典型化工过程软硬件一体仿真系统实现
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Ｆｅｉ，Ｄａｑｉ Ｙｕａｎ，Ｄｅｃｈｅｎｇ
摘要：为了研究、设计和拓展过程监控系统研究的试验平台，开发了基于ＴＥ过程（Ｔｅｎｎｅｓｓｅｅ Ｅａｓｔｍａｎ ｐｒｏｃｅｓｓ）的软硬件一体实
时仿真系统。本文对这套仿真系统的硬件构造及功能，ＴＥ过程的实时仿真数据采集、数据处理、数据图形及表格显示等功 能的实现予以详细地阐述。实验表明该系统功能完善，达到了预期的教学及科研目的。
反应器（Ｒｅａｃｔｏｒ）、冷凝器（Ｃｏｎｄｅｎｓｅｒ）、压缩机（Ｃｏｍｐｒｅｓ— ｓｏｒ）、分离器（Ｓｅｐａｒａｃｔｏｒ）和解吸塔（Ｓｔｒｉｐｐｅｒ）。气态反 应物进入反应器并在一种可溶于液体的永久性催化 剂的作用下反应生成气相产物，反应器中有一个内部 的热交换器，通过冷却水循环将反应所放出的热量带 走。产物和未反应的反应物离开反应器，经冷凝器冷 凝后以气液两相混合物形式输送到分离器中。它们又 在分离器作用下进行反应器，经冷凝器冷凝后以气液 两相混合物形式输送到分离器中。它们又在分离器作
３．１系统运行环境 ３．１．１监控主机运行环境 操作系统：Ｗｉｎｄｏｗｓ ２０００ 数据库系统：Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ ＳＱＬ Ｓｅｒｖｅｒ ２０００ 开发工具：Ｖｉｓｕａｌ Ｂａｓｉｃ ６．０ 数据接口：Ａｄｖａｎｔｅｃｈ公司ＰＣＬ－８１８Ｌ和ＰＣＬ一７２６ ３．１．２工控机运行环境 操作系统：Ｄｏｓ ６．０ 开发工具：Ｔｕｒｂｏ Ｃ ３．０ 数据接口：Ａｄｖａｎｔｅｃｈ公司ＰＣＬ－８ １ ８Ｌ和ＰＣＬ一７２６ ３．２ ＴＥ仿真监控系统的功能 ＴＥ过程监控主机系统设计了友好的人机界面（图 ３），对数据采集卡采集的虚拟化工厂过程数据进行了 相应的预处理，如滤波、粗差检测、数据校正等，以确 保数据质量并为后续的数据分析和过程控制奠定了 基础。模拟原料性质的波动和外界环境的变化所产生 的ＴＥ过程中１５种已知扰动（图４），通过设计的ＰＩＤ
图４加载过程干扰界面
图５反应器压力界面
图６测量变量表格显示界面 参考文献：‘ ［１］潘洁，王月忠．基于ＶＣ＋＋的空间电磁环境仿真软件设计【Ｊ］．微 计算机信息，２００５，８—３：１ １２—１１３ ［２】訾树波，于德敏，许增朴，王永强．工业生产实时数据采集及管 理数据库模型设计［Ｊ】．微计算机信息，２００５，７—３：１０４—１０５
一１４６—３６０元，年邮局订阅号：８２．９４６
万方数据
隧羽魏鞭萋甥辫熊囊镳测
仿真技术
用下进行气液分离，不可冷凝的气相组分通过一台离 心式循环压缩机又被回收到反应器重新参加反应。被 运输到解吸塔的分离器中的液相组分和输入的流股Ｃ 分离残留反应物。解吸塔中的气体返回反应器继续进 行反应。产品Ｇ、Ｈ通过解吸塔底部以液相输出。惰性 气体和副产品主要在分离器中以气体形式放空，部分 从解吸塔底部输出。图１是该工业设备工艺流程图。
作者简介：费大琦，男，（１９７０．５－－），汉，研究生，沈阳化工学 院研究生在读，主要从事工业过程控制研究；袁德成， 男，（１９６０一），汉，博士，沈阳化工学院院长，主要从事系统 工程理论研究。 （１１００２１沈阳化工学院信息工程学院）费大琦袁德成
示很 好器的仿基真础中。余本辉文难只以是模对拟雷的达问系题统，仿为真以的后初的步工研作究打，下
在以后的工作中还要对杂波和三维地形仿真作进一 步的研究。
