化工单元仿真实训指导

化工单元仿真实训

化工单元仿真实训指导

察被殳宏编

化工原理教研室

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

计提供了卜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1—1所示。

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用己涉及辅助培训与教

育、辅助设计、辅助生产和辅助研究等方面，其社会经济效益”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2—5年的经验，大大

缩短了培训时间。

化工仿真培训系统是过程系统仿真应用的•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。

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

（-）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，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1—2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”。图1-2培训级别选择窗口

c）按“确定”键，进入工艺仿真软件，同时仿DCS软件、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1—3工况选择窗口

(-)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

(■)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。

pL开始3d八伊义doc-离心泵——仿真假■智定读作指导＞玲田DCS

图1—4窗口任务栏

三个软件之间的切换采用WINDOWS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「5所示。

状态恢复

(二)学员操作站的退出工况重选

在任务栏中工艺仿真软件的图标上用鼠标右键弹出主菜时标设置

事故设置

单，并选中“退出”项，则仿DCS软件、智能操作指导诊断软件、

报表记录/打印设置

工艺仿真软件依次退出，最终退出仿真培训系统。

快门记录

(三)工艺仿真软件的操作方法快门重演

1、状态恢复变量监视

报表显示/打印

在任务栏中工艺仿真软件的图标上用鼠标右键弹出主菜

通讯变量

单，并选中“状态恢复”项，经确认后恢复系统状态。状态监视面板

2、工况重选程序冻结

在任务栏中工艺仿真软件的图标上用鼠标右键弹出主菜帮助

关于

单，并选中“工况重选”项，则弹出“工况选择”窗口(见图

退出

「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。图1-5工艺仿真软件主菜单

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

置”项，弹出“时标设置”窗口，如图1-6所示。

图1―6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『7所示。

图『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“J”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U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1—8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“J”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“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『9所示。

(2)选定一快门。

(3)在所选定的快门右侧的时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。

图1-9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1-10快门重演窗口

(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U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1T1所示。

变量监视-l-lX|

退出位号检索：变量检索：

位号变量描述当前值

ASASV1tn耀横截面积500000.005

CV(1)CV(1)P101A流通能力114.85

CV(2)CV(2)P101B流通能力114.85

DTDTDT1.00

ERR(1)ERR(1)ERR(1)0.00

ERR(2)ERR(2)ERR(2)0.00

ERR[31ERR(3)ERR(3)0.00

ERR网ERR[4)ERR(4]0.00

ERR(5)ERR⑼ERR⑼0.00

ERRORERRORERROR0.00

F(1)F⑴F(1|0.002

<11i

图1-11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出主菜单，并选择“报表显

示”项，弹出“报表显示”窗口，如图1T2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1T2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。

时间：2004-08-0210:33:07单元名称:离心泵

名称数值描述单位

FIC1010.000离心泵出口流量KG/H

LIC1010.000V101液位控制系统%

PIC1010.000V101压力控制系统atm

PI1010.000泵P101A入口压力atm

PI1020.000泵P101A出口压力atm

PI1030.000泵P101B入口压力atm

PI1040.000泵P101B出口压力atm

TI10140.000进料温度c

图1—12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1—13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1T4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。

（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1-14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1T5所示。

图1-15模拟仿真时钟窗口

12、程序冻结（或解冻）

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“程序冻结（或解冻）”

项，经确认程序冻结（或解冻），同时菜单项变为“程序冻结（或解冻）”。

三、智能操作指导诊断软件（OGS）的操作

（-）软件功能概述

智能操作指导、诊断、评测软件（以下简称智能软件）通过对用户的操作过程进行跟踪,

在线为用户提供如下功能。

1、操作状态指示

对当前操作步骤和操作质量所进行的状态以不同的颜色表示出来。

（1）操作步骤状态及提示

灰色：表示在进入操作指导软件时，本步已经操作完毕，不知是否操作正确，因此本步

不参加平分，本步的应得分从总分中减去。一般在总体监控软件运行一段时间后再进入操作

指导软件时才会有灰色。

黑色：表示本步还没有开始操作，即还未满足此步的起始条件。

兰色：表示本步已满足起始条件，但未满足终止条件，即未操作完。

红色：表示本步操作已经结束，但操作不正确的很多或完全不正确（得分小于60%）。

黄色：表示本步操作已经结束，但操作有一部分不正确（得分大于60%或小于100%）。

绿色：表示本步操作已经结束，且操作完全正确（得分等于100%）。

（2）操作质量颜色及提示

黑色：表示这条质量指标还没有开始评判。

兰色：表示这条质量指标已经开始评判，但没有评判完毕。

红色：表示这条质量指标已经评判完毕，并且得0分。

黄色：表示这条质量指标已经评判完毕，并且没有得到满分。

绿色：表示这条质量指标已经评判完毕，并且得满分。

2、操作方法指导

可在线的给出操作步骤的指导说明，对于操作质量可给出关于这条质量指标的目标值、

上下允许范围、上下评定范围。

3、操作诊断及诊断结果指示

对操作过程进行实时跟踪检查，并根据组态结果对其进行诊断，将操作错误的操作过程

或操作动作列举出来，以便用户以后对这些错误操作进行重点培训。

4、操作评定及生成评定结果

对操作过程进行实时评定，并给出整个操作过程的综合平分，还可根据需要生成平分文

件。

二、软件使用说明

在运行总体监控软件之后，单击任务栏的“智能操作指导”，即可进入智能操作指导、

诊断、评分系统，如图『16所示。

进入此窗口后，智能操作指导将从总体监控软件读取选取的工段、工况等信息以用于

下一步工作。

图1-16智能操作指导、诊断、评分系统

在窗口中根据用户的组态文件及总体监控软件中送过来的数据以不同颜色显示操作步

骤、操作质量信息。在刚打开窗口时，程序先对各操作步骤进行检查，判断其是否属于已经

完成的操作，如果是则使其变灰。

在每一条操作步骤或操作质量的左右各有一个小三角的按钮，左边按钮为操作指导按

钮，右边按钮为操作诊断按钮，在操作步骤栏中按左边小按钮时，将弹出相应操作步骤的描

述（见图1T7）；在操作质量指标栏中按右边小按钮时，将列出质量指标的允许值及上、下

评定范围等（见图1T8）。

图1—17操作步骤描述

质量指标苗述

指标位号二

101

目标值范:LI

000

000

:50.

上允许t

i

范i

000

000

:5.

下允许n

l

范i

i

000

000

上定:5.

评F

I

s

000

000

下评定范:10.

000

000

:10.

评分权EI

0

000

00

:25.

标描述

质量指

18

图1-

的操

标）

量指

骤（质

作步

一操

对这

弹出

时，将

按钮

的小

右边

栏按

质量

操作

骤或

作步

在操

和

始条件

）的起

指标

（质量

步骤

操作

将对

断中

作诊

，操

情况

）得分

质量

（质量

本步

断和

作诊

其

口中将

诊断窗

，则在

步骤

有子

骤还

的步

诊断

果所

出。如

的列

错误

，并将

评价

进行

条件

终止

。

列出

全部

误也

的错

条件

终止

件和

起始条

过程的

且将子

出，并