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1、化工仿真实训指导第一章 概述v第一节 系统仿真的基本概念v第二节 过程系统仿真技术的工业应用v第三节 化工仿真培训系统简介v系统是相关物体所组成的集合。v分类：1.过程系统：具有连续性，是时间的函数。2.非过程系统：是离散事件集合的趋势。v仿真：是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。v分类：物理仿真：是以实物或系统，按一定比例或规律进行微缩或扩大后的物理模型为实验对象进行的仿真。数学仿真：是以真实实物或系统规律为依据，建立数学模型后，在仿真机上进行的研究。v本书所讲的过程仿真系统是指过程系统的数字仿真。v过程系统仿真的组成：过程系统数字模型仿真机仿真仿真v现在化工工业生产
2、中，各单元操作装置及其所构成的过程系统是由各种调节器，调节阀，检测仪，变送器，指示仪，记录器等先进的集散型计算机控制系统所控制（DCS）。v所谓集散控制系统，是指利用计算机实现回路分散化，数据管理的集中化的控制系统。过程控制的发展过程控制的发展 工业中经常要对一些对象进行控制，如：温度工业中经常要对一些对象进行控制，如：温度T，压力压力P，液位液位L，流量，流量F等。等。手工操作：手工操作：用用“眼眼”看实际的流量，看实际的流量，用用“脑脑”和我们的设定和我们的设定值比，然后用手去开值比，然后用手去开动阀门。动阀门。调节器仪表操作：调节器仪表操作：反馈控制原理是：对被调参数反馈控制原理是：对被
3、调参数进行测量，并与给定值进行比较，进行测量，并与给定值进行比较，得到偏差信号；对偏差信号进行转得到偏差信号；对偏差信号进行转换放大；利用转换放大的偏差信号换放大；利用转换放大的偏差信号产生控制作用；这个控制作用，应产生控制作用；这个控制作用，应该使被调参数朝相反的方向变化，该使被调参数朝相反的方向变化，以消除或减小原来的偏差。简单地以消除或减小原来的偏差。简单地讲，所谓反馈调节原理就是利用偏讲，所谓反馈调节原理就是利用偏差产生控制作用，达到消除（或减差产生控制作用，达到消除（或减小）偏差的调节原理。小）偏差的调节原理。检测仪表T250度调节器调节阀被控变量测量变送器sp单回路系统方块图 计算
4、机控制：计算机控制：随着生产过程的大规模化和复杂化，控制系随着生产过程的大规模化和复杂化，控制系统既要能处理大量数据，又要求有高级控制功能，统既要能处理大量数据，又要求有高级控制功能，就逐渐引入了计算机控制。就逐渐引入了计算机控制。生产过程变送器执行器过程输入通道过程输出通道计算机操作控制台数据输出设备数据输入设备计算机控制系统基本组成框图特点：特点：l l分散控制（提高安全性、可靠性）分散控制（提高安全性、可靠性）l l功能齐全（集散系统可以完成从简单的单回路控功能齐全（集散系统可以完成从简单的单回路控制到复杂的多变量优化控制）制到复杂的多变量优化控制）l l实现了集中监控和管理（操作人员通
5、过实现了集中监控和管理（操作人员通过CRT和操和操作键盘，可以监视全部生产装置以至整个工厂的生作键盘，可以监视全部生产装置以至整个工厂的生产情况，实现了集中监控和管理）产情况，实现了集中监控和管理）l l系统扩展灵活（用户可根据需要方便地扩大或缩系统扩展灵活（用户可根据需要方便地扩大或缩小系统的规模，改变系统的控制级别，集散系统采小系统的规模，改变系统的控制级别，集散系统采用组态方式构成各种控制回路，很容易对控制方案用组态方式构成各种控制回路，很容易对控制方案进行修改。进行修改。第二节 工程系统仿真技术的工业化应用v1.辅助培养与教学 采用过程仿真技术辅助培养，简而言之就是用仿真机进行数学模型
6、建造一个与真实系统相似的操作系统，模拟真实的生产装备，再现真实生产过程的实时动态特征，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的培训效果。v2.辅助设计 1）工艺过程设计方案的实验与优化。2）工艺参数的实验与优化 3）设备选型和参数设计的实验与优化 4）工艺过程设计的开，停车方案 的可行性实验与分析。5)自控系统方案设计的实验，优选及调剂 6）连锁系统和自动开停车系统设计方案的实验和分析3.辅助生产 1）装置开停工方案的论证与优化 2）工艺和自控系统改造实验与方案的论证，分析 3）生产优化可行性实验与生产优化操作指导 4）事故预定的实验与事故分析和处理方案论证。5）紧急救灾方
7、案实验与论证。v4.辅助研究 1）计算流体力学 2）分子工程研究中的仿真设计与实验 3）化工新工艺研究与实验 第三节 化工仿真培训系统简介控制室生产现场干涉，事故操作员实际生产过程示意图 学 员仿真控制室+仿真现场 学 员生产装置工艺仿真软件仿真培训过程示意图化工仿真培训系统的结构 按照仿真培训系统应根据仿真对象和应用对象的不同分类：1.PTS结构 2.STS结构OGS总体监控软件工艺仿真软件学员档案管理软件通讯软件仿DCS软件仿DCS软件仿DCS软件仿DCS软件PTS结构示意图教师指令台总体监控软件学员档案管理软件工艺仿真软件OGS软件仿DCS软件工艺仿真软件OGS软件仿DCS软件STS结构示意图