本文作者创新点：利用Ｖｉｓｕａｌ Ｃ＋＋６．０和ＯｐｅｎＧＬ 技术实现了余辉型雷达显示器仿真与显示．使得余辉 长度、扫描速度，扫描范围均调，仿真的效果符合实际 情况，很好的解决了雷达显示器仿真中余辉难以模拟 的问题。 参考文献： ［１】丁鹭飞，耿富录．雷达原理（修订版）［Ｍ】．西安．电子科技大学出版 社，１９９５． ［２］蔡庆宇，薛毅，张伯彦．相控称雷达数据处理及其仿真技术［Ｍ】． 北京．国防工业出版社，１９９２． 【３】希望图书创作室译．Ｖｉｓｕａｌ Ｃ＋＋６．０技术内幕【Ｍ】．北京．北京希 望电子出版社，１９９９，５． 【４】和平鸽工作室．ＯｐｅｎＧＬ三维图形系统开发与使用技术【Ｍ】。清 华大学出版社．２００３． ［５】浦鸿汀，袁莹．长余辉荧光粉涂料的研究［Ｊ】．建筑材料学报， １９９９：（１）：６４—６６ 【６】郭伟雷，李少洪．基于ＶＣ＋＋／ＯｐｅｎＧＬ的引信仿真测试可视化系 统软件设计［Ｊ】．微计算机信息，２００５，８—３ 作者简介：陈靖宇（１９７３一），中船重工集团７２３研究所，工 程师。 （２２５００１江苏扬州市中国船舶重工集团７２３研究所） 陈靖宇王春波 （２１２００３江苏镇江市江苏科技大学）倪天权 （Ｔｈｅ ７２３ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ ＣＳＩＣ，Ｙａｎｇｚｈｏｕ，２２５００１）Ｃｈｅｎ，ｉｎｇｙｕ Ｗａｎｇ，Ｃｈｕｎｂｏ
由美国Ｔｅｎｎｅｓｓｅｅ Ｅａｓｔｍａｎ化学公司过程控制小 组的Ｊ．Ｊ．Ｄｏｗｎｓ和Ｅ．Ｆ．Ｖｏｇｅｌ提出的ＴＥ过程是一个标 准测试（Ｂｅｎｃｈｍａｒｋ）过程的仿真案例，其原型是Ｅａｓｔ— ｍａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ化工过程。过程模型对单元操作间的非 线性关系和物料与能量平衡以及汽、液相平衡规律进 行了精确的描述，实现了基于一个真实的化工过程各 种故障的模拟。由于整个系统各部分之间耦合严重、 高度非线性且开环不稳定．在过程控制技术、过程监 控和优化以及过程运行系统集成的基础平台的研究 领域中得到了广泛的应用。
系统的研究开发提供良好的基础平台。
图３ ＴＥ过程监控仿真系统主界面丌转第１６６页）
＠黜罔邮局订眠８２－９．４６ ３６０元／－１４７—
万方数据
竺＝曼矍登曼凳支董杰；兰霎兰羹熏雾耋量圆苎翥擎Ｊ通ｉａ讯ｎｇｓ地ｕ釜粼ａｎ江ｑｕ苏ａｎ镇江市梦溪路２号江苏科技
要告学竺銎李望雷挚苎垩霉兰尊尊望曼壁合，。尊型三 美…；…盖…｝茗…荔”谋一毒“莩‘川、限“¨’，厌耶。’“训”’¨ｘ
关键词：ＴＥ过程；实时仿真；数据采集
中图分类号：１１Ｐ３９１．９
文献标识码：Ａ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔ ａ ｐｌａｔｆｏｒｍ ｆｏｒ ｔｈｅ ｐｕｒｐｏｓｅ ｏｆ ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ，ｓｔｕｄｙｉｎｇ ａｎｄ ｅｖａｌｕａｔｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｔｕｄｉｅｓ，ａ ｒｅａｌ—ｔｉｍｅ ｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＴＥ ｐｒｏｃｅｓｓ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ．Ｔｈｅ ｈａｒｄｗａｒｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ， ｔｈｅ ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ ｍｏｄｅｌ ａｎｄ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｏｆ ＴＥ ｐｒｏｃｅｓｓ，ｒｅａｌ－ｔｉｍｅ ｄａｔａ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ，ｄａｔａ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ａｎｄ ｇｒａｐｈ ｄｉｓｐｌａｙ ａｒｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｄｅ— ｔａｉｌｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ．