半实物仿真工厂

半实物仿真工厂

传统对于全流程工艺装置的实训一般采用真实工厂装置参观学习及建设小试、中试装置进行投料的实操实训方式。对于真实工厂装置，受训人员在工厂基本仅限于认知实习；对于走料的小试、中试却也难以满足各类实操的需求，这些问题包括：

•走料装置很难模拟复杂过程；

•投料成本过高，不适合大量受训人员进行训练；

•高温、高压对装置要求过高，容易造成危险；

•耗能巨大，造成装置长期停滞；

•装置大小限制正常工艺；

•产品和副产物难以处理，且尾气、废水排放造成环境问题。

半实物仿真工厂设备装置是坤天自动化首创的新一代应用于情境培训的软硬件结合的实训装置系统，通过软件模拟生产数据，结合实训设备操作，再现工厂实际生产过程，为教育行业服务。有别于传统的实物实训装置，它采用先进的流程模拟软件驱动实物装置，并结合最新的智能变送器技术、可检测手动阀技术、声光技术、现场总线技术和嵌入式屏幕显示技术，使受训人员能够生动地感受和接触真实工厂的环境和操作。

该系统采用完全冷模结构的设计方式，内不走物料；其工艺数据来自仿真软件，过程安全且几乎零培训成本；系统支持在装置上的手操，结合DCS软件操作，可以实现接近真实的内、外操互动训练。以实际工厂为原型的半实物仿真工厂，可根据实训中心场地情况，设备装置参照真实工业现场的实际情况按一定比例缩小进行设计，设计在贴近工业实际的同时也较好的符合实训中心的实际情况。受训人员在设备装置上可进行正常的外操训练，完成在实物装置上的正常操作、冷态开车、正常停车和各种生产故障处理操作等培训，直观深刻地体验生产的过程、原理及操作规程。

下图为半实物仿真工厂实例图：

坤天自动化的半实物仿真工厂系统已有众多实施案例与成功经验，包括内蒙化工职业技术学院、山东化工技师学院、平湖中等职业技术学院、陕西能源职业技术学院、上海应用职业技术学院等。该系统主要有以下性能优势：

1)实物装置根据实际工厂流程装置按一定比例缩小定制而成，其设计贴近工业实际；

2)实物装置真实再现工厂情景，直观的了解相关装置的流程特点，培训更具现场感；

3)通过视镜和剖面，帮助了解关键装置的结构；

4)能培训实际工厂的完整生产过程的工艺、控制逻辑及岗位操作方法等；

5)对象装置与仿真软件结合：对象装置内不进行真实生产，采用仿真软件模拟真实工厂装置工艺，

并与对象装置进行实时交互，对象装置上的变送器、控制仪表信号均由仿真软件提供；

6)支持在实物装置上对各类设备的手操，并可通过内外操协作完成指定操作；

7)在工艺装置上对受训人员进行正常操作（如正常工况开车、停车）训和生产故障处理操作培训

（如紧急停车、重大事故处理、锁停车等）

8)系统能耗低，整套装置一般功率小于60KW；

9)更安全，可以模拟高温高压反应等一般实验室或者实训装置无法进行的过程；

10)环保无污染，无排放，无需培训投料成本。

坤天自动化的半实物仿真系统，部署方式介绍：

半实物仿真工厂培训室所部署的系统为在线仿真系统，即包括实物对象装置、仿真软件、仿真仪表和DCS硬件及电气系统。在线仿真系统可实现仿真软件与现场实物的数据交互，实现内外操协同操作。

为方便教学，满足大量学生同时培训和平时训练，除了配置软硬件的培训室，半实物仿真工厂也会伴随一个仿真培训室。仿真培训室用于部署离线仿真系统，即为单纯的仿真软件系统。离线仿真系统界面操作除了包含在线系统的DCS流程界面外，还增加了现场界面用来模拟对象装置的现场设备，将对象设备中的操控转移到软件界面的操作。受训人员可以脱离工艺流程实物装置进行离线仿真培训，也可基于工艺流程实物装置进行在线仿真实训。

半实物仿真工厂在线仿真系统的架构包含四个部分：实物对象装置、仿真软件、仿真仪表和DCS硬件及电气系统。实物对象装置、仿真仪表通过DCS硬件及电气系统与仿真软件进行通讯，仿真软件采集外操数据变化，例如泵的启停，实时、动态的计算出相应的各类工艺流参数，并将显示信息传送至传感器及自动阀。

实物对象装置

根据场地情况以真实生产过程为原型，支持在此实物对象上具备工厂现场感的实操实训。装置采用冷模设计，内不走物料，工艺过程通过仿真软件进行驱动。

仿真软件

仿真软件包括奥秘仿真OTS仿真软件及DCS软件。

当受训人员进行在线仿真培训时，系统数据在受训人员站、奥秘仿真OTS仿真培训系统、DCS控制系统、实物对象装置及仿真仪表之间传递。来自受训人员站的控制指令及现场控制柜的控制操作及来自仿真仪表（阀门）的手动操作，经执行机构通过DCS控制系统传递给奥秘仿真OTS仿真培训系统以便进行动态模拟运算。奥秘仿真OTS仿真培训系统的运算结果，一方面显示在受训人员站上，另一方面通过DCS 控制系统转变成标准电信号显示在就仿真仪表上。

仿真仪表

仿真仪表包含各类传感器和阀门。传感器用于实时显示来自仿真软件的数据；阀门根据功能不同，有对应的信息传递方式，手操阀操作能实时传递到仿真软件，自动阀则显示由仿真软件传递至现场实物对象。

DCS硬件及电气系统

DCS硬件及电气系统主要包括DCS控制柜、现场操作柜、网络部件以及中控室其它硬件设备。通过DCS硬件可使仿真软件和实物对象装置及仿真仪表能进行通讯，并且显示在大屏幕。