專利名稱：一種生產(chǎn)裝置的仿真教學(xué)與培訓(xùn)系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及教學(xué)模擬培訓(xùn)系統(tǒng)，特別涉及一種生產(chǎn)裝置的仿真教學(xué)與培訓(xùn)系統(tǒng)及 方法。
背景技術(shù)：
近幾年來，我國化工工業(yè)的不斷發(fā)展，新裝置和新技術(shù)更新速度不斷加快，企業(yè)對 技術(shù)工人的需求量越來越大，對技能水平的要求越來越高，擁有大量具有良好操作技能的 一線生產(chǎn)工人是裝置安全、穩(wěn)定、長周期、滿負(fù)荷、優(yōu)化運(yùn)行的必要保障，這在一定程度上促 進(jìn)了職業(yè)技術(shù)教育的發(fā)展，同時(shí)也對職業(yè)技術(shù)教育提出了更高的要求，若再沿用傳統(tǒng)的“師 傅帶徒弟”式的下廠實(shí)習(xí)的方法，職業(yè)技術(shù)教育將跟不上時(shí)代的發(fā)展。近幾年仿真培訓(xùn)系 統(tǒng)得到了很大的發(fā)展，仿真培訓(xùn)系統(tǒng)簡而言之就是用計(jì)算機(jī)模擬DCS控制環(huán)境，用其中運(yùn) 行的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型取代真實(shí)的生產(chǎn)裝置，在這樣的仿真環(huán)境下對學(xué)生進(jìn)行操作技能訓(xùn) 練。但是這種仿真系統(tǒng)存在一定的缺陷，學(xué)生們在電腦上看到的模型和現(xiàn)場的實(shí)物存在較 大的差異，無法產(chǎn)生真實(shí)的臨境感覺。而且很多現(xiàn)場的閥門、設(shè)備的實(shí)際操作訓(xùn)練得不到鍛 煉，特別是一些化工廠也不會讓學(xué)生隨意的介入化工生產(chǎn)車間進(jìn)行相應(yīng)的訓(xùn)練。由于仿真 操作不能完全代替實(shí)操，搭建仿真與實(shí)操有機(jī)結(jié)合的化工實(shí)訓(xùn)平臺是目前的發(fā)展趨勢。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明提供一種生產(chǎn)裝置的仿真教學(xué)與培訓(xùn) 系統(tǒng)，基于生產(chǎn)實(shí)景，使得仿真與實(shí)際操作結(jié)合起來，達(dá)到最佳的教學(xué)效果及培訓(xùn)目的。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下
一種生產(chǎn)裝置的仿真教學(xué)與培訓(xùn)系統(tǒng)，它包括生產(chǎn)設(shè)備區(qū)、過程仿真系統(tǒng)與過程監(jiān)控 操作室；所述生產(chǎn)設(shè)備區(qū)的閥門將信號傳輸給仿真系統(tǒng)，所述仿真系統(tǒng)經(jīng)過計(jì)算后將輸出 值反饋給所述過程監(jiān)控操作室的中央控制室，中央控制室處理后輸出信號，又傳送給生產(chǎn) 設(shè)備區(qū)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。所述生產(chǎn)設(shè)備區(qū)的各個(gè)設(shè)備的控制機(jī)構(gòu)由過程監(jiān)控操作室的中央控制室控制，所 述中央控制室的輸出信號要傳送給仿真系統(tǒng)，所述仿真系統(tǒng)計(jì)算值輸出給生產(chǎn)設(shè)備區(qū)的現(xiàn) 場測控儀表。所述生產(chǎn)設(shè)備區(qū)包括現(xiàn)場顯示儀表、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、輔助執(zhí)行機(jī)構(gòu)、手動(dòng)閥、機(jī)泵類設(shè) 備等。所有設(shè)備以工廠裝置為背景，按一定比例縮小而制成。所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)內(nèi)采用真實(shí)的自動(dòng)調(diào)節(jié)閥、手動(dòng)閥、截止閥等，其中所述自動(dòng)調(diào)節(jié)閥 受控制室制約，手動(dòng)閥由人工控制，但閥位的信號作為控制過程的動(dòng)力源，直接進(jìn)入仿真系 統(tǒng)；