Ｔｈｅ ｐｒａｃｔｉｃｅ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｐｏｗｅｒｆｕｌ ａｎｄ ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ．
２ ＴＥ过程
整个ＴＥ过程有四种反应物Ａ、Ｃ、Ｄ、Ｅ，并生成两 种产物Ｇ和Ｈ，此外还包含一种惰性气体Ｂ和一种副 产口Ｆ。系统中存在的四个化学反应式如下：
Ａ（ｇ）＋Ｃ（ｇ）＋Ｄ（ｇ）－－－＊Ｇ（１ｉｑ） Ａ（ｇ）＋Ｃ（ｇ）＋Ｅ（ｇ）－－＊Ｈ（１ｉｑ） Ａ（ｇ）＋Ｅ（ｇ）－－＊Ｆ（１ｉｑ） ３Ｄ（ｇ）－－＊２Ｖ（１ｉｑ） 反应式中，ｇ代表气体，ｌｉｑ代表液体。所有反应均 为不可逆的放热反应，反应速度取决于温度及反应物 的气相浓度。ＴＥ过程由５个主要的操作单元组成，即
监控系绕任务
ｌ霉釜ｌ Ｉ釜冀Ｉ Ｉ嘉麓Ｉ Ｉ鬻黧ｌ Ｉ萋纛誓Ｉ
］ 数据采集
珊Ｊ～。Ｉ ｌ驯“Ｊ∞
数据采集 ＴＥ过程仿真 ＴＥ过程仿真系统任务
图２ ＴＥ过程监控仿真系统结构
４结束语 本文作者创新点：在本校基于可持续发展过程的 监控、优化和管理的研究中，本监控仿真系统模拟化 工过程作为控制对象，控制指标不仅是单纯的产品质 量．还包括造成生态环境恶化的副产品排放和耗竭性 资源的消耗以及一些社会因素，实现了过程监控信息 集成的特点。系统已在过程监控技术实验教学投入使 用，同时也为本校过程监控和优化以及企业集成信息
仿真技术
文章编号：１００８—０５７０（２００６）１０—１—０１４“０２
中文核心期刊《微计算机信息》（测控自动化）２００６年第２２卷第１０一１期
典型化工过程软硬件一体仿真系统实现
Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｂｅｎｃｈｍａｒｋ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｐｒｏｃｅｓｓ （沈阳化工学院）费大琦袁德成
然而运用ＭＡＴＬＡＢ编制的ＴＥ过程仿真器以远远 不能满足信息集成的需要．具体表现在不能直观、动 态地看到实时数据和趋势曲线，而且在一次仿真结束 后，不便于对历史数据进行分析。为了充分利用ＴＥ模
费大琦：硕士 辽宁省教育厅基金：２０２０９３０７６
型．方便对控制算法进行进一步的研究测试，开发出 一套ＴＥ过程监控仿真系统作为研究可持续发展的企 业集成信息系统中的一个节点。本系统采用ｃ语言对 ＴＥ过程进行重写，利用数据采集卡对此虚拟化工厂进 行实时数据采集．并运用数据库及面向对象技术对其 进行过程监控和优化以及过程运行，通过这三者的结 合建立仿真试验平台。
控制算法使系统达到了预先的设计的性能指标。系统 采用了ＶＢ６．０中比较灵活的ＡＤＯ控件来访问Ｍｉ一 ｃｒｏｓｏｆｉ ＳＱＬ Ｓｅｒｖｅｒ ２０００数据库，实现了对ＴＥ过程操 纵变量参数设定值和实时变化值的表格显示，测量变 量参数图形（图５）和表格显示（图６），并结合对故障 预警、报警的程序设计，从而可以对过程数据的运行 趋势做出正确地判断。绘制历史曲线来反映过去一段 时间内某个监测点的变化趋势，并供研究人员分析系 统的稳定性和故障原因。系统还具有历史数据进行查 询、定期删除的功能。ＴＥ过程仿真平台是研华工控机 上实现的，通过编制四阶五级龙格库塔解题器求解 ＴＥ过程数据．由数据采集卡对其模拟化工厂的现场 信号与监控主机各种控制信息、操作信息和计算数据 的实时动态数据（ＴＥ过程的关键数据有１２个操纵变 量，４１个测量变量以及过程起、停及运行等控制变 量）交换和传递。
