仿真软件系统总体介绍

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2.2.10 2.2.11 2.2.12
流程图定制 支持教师机流程图配置和数据点配置。 软件模块 操作回放软 支持学员操作回放。 件模块 现场控制接 口机软件模 支持和现场控制机关联互动。 块 单元操作仿真模块 泵单元操作 离心泵等动力泵的动态计算模型，反应扬程、流量的动态变化关 模型仿真模 系。 块 阀单元操作 各种调节阀、开关阀的动态计算模型，反应阀门压降的动态变化 模型仿真模 关系。 块 换热器操作 多种换热器的动态计算模型， 反应换热器压降以及换热量的动态 模型仿真模 变化关系。 块 分离塔单元 操作模型仿 相分离器的动态计算模型，反应分离器相平衡变化关系。 真模块 容器单元操 多种形状的储罐动态计算模型，反应储罐液位、进出口流量的动 作模型仿真 态变化关系。 模块 压缩机单元 压缩机等气体增压设备的动态计算模型， 反应气体压力与流量的 操作模型仿 动态变化关系。 真模块 膨胀机单元 膨胀机设备的动态计算模型， 反应气体压力与流量等关系的动态 操作模型仿 变化。 真模块 精馏塔操作 多种精馏塔的动态相平衡模型， 反应每个塔板上的气液相平衡动 模型仿真模 态关系。 块 固体处理单 元操作模型 处理固态物质的单元模型，能够处理固体的相变及反应热计算。 仿真模块 反应器操作 可设定转换率的动力学反应模型， 能够计算物质之间的反应热变 模型仿真模 化关系。 块 分离器操作 模型仿真模 处理管道分支时各管路之间物质热工变化关系。 块 混合器操作 处理管道混合时各管路之间物质热工变化关系。 模型仿真模
模拟服务器
场景组态站
包括教师机和学员机之间的交互关系、学员与现场模型之间的互动关 系、模型的动态情况等。场景组态工作站最终的组态，将下载到位于 模拟服务器上的组态服务上。 负责管理和监控学员的学习情况，给学员布置练习，为其设置各种故
教师站
障点，对学员进行考评等。教师站能够方便的回溯到任何一个模拟环 节上，以供学生对某个学习点进行反复操作、熟练。 主要完成上层 HMI 软件和仿真系统的衔接工作。接口机一方面完成对
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仿真软件系统总体介绍
（1）仿真软件培训系统可针对两种类型的人员经行培训：DCS 操作和现场
操作。 该系统具有生产实习训练和实际操作功能， 具有工厂情景化、 操作实际化、 故障模拟真实化特点； （2）流程体现工厂情景化，在实现实际工厂流程和参数完全一致的基础上 突出重点；满足学生实践实习要求； （3）在仿真软件上学生能够动手进行生产过程操作和排除工业生产过程故 障的技能；
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2.1.6 2.1.7 2.1.8 2.1.9 2.1.10 2.1.11 2.1.12 2.2 2.2.1
操作员站软 件模块 场景设计器 软件模块 接口机软件 模块 模拟服务器 软件模块
和解冻学员仿真模型的运行，支持设置学员联系。支持对教师参 数的监控，支持向学员站发送教师信息。 支持用户登陆，可接收来自教师机的信息，可连接接口机并和模 拟服务器进行通讯。 自由配置教师、 学员和模型之间的操作关系， 可将学员进行编组。 支持教师、学员的用户管理，支持特定时刻点的模型场景设置， 验证配置关系。 支持 OPC DA 和 DCS 接口，并支持学员站流程软件和仿真服务器 的连接 运行所有学员、教师和模型。支持故障、考评、回放等功能。支 持用户管理、信息管理、和模型管理，支持对系统日志，报警和 调试信息的管理和显示
培训仿真系统 接口机
模拟服务器内的运行时和数据层进行访问，另一方面是教师站向学员 站传送各种指令和讯息的桥梁。
操作员站
学员在操作员站上完成各种故障的排除，和基本操作技能的练习。操 作员站的各种操作画面和操作方式和工业现场的情况完全一致。
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仿真软件系统配置方案