裝置中還適量采用真實(shí)的工廠用儀表、閥門，使學(xué)生認(rèn)識各種顯示儀表，學(xué)會使用調(diào)節(jié) 器，并感知其重要性，并允許學(xué)生對儀表、閥門等進(jìn)行仿真隨意性調(diào)節(jié)。進(jìn)一步，所述生產(chǎn)設(shè)備區(qū)設(shè)計(jì)一定量的可解剖設(shè)備，以便設(shè)備解剖、認(rèn)識掌握設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)；還配有部分替代物料，增強(qiáng)現(xiàn)場實(shí)物感，避免一線生產(chǎn)過程中處處存在的安全隱
串 生產(chǎn)設(shè)備區(qū)的就地顯示儀表采用數(shù)顯表，其測量值的來源是仿真系統(tǒng)的計(jì)算值； 遠(yuǎn)程測量儀表如變送器，則采用外殼及內(nèi)部接線端子模擬真實(shí)儀表。所述過程監(jiān)控操作室是一個(gè)真實(shí)的裝置中央控制室，可以由DCS系統(tǒng)進(jìn)行操作組 織；所述中央控制室的控制系統(tǒng)完全按真實(shí)裝置設(shè)計(jì)，與真實(shí)控制系統(tǒng)的差別主要在于其 信號來源不同，本發(fā)明的控制系統(tǒng)檢測到的數(shù)據(jù)是由過程仿真系統(tǒng)通過數(shù)學(xué)模型的演算得 來。進(jìn)一步，所述控制系統(tǒng)輸入信號來自生產(chǎn)設(shè)備區(qū)的測量儀表，仿真數(shù)據(jù)通過測量 儀表轉(zhuǎn)接；控制系統(tǒng)的輸出信號，直接送到現(xiàn)場的執(zhí)行機(jī)構(gòu)及輔助執(zhí)行機(jī)構(gòu)，仿真系統(tǒng)通過 執(zhí)行機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)接控制系統(tǒng)給執(zhí)行機(jī)構(gòu)的操作信號。所述過程仿真系統(tǒng)是一個(gè)由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成化工過程設(shè)備性能、過程反應(yīng)工程特 性的仿真系統(tǒng)；它將由一個(gè)系統(tǒng)的特征值根據(jù)實(shí)際過程的設(shè)備能力尺寸和機(jī)械原理，寫出 關(guān)于工藝狀態(tài)量和進(jìn)入系統(tǒng)的物料流量之間的數(shù)理方程，或是根據(jù)該設(shè)備內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng) 過程機(jī)理，寫出其關(guān)于工藝狀態(tài)量的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的數(shù)理方程，利用數(shù)學(xué)的方法，將引起該特 征值變化的眾多因素組合并構(gòu)成數(shù)學(xué)模型。通過檢測相關(guān)因數(shù)的狀態(tài)值，經(jīng)數(shù)學(xué)模型計(jì)算， 得出當(dāng)前特征值的數(shù)值和狀態(tài)。S卩，所述仿真系統(tǒng)，至少包括輸入值接入單元、數(shù)學(xué)模型建立單元、特征值輸出單 元，其中，
輸入值接入單元，分別接收現(xiàn)場測控儀表測控的數(shù)據(jù)、手動(dòng)閥門狀態(tài)信息； 數(shù)學(xué)模型建立單元，用于工藝狀態(tài)量和進(jìn)入系統(tǒng)的物料流工藝狀態(tài)量的之間的數(shù)理方 程，或是根據(jù)設(shè)備內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)過程機(jī)理，預(yù)先存儲工藝狀態(tài)量的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的數(shù)量方 程，再將該些特征值構(gòu)成數(shù)據(jù)模型，并將進(jìn)行保存；
特征值輸出單元，用于將輸入值接入單元接入的數(shù)據(jù)按照數(shù)學(xué)模型建立單元建立的模 型進(jìn)行計(jì)算，得到特征值后，傳送至中央操作室.