Ｋｅｙ ｗｏｒｄ：ＴＥ ｐｒｏｃｅｓｓ；Ｒｅａｌ－ｔｈｎｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；Ｄａｔａ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ
１引言
随着计算机、网络、通讯以及自动化技术等的飞
速 发展。பைடு நூலகம்过互联网和高校内网中的多种网络资源为
提高教学和科研质量提供了广泛的拓展空间。如何设 计开发可持续发展的企业集成信息系统不可避免地 摆在研究人员的面前。然而，建立一套实际系统工程 的装置或流程对于高校而言又不现实。计算机技术和 自动化技术的发展，使运用计算机模拟各类系统过程 仿真成为研究、设计和开发系统工程的主要手段。仿 真实验的应用改变了传统的教育模式，使得教与学方 式发生了革命性的变化。
图１ ７ｒＥ过程流程图
３ ＴＥ过程监控仿真系统
该系统集计算机技术、自动化技术和仿真技术于 一体．模拟ＴＥ化工过程进行了实时仿真数据采集及 控制。整个ＴＥ过程监控仿真系统结构如图２所示，采
用一 台研华工业控制机模拟ＴＥ过程的实际运行工 况，计算其全部运行状态及参数。一台监控主机实时
监测和控制ＴＥ过程，相应实现了数据采集和输出、过 程操纵变量参数设定值及实时变化值的表格显示，测 量变量参数图形和表格显示以及关键参数超限预、报 警等功能。通过研华数据采集、输出卡对模拟虚拟化 工厂的现场信号进行实时数据采集和控制，实现工控 机与监控主机间进行实时数据交换和传递。
很好的逼真效果。为了使此雷达仿真能具一定的通用
（收稿日期：２００６．２．８）（修稿日期：２００６．３．６）
性，本文还对雷达的扫描速度，扫描范围，余辉长度等
基本参数进行了设定。最终仿真的效果如图４所示。
（上接第１４７页）
图４雷达仿真效果图
４结束语
本文在研究了雷达显示器仿真的基础上，利用 Ｖｉｓｕａｌ Ｃ＋＋６．０和ＯｐｅｎＧＬ技术实现了余辉型雷达显示 器仿真与显示，使得余辉长度、扫描速度，扫描范围均 调，仿真的效果符合实际情况，很好的解决了雷达显
摘要：为了研究、设计和拓展过程监控系统研究的试验平台，开发了基于ＴＥ过程（Ｔｅｎｎｅｓｓｅｅ Ｅａｓｔｍａｎ ｐｒｏｃｅｓｓ）的软硬件一体实
时仿真系统。本文对这套仿真系统的硬件构造及功能，ＴＥ过程的实时仿真数据采集、数据处理、数据图形及表格显示等功 能的实现予以详细地阐述。实验表明该系统功能完善，达到了预期的教学及科研目的。
反应器（Ｒｅａｃｔｏｒ）、冷凝器（Ｃｏｎｄｅｎｓｅｒ）、压缩机（Ｃｏｍｐｒｅｓ— ｓｏｒ）、分离器（Ｓｅｐａｒａｃｔｏｒ）和解吸塔（Ｓｔｒｉｐｐｅｒ）。气态反 应物进入反应器并在一种可溶于液体的永久性催化 剂的作用下反应生成气相产物，反应器中有一个内部 的热交换器，通过冷却水循环将反应所放出的热量带 走。产物和未反应的反应物离开反应器，经冷凝器冷 凝后以气液两相混合物形式输送到分离器中。它们又 在分离器作用下进行反应器，经冷凝器冷凝后以气液 两相混合物形式输送到分离器中。它们又在分离器作
３．１系统运行环境 ３．１．１监控主机运行环境 操作系统：Ｗｉｎｄｏｗｓ ２０００ 数据库系统：Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ ＳＱＬ Ｓｅｒｖｅｒ ２０００ 开发工具：Ｖｉｓｕａｌ Ｂａｓｉｃ ６．０ 数据接口：Ａｄｖａｎｔｅｃｈ公司ＰＣＬ－８１８Ｌ和ＰＣＬ一７２６ ３．１．２工控机运行环境 操作系统：Ｄｏｓ ６．０ 开发工具：Ｔｕｒｂｏ Ｃ ３．０ 数据接口：Ａｄｖａｎｔｅｃｈ公司ＰＣＬ－８ １ ８Ｌ和ＰＣＬ一７２６ ３．２ ＴＥ仿真监控系统的功能 ＴＥ过程监控主机系统设计了友好的人机界面（图 ３），对数据采集卡采集的虚拟化工厂过程数据进行了 相应的预处理，如滤波、粗差检测、数据校正等，以确 保数据质量并为后续的数据分析和过程控制奠定了 基础。模拟原料性质的波动和外界环境的变化所产生 的ＴＥ过程中１５种已知扰动（图４），通过设计的ＰＩＤ