仿真培训软件系统（含实训评价与管理） 软件仿真培训系统由模型计算软件系统、 操作员培训软件系统和 真实分布式控制软件系统组成。本系统通过建立 “虚拟工厂” ， 软件系统总 1 可自上而下地实现对流程工艺和控制逻辑的动态模拟。 在本系统 则 上进行培训的人员，可获得操控真实工厂般 “身临其境”的强 大体验。 软件仿真培训系统： （1）规格：多用户协同安装版。 （2）系列软件包括内容：通用化工仿真软件教师站；通过局域 网连接可安装多台操作站。 仿真培训软 （3）能对实验流程中的各个工段设备可以进行仿真操作，在该 2 件系统概况 仿真软件上完成全实训过程的操作，并能重新设置初始条件。 （4）具有操作指导及智能评价系统。 （5）支持实验报告处理及打印功能：实验数据自动记录、实验 数据采集、计算，生成实验报告表格。 （6）配备使用说明书、备件、其它相关资料。
1 泵单元操作模型 基于提供的实际泵性能曲线，通过函数拟合来创建 泵的工作曲线。设计数据使得可以准确模拟在接近 设计条件下的流动和效率。 为在一个物理模型系统内模拟阀门和管道提供了物 流的流阻。 根据所模拟阀的类型 （线性、 等比例等） ， 计算流体通过阀时的压力－流量相互影响。 模拟可以进行并流与反向流的换热方式组态。换热 器也进行汽液平衡计算。 模拟多个原料流中的二相分离。进料进行严格的汽 液平衡计算以判断相分离。 模拟分离器、转筒和罐，通过使用容器实际的几何 物理尺寸来建立物理模型系统，可提供逼真的储量 模拟。 根据压差来计算压头。体积流量是基于计算的压头 并根据用户提供的性能曲线来内插的。 根据压差来计算压头。效率既可指定，也可根据过 程变量或速度来设定其等于一个方程。 提供了一系列精馏算法、初始值生成算法和模拟选 项，能为任意精馏问题建立模型。可以选择单独的 塔体、配置冷凝器或再沸器（或二者皆配）。 提供处理含有固体系统的操作，包括过滤、分离、 蒸发等。 提供下述反应器模型：转化反应器、全混流反应器 等。
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（7）安装、培训：现场调试，现场培训该软件的使用方法及维 护。 软件仿真培训系统功能： 1、基本功能（学员站功能） ： ①生动丰富的多种界面表现形式。 ②可支持分组模式，分组培训，与工厂班组方式完全一致，包含 更多的教学内涵。 ③对生产过程工艺进行实时动态模拟。 ④评核系统的准确性、客观性、实时性。 ⑤跨专业、培养综合技能。 2、高级功能（教师站功能） ： ①与学生机的通讯基于.NET Remoting 协议的方式。 ②教师流程分析功能： 各种和流程相关的分析曲线和流程关键指 标性能情况。 ③学员组的考试成绩管理。学员组操作步骤成绩在线显示。 软件仿真培训系统系统结构： 软件仿真培训系统应包括： 教师站， 模拟服务器，场景组态站，培训仿真系统接口，操作员站等。 （1）模拟服务器:采用高性能计算服务器，负责对已配置好的对 象模型进行高性能模拟仿真，从而完成复杂度较高的精确计算。 运行在模拟仿真平台上的模型机运行时和组态服务器， 为系统其 它部分的工作提供底层可靠服务。 （2）场景组态站：该站主要面对工程师，对系统内各个部分的 相互关系进行统一组态，包括教师机和学员机之间的交互关系、 学员与现场模型之间的互动关系、模型的动态情况等。场景组态 工作站最终的组态，将下载到位于模拟服务器上的组态服务上。 （3）教师站：负责管理和监控学员的学习情况，给学员布置练 习，为其设置各种故障点，对学员进行考评等。教师站能够方便 的回溯到任何一个模拟环节上， 以供学生对某个学习点进行反复 操作、熟练。 （4）仿真培训系统接口机：主要完成操作员站软件和仿真系统 的衔接。 接口机一方面应完成对模拟服务器内的运行时和数据层 进行访问， 另一方面应是教师站向学员站传送各种指令和信息的 桥梁。 （5）操作员站：学员在操作员站上完成各种故障的排除，和基 本操作技能的练习。 操作员站的各种操作画面和操作方式和工业 现场的情景完全一致。 软件仿真培训系统培训系统功能：模型选择、仿真冻结和取 消冻结、初始状态选择、快照及仿真回溯、教师变量、故障设置、 加快和减慢模型操作、实时和历史的趋势显示、自动化培训、操 作员和教师事件记录、操作员培训绩效监控。 仿真培训支撑软件系统组成 2.1 全流程仿真软件平台 支持全图形化动态仿真，支持设置仿真速度（0.1 到 100 倍速） 全流程动态 和时间步长 （0.5 秒到 4 秒） ， 支持对不同单元操作和热力学模型 2.1.1 建模仿真模 的设置，支持仿真冻结和解冻操作，支持快照、操作回溯和快照 块 管理，支持场景选择。 图形引擎软 支持无极缩放、图形对象自由拖动，支持图形网格，动态模块查 2.1.2 件模块 找，鹰眼索引，上下左右对齐，屏幕区域自适应对齐。 故障库软件 2.1.3 支持基于机理模型的各种故障。 模块 计算引擎软 支持流量压力平衡计算，能量平衡计算，组分计算。支持序贯模 2.1.4 件模块 块和联立方程联合计算。 支持全图形化流程管理，支持教师登陆，支持学员管理，可对每 教师机软件 2.1.5 个学员所操作的模型进行管理，支持对每个模型进行故障操作， 模块 支持自动考评，可设置学员模型的仿真速度和时间步长，可冻结
