化工仿真实训..pdfVIP

第一部分 化工仿真实训基础知识 一、化工仿真及其作用 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 提供了十分有效且经济的手段。 过程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 真机上再实现改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。 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已设计辅助培训与 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， 就是用仿真机运行教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 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。 通过仿真实训可以使学员了解基本单元操作方法， 增强对工艺过程的了解， 熟悉计算机 控制系统及其操作，训练“数值化”反应及理解能力，训练对“动态过程”的反应及理解能 力，学习安全、 规范化操作和复杂控制系统的投运，训练对事故的响应、分析以及排除故障 的能力等。 二、集散控制系统 DCS 简介 集散控制系统（ Total Distributed Control System) 是以微处理器为基础的集中管理与分散 控制的先进性控制系统，简称 DCS 。 集散控制系统需要检测技术实现其对工艺参数的智能测量及变送， 通过先进控制技术完 成控制优化，应用网络、光纤等通信技术将显示器、芯片、多媒体等计算机硬件相连接，并 通过计算机软件进行数据的控制和管理。 目前商业化应用较多的 DCS 系统有：美国霍尼威尔 （Honeywell) 公司的 TDC-2000(1975) 、 TDC-3000 ；日本横河 （Yokogawa) 公司的 CENTUM 、CENTUM-XL ；美国福克斯波罗 （Foxboro ） 公司的 I/A （Intelligent Automation) ；中国浙大中控 ECS-100 和比利时 HS2000 等