图４加载过程干扰界面
图５反应器压力界面
图６测量变量表格显示界面 参考文献：‘ ［１］潘洁，王月忠．基于ＶＣ＋＋的空间电磁环境仿真软件设计【Ｊ］．微 计算机信息，２００５，８—３：１ １２—１１３ ［２】訾树波，于德敏，许增朴，王永强．工业生产实时数据采集及管 理数据库模型设计［Ｊ】．微计算机信息，２００５，７—３：１０４—１０５
一１４６—３６０元，年邮局订阅号：８２．９４６
万方数据
隧羽魏鞭萋甥辫熊囊镳测
仿真技术
用下进行气液分离，不可冷凝的气相组分通过一台离 心式循环压缩机又被回收到反应器重新参加反应。被 运输到解吸塔的分离器中的液相组分和输入的流股Ｃ 分离残留反应物。解吸塔中的气体返回反应器继续进 行反应。产品Ｇ、Ｈ通过解吸塔底部以液相输出。惰性 气体和副产品主要在分离器中以气体形式放空，部分 从解吸塔底部输出。图１是该工业设备工艺流程图。
作者简介：费大琦，男，（１９７０．５－－），汉，研究生，沈阳化工学 院研究生在读，主要从事工业过程控制研究；袁德成， 男，（１９６０一），汉，博士，沈阳化工学院院长，主要从事系统 工程理论研究。 （１１００２１沈阳化工学院信息工程学院）费大琦袁德成
示很 好器的仿基真础中。余本辉文难只以是模对拟雷的达问系题统，仿为真以的后初的步工研作究打，下
在以后的工作中还要对杂波和三维地形仿真作进一 步的研究。
本文作者创新点：利用Ｖｉｓｕａｌ Ｃ＋＋６．０和ＯｐｅｎＧＬ 技术实现了余辉型雷达显示器仿真与显示．使得余辉 长度、扫描速度，扫描范围均调，仿真的效果符合实际 情况，很好的解决了雷达显示器仿真中余辉难以模拟 的问题。 参考文献： ［１】丁鹭飞，耿富录．雷达原理（修订版）［Ｍ】．西安．电子科技大学出版 社，１９９５． ［２］蔡庆宇，薛毅，张伯彦．相控称雷达数据处理及其仿真技术［Ｍ】． 北京．国防工业出版社，１９９２． 【３】希望图书创作室译．Ｖｉｓｕａｌ Ｃ＋＋６．０技术内幕【Ｍ】．北京．北京希 望电子出版社，１９９９，５． 【４】和平鸽工作室．ＯｐｅｎＧＬ三维图形系统开发与使用技术【Ｍ】。清 华大学出版社．２００３． ［５】浦鸿汀，袁莹．长余辉荧光粉涂料的研究［Ｊ】．建筑材料学报， １９９９：（１）：６４—６６ 【６】郭伟雷，李少洪．基于ＶＣ＋＋／ＯｐｅｎＧＬ的引信仿真测试可视化系 统软件设计［Ｊ】．微计算机信息，２００５，８—３ 作者简介：陈靖宇（１９７３一），中船重工集团７２３研究所，工 程师。 （２２５００１江苏扬州市中国船舶重工集团７２３研究所） 陈靖宇王春波 （２１２００３江苏镇江市江苏科技大学）倪天权 （Ｔｈｅ ７２３ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ ＣＳＩＣ，Ｙａｎｇｚｈｏｕ，２２５００１）Ｃｈｅｎ，ｉｎｇｙｕ Ｗａｎｇ，Ｃｈｕｎｂｏ
由美国Ｔｅｎｎｅｓｓｅｅ Ｅａｓｔｍａｎ化学公司过程控制小 组的Ｊ．Ｊ．Ｄｏｗｎｓ和Ｅ．Ｆ．Ｖｏｇｅｌ提出的ＴＥ过程是一个标 准测试（Ｂｅｎｃｈｍａｒｋ）过程的仿真案例，其原型是Ｅａｓｔ— ｍａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ化工过程。过程模型对单元操作间的非 线性关系和物料与能量平衡以及汽、液相平衡规律进 行了精确的描述，实现了基于一个真实的化工过程各 种故障的模拟。由于整个系统各部分之间耦合严重、 高度非线性且开环不稳定．在过程控制技术、过程监 控和优化以及过程运行系统集成的基础平台的研究 领域中得到了广泛的应用。
系统的研究开发提供良好的基础平台。
图３ ＴＥ过程监控仿真系统主界面丌转第１６６页）
＠黜罔邮局订眠８２－９．４６ ３６０元／－１４７—
万方数据
竺＝曼矍登曼凳支董杰；兰霎兰羹熏雾耋量圆苎翥擎Ｊ通ｉａ讯ｎｇｓ地ｕ釜粼ａｎ江ｑｕ苏ａｎ镇江市梦溪路２号江苏科技
