统无法正常工作。智能操作指导诊断软件主要功能包括：工艺操作指导和操作诊断评定。操作方法在后面介绍。仿DCS软件是学员进行工艺操作的界面，也是学员的主要操作界面。工艺仿真软件主要是进行工艺数学模型的计算。同时它也是学员操作站上的核心软件，它控制和协调其它软件的运行。用鼠标右键点任务栏中工艺仿真软件的图标即可弹出工艺仿真软件的主菜单，内容如图1-5所示。（二） 学员操作站的退出在任务栏中工艺仿真软件的图标上用鼠标右键弹出主菜单，并选中“退出”项，则仿DCS软件、智能操
8、作指导诊断软件、工艺仿真软件依次退出，最终退出仿真培训系统。（三） 工艺仿真软件的操作方法1、 状态恢复在任务栏中工艺仿真软件的图标上用鼠标右键弹出主菜单，并选中“状态恢复”项，经确认后恢复系统状态。2、 工况重选在任务栏中工艺仿真软件的图标上用鼠标右键弹出主菜单，并选中“工况重选”项，则弹出“工况选择”窗口（见图1-3所示）。操作方法基本相同，只是多了一个可操作的按键：“取消”，按“取消”键则选择无效，退出该窗口。3、 时标设置（1） 在任务栏中工艺仿真软件的图标上用鼠标右键弹出主菜单，并选中“时标设图15 工艺仿真软件主菜单化工反应器仿真实训 5置”项，弹出“时标设置”窗口，如图1-6所示
9、。图16 时标设置窗口（2） 在左下部的组合框中选择一时标或在右上角的对话框输入一时标。（3） 按“确定”键，所设时标生效，同时窗口退出。（4） 按“取消”键，所设时标无效，同时窗口退出。4、 事故设置（1） 在任务栏中工艺仿真软件的图标上用鼠标右键弹出主菜单，并选择“事故设置”项，弹出“事故设置”窗口，如图1-7所示。图1-7 事故设置窗口（2） 在左侧栏中进行事故设置。空白为不设置事故或取消该事故；亮“”表示设置该事故；灰“”表示事故已经处理完毕。（3） 在设置类型栏中的下拉菜单中选择要设置的类型。（4） 如设置类型为“渐变型”或“波动型”，则同时必需要设置“渐变宽度/波化工反应器仿真实训
10、 6动周期”。（5） 如需要还可以设置事故作用时间。（6） 按“确定”键后设置生效，同时窗口退出。（7） 按“取消”键，则所设置的事故无效，同时窗口退出。（8） 按“事故提示”，弹出事故提示窗口。5、 报表记录/打印设置（1） 在任务栏中工艺仿真软件的图标上用鼠标右键弹出主菜单，并选中“报表记录/打印设置”项，弹出“报表设置”窗口，如图1-8所示。图18 报表设置窗口（2） 自动记录及打印设置方法：在上部组合框中设置是否自动记录、自动打印报表。标志“”表示记录（打印），空白表示不记录（打印）。（3） 手动记录及打印设置方法：在下部组合框中的文件名对话框输入要记录的报表名称（以TAB为后缀）；按
11、“记录”键，则将当前报表以所输入的文件名存于磁盘中。（4） 按“确定”键，设置生效，同时窗口退出。（5） 按“取消”键，设置生效，同时窗口退出。6、 快门记录（1） 在任务栏中工艺仿真软件的图标上用鼠标右键弹出主菜单，并选择“快门记录”项，弹出“快门记录”窗口，如图1-9所示。（2） 选定一快门。（3） 在所选定的快门右侧的对话框中键入快门注释。（4） 或选择“自定义快门”，同时在右侧对话框中输入快门文件名及快门注释。（5） 按“确定”键，设置生效，同时窗口退出。化工反应器仿真实训 7图19 快门记录窗口（6） 按“取消”键，设置生效，同时窗口退出。7、 快门重演（1） 在任务栏中工艺仿真软件
12、的图标上用鼠标右键弹出主菜单，并选择“快门重演”项，弹出“快门重演”窗口，如图1-10所示。 图110 快门重演窗口化工反应器仿真实训 8（2） 选定一快门。（3） 或选择“自定义快门”，同时输入快门文件名（4） 按“确定”键，设置生效，同时窗口退出。（5） 按“取消”键，设置生效，同时窗口退出。8、 变量监视（1） 在任务栏中工艺仿真软件的图标上用鼠标右键弹出主菜单，并选择“变量监视”项，弹出“变量监视”窗口，如图1-11所示。图111 变量监视窗口（2） 变量监视的内容包括：变量名，位号，描述，当前值，上限值，下限值等。9、 报表显示/打印（1） 在任务栏中工艺仿真软件的图标上用鼠标右键弹
13、出主菜单，并选择“报表显示”项，弹出“报表显示”窗口，如图1-12所示。（2） 窗口打开时显示当前的报表。其他报表文件打开方式：* 选择菜单“FILE”中的“打开”项，则弹出WIBDOWS标准文件打开窗口，如该单元已经记录了报表文件（*.TAB），则打开报表文件，如图1-12所示。（3） 打开报表文件：* 选择菜单“FILE”中的“打印”项，则弹出WINDOWS标准打印设置窗口；* 选择合适的打印机（本地打印机或网络打印机），打印即可。* 只能打印当前显示的报表。如果要打印其他报表，则需要先将其打开。（4） 选择菜单“FILE”中的“退出”项，退出报表显示窗口。化工反应器仿真实训 9图112
14、报表显示窗口10、 学员成绩显示（1） 在任务栏中工艺仿真软件的图标上用鼠标右键弹出主菜单，并选择“学员成绩显示”项，弹出“平分窗口”，如图1-13所示。图113 评分窗口（2） 按“关闭”键，退出学员成绩显示窗口。11、 状态监视（1） 在任务栏中工艺仿真软件的图标上用鼠标右键弹出主菜单，并选择“状态监视面板”项，弹出“状态监视”窗口，如图1-14所示。（2） 监视内容：运行工况、通讯状态、运行时标、事故状态、操作成绩、仿真时钟。化工反应器仿真实训 10（3） 在运行工况显示窗中用鼠标左键弹出“工况选择”窗口，可以进行工况重选。图114 状态监视窗口（4） 在运行时标显示窗中用鼠标左键弹出“时标设置”窗口，可以进行时标设置。（5） 在事故状态显示窗中用鼠标左键弹出“事故设置”窗口，可以运行事故设置。（6） 在操作成绩显示窗中用鼠标左键弹出“学员成绩”窗口，可以查看详细成绩。（7） 在仿真时钟显示窗中用鼠标左键弹出模拟仿真时钟，如图1-15所示。图115模拟仿真时钟窗口