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阀单元操作模型
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换热器单元操作模型
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分离塔单元操作模型
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容器单元操作模型
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压缩机单元操作模型
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膨胀机单元操作模型
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精馏塔单元操作模型
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固体处理单元操作模型 反应器单元操作模型
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块
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主要流程工艺仿真方案
单元操作仿真模块 本仿真培训系统单元操作十分全面，不仅包括一般模型，如阀、压缩机、膨 胀机、泵、混合器和分离器等，而且还包括复杂的模型，如精馏塔、换热器、反 应器、固体处理单元等等。 表 制药单元操作模块
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设计原则
从培养高职院校的实践能力及职业培训需求出发， 本着实用性与前瞻性相结
合、职业技能培训鉴定与技能训练仿真软件相结合的思想，对工艺过程、动态操 作、正在使用的国内外先进的 DCS 控制系统进行仿真模拟，以培养能够适应当 前及未来化工企业所需要的各类技术人员，满足化工工业建设与生产的需要。 系统性原则： 流程仿真软件系统， 应在真实完整体现实际工业流程的基础上， 利用操作员培训系统（OTS）仿真软件和 DCS 模拟环境进行全流程模拟培训， 使受训人员可感受操控真实工厂和 DCS 般“身临其境”的强大体验。 真实性原则：流程仿真软件系统按照工业现场设备和流程进行模拟仿真，同 时对重点设备的内部结构、 工作原理深入的剖析。 通过机理建模建立 “虚拟工厂” ， 可自上而下地实现对工厂过程和控制逻辑的动态模拟。OTS 仿真软件的动态模 型真实再现实际工业流程状态和行为， 实时准确的模拟工艺现场， 模拟真实故障。 全面性原则： 既能使学员了解和掌握正常工况下各个相关流程的操作和维护， 能进行化工工艺的冷态开车、热态开车、正常运行、正常停车、紧急停车、设备 维护等方面的技能操作训练、 工艺指标控制操作技能训练；又能通过安全手段设 置各类故障，使学员能够处理各类紧急状况，进行生产过程操作、分析、排除工 业生产过程故障。
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（4） 模拟的工艺流程可以班组为单位进行装置开车准备、 开车、 正常操作、 停车、设备维护等方面的技能操作训练、工艺指标控制操作技能训练；
名称
描述
采用高性能计算Baidu Nhomakorabea务器，负责对已配置好的对象模型进行高性能模拟 仿真，从而完成复杂度较高的精确计算。运行在模拟仿真平台上的模 型机运行时（Run-Time）和组态服务器，为系统其它部分的工作提供 最底层、最可靠的服务。 该站主要面对工程师，对系统内各个部分的相互关系进行统一组态，