要告学竺銎李望雷挚苎垩霉兰尊尊望曼壁合，。尊型三 美…；…盖…｝茗…荔”谋一毒“莩‘川、限“¨’，厌耶。’“训”’¨ｘ
关键词：ＴＥ过程；实时仿真；数据采集
中图分类号：１１Ｐ３９１．９
文献标识码：Ａ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔ ａ ｐｌａｔｆｏｒｍ ｆｏｒ ｔｈｅ ｐｕｒｐｏｓｅ ｏｆ ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ，ｓｔｕｄｙｉｎｇ ａｎｄ ｅｖａｌｕａｔｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｔｕｄｉｅｓ，ａ ｒｅａｌ—ｔｉｍｅ ｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＴＥ ｐｒｏｃｅｓｓ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ．Ｔｈｅ ｈａｒｄｗａｒｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ， ｔｈｅ ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ ｍｏｄｅｌ ａｎｄ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｏｆ ＴＥ ｐｒｏｃｅｓｓ，ｒｅａｌ－ｔｉｍｅ ｄａｔａ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ，ｄａｔａ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ａｎｄ ｇｒａｐｈ ｄｉｓｐｌａｙ ａｒｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｄｅ— ｔａｉｌｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ．Ｔｈｅ ｐｒａｃｔｉｃｅ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｐｏｗｅｒｆｕｌ ａｎｄ ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ．
２ ＴＥ过程
整个ＴＥ过程有四种反应物Ａ、Ｃ、Ｄ、Ｅ，并生成两 种产物Ｇ和Ｈ，此外还包含一种惰性气体Ｂ和一种副 产口Ｆ。系统中存在的四个化学反应式如下：
Ａ（ｇ）＋Ｃ（ｇ）＋Ｄ（ｇ）－－－＊Ｇ（１ｉｑ） Ａ（ｇ）＋Ｃ（ｇ）＋Ｅ（ｇ）－－＊Ｈ（１ｉｑ） Ａ（ｇ）＋Ｅ（ｇ）－－＊Ｆ（１ｉｑ） ３Ｄ（ｇ）－－＊２Ｖ（１ｉｑ） 反应式中，ｇ代表气体，ｌｉｑ代表液体。所有反应均 为不可逆的放热反应，反应速度取决于温度及反应物 的气相浓度。ＴＥ过程由５个主要的操作单元组成，即
监控系绕任务
ｌ霉釜ｌ Ｉ釜冀Ｉ Ｉ嘉麓Ｉ Ｉ鬻黧ｌ Ｉ萋纛誓Ｉ
］ 数据采集
珊Ｊ～。Ｉ ｌ驯“Ｊ∞
数据采集 ＴＥ过程仿真 ＴＥ过程仿真系统任务
图２ ＴＥ过程监控仿真系统结构
４结束语 本文作者创新点：在本校基于可持续发展过程的 监控、优化和管理的研究中，本监控仿真系统模拟化 工过程作为控制对象，控制指标不仅是单纯的产品质 量．还包括造成生态环境恶化的副产品排放和耗竭性 资源的消耗以及一些社会因素，实现了过程监控信息 集成的特点。系统已在过程监控技术实验教学投入使 用，同时也为本校过程监控和优化以及企业集成信息
仿真技术
文章编号：１００８—０５７０（２００６）１０—１—０１４“０２
中文核心期刊《微计算机信息》（测控自动化）２００６年第２２卷第１０一１期
典型化工过程软硬件一体仿真系统实现
Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｂｅｎｃｈｍａｒｋ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｐｒｏｃｅｓｓ （沈阳化工学院）费大琦袁德成
然而运用ＭＡＴＬＡＢ编制的ＴＥ过程仿真器以远远 不能满足信息集成的需要．具体表现在不能直观、动 态地看到实时数据和趋势曲线，而且在一次仿真结束 后，不便于对历史数据进行分析。为了充分利用ＴＥ模
费大琦：硕士 辽宁省教育厅基金：２０２０９３０７６
型．方便对控制算法进行进一步的研究测试，开发出 一套ＴＥ过程监控仿真系统作为研究可持续发展的企 业集成信息系统中的一个节点。本系统采用ｃ语言对 ＴＥ过程进行重写，利用数据采集卡对此虚拟化工厂进 行实时数据采集．并运用数据库及面向对象技术对其 进行过程监控和优化以及过程运行，通过这三者的结 合建立仿真试验平台。
控制算法使系统达到了预先的设计的性能指标。系统 采用了ＶＢ６．０中比较灵活的ＡＤＯ控件来访问Ｍｉ一 ｃｒｏｓｏｆｉ ＳＱＬ Ｓｅｒｖｅｒ ２０００数据库，实现了对ＴＥ过程操 纵变量参数设定值和实时变化值的表格显示，测量变 量参数图形（图５）和表格显示（图６），并结合对故障 预警、报警的程序设计，从而可以对过程数据的运行 趋势做出正确地判断。绘制历史曲线来反映过去一段 时间内某个监测点的变化趋势，并供研究人员分析系 统的稳定性和故障原因。系统还具有历史数据进行查 询、定期删除的功能。ＴＥ过程仿真平台是研华工控机 上实现的，通过编制四阶五级龙格库塔解题器求解 ＴＥ过程数据．由数据采集卡对其模拟化工厂的现场 信号与监控主机各种控制信息、操作信息和计算数据 的实时动态数据（ＴＥ过程的关键数据有１２个操纵变 量，４１个测量变量以及过程起、停及运行等控制变 量）交换和传递。
Ｋｅｙ ｗｏｒｄ：ＴＥ ｐｒｏｃｅｓｓ；Ｒｅａｌ－ｔｈｎｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；Ｄａｔａ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ
１引言
随着计算机、网络、通讯以及自动化技术等的飞
速 发展。பைடு நூலகம்过互联网和高校内网中的多种网络资源为
提高教学和科研质量提供了广泛的拓展空间。如何设 计开发可持续发展的企业集成信息系统不可避免地 摆在研究人员的面前。然而，建立一套实际系统工程 的装置或流程对于高校而言又不现实。计算机技术和 自动化技术的发展，使运用计算机模拟各类系统过程 仿真成为研究、设计和开发系统工程的主要手段。仿 真实验的应用改变了传统的教育模式，使得教与学方 式发生了革命性的变化。
图１ ７ｒＥ过程流程图
３ ＴＥ过程监控仿真系统
该系统集计算机技术、自动化技术和仿真技术于 一体．模拟ＴＥ化工过程进行了实时仿真数据采集及 控制。整个ＴＥ过程监控仿真系统结构如图２所示，采
用一 台研华工业控制机模拟ＴＥ过程的实际运行工 况，计算其全部运行状态及参数。一台监控主机实时
监测和控制ＴＥ过程，相应实现了数据采集和输出、过 程操纵变量参数设定值及实时变化值的表格显示，测 量变量参数图形和表格显示以及关键参数超限预、报 警等功能。通过研华数据采集、输出卡对模拟虚拟化 工厂的现场信号进行实时数据采集和控制，实现工控 机与监控主机间进行实时数据交换和传递。
很好的逼真效果。为了使此雷达仿真能具一定的通用
（收稿日期：２００６．２．８）（修稿日期：２００６．３．６）
性，本文还对雷达的扫描速度，扫描范围，余辉长度等
基本参数进行了设定。最终仿真的效果如图４所示。
（上接第１４７页）
图４雷达仿真效果图
４结束语
本文在研究了雷达显示器仿真的基础上，利用 Ｖｉｓｕａｌ Ｃ＋＋６．０和ＯｐｅｎＧＬ技术实现了余辉型雷达显示 器仿真与显示，使得余辉长度、扫描速度，扫描范围均 调，仿真的效果符合实际情况，很好的解决了雷达显