所述過程仿真系統(tǒng)有自己的輸入?yún)⒘浚@些參量通常是代表進(jìn)入某個(gè)設(shè)備的物料 量，如蒸汽量、壓縮空氣量等。這些量進(jìn)入仿真系統(tǒng)后，系統(tǒng)則根據(jù)設(shè)備的物理?xiàng)l件和化學(xué) 反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程，計(jì)算得出該設(shè)備狀態(tài)變化、化學(xué)反應(yīng)狀態(tài)變化的狀態(tài)特征量，如溫度、 壓力成分等。由于輸入的量是個(gè)隨時(shí)間變化的物理量，因而，仿真系統(tǒng)的輸出量也是一個(gè)動(dòng) 態(tài)的變化量。仿真系統(tǒng)的輸入信號，主要是進(jìn)入系統(tǒng)物料、中間物料的閥門開度。因?yàn)?，閥 門的開度與流過閥門的物料流量有一定的對應(yīng)關(guān)系。在工作點(diǎn)附近，與實(shí)際的情況有較好 的吻合度。仿真系統(tǒng)通過計(jì)算后的輸出量，應(yīng)該是化工系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的特征量，相當(dāng)于儀表 對實(shí)際系統(tǒng)的測量值，可通過計(jì)算機(jī)的I/O端口直接送到就地顯示或送到中央控制室集控
顯不記錄。仿真系統(tǒng)對閥門和機(jī)泵的機(jī)械性仿真，是用數(shù)學(xué)的方法，刻畫出閥門與機(jī)泵 的機(jī)械特性和運(yùn)動(dòng)規(guī)律；所述的仿真系統(tǒng)配有接受閥門開度或是機(jī)泵啟停信號的輸入端 口，包括現(xiàn)場啟動(dòng)設(shè)備信號；也即仿真系統(tǒng)接受中央控制室對于閥門的操作的信號和對于 機(jī)泵的操作信號，所述對于閥門的操作信號可以來自測量閥門開度的傳感器。仿真系統(tǒng)經(jīng)過對系統(tǒng)的實(shí)時(shí)模擬產(chǎn)生的輸出信號經(jīng)就地顯示儀表或變送器的接線端子送到中央控制室。本發(fā)明的有益效果是，使仿真與實(shí)際操作相結(jié)合，達(dá)到最佳教學(xué)的目的，使用計(jì)算 機(jī)模擬DCS控制環(huán)境，用其中運(yùn)行的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型取代真實(shí)的生產(chǎn)裝置，使學(xué)生避免 了實(shí)操過程中危險(xiǎn)的化工環(huán)境，獲得了大量的突發(fā)狀況應(yīng)急處理經(jīng)驗(yàn)。以工廠真實(shí)裝置為背景，采用開放性的工藝參數(shù)設(shè)計(jì)和先進(jìn)的軟件平臺，體現(xiàn)工 廠現(xiàn)場的真實(shí)狀態(tài)，適用于化工、自動(dòng)化等專業(yè)的教學(xué)、培訓(xùn)領(lǐng)域。


圖1為本發(fā)明虛擬仿真與現(xiàn)場操作相結(jié)合的教學(xué)與培訓(xùn)系統(tǒng)的示意圖； 圖2為本發(fā)明閥門信號及仿真輸出儀表信號與系統(tǒng)關(guān)系的示意圖3為本發(fā)明機(jī)泵啟停與系統(tǒng)關(guān)系的示意圖； 圖4為本發(fā)明液位仿真實(shí)施的示意圖。 圖5為本發(fā)明數(shù)學(xué)模型的建立與完成示意圖。
具體實(shí)施例方式
為了使本發(fā)明的創(chuàng)作特征、技術(shù)手段與達(dá)成目的易于明白理解，以下結(jié)合具體實(shí)施例 進(jìn)一步闡述本發(fā)明。實(shí)施例
參看圖1，一種化工生產(chǎn)裝置的仿真教學(xué)與培訓(xùn)系統(tǒng)，包括生產(chǎn)設(shè)備區(qū)1、過程監(jiān)控操 作室2與仿真系統(tǒng)3，生產(chǎn)設(shè)備區(qū)1包括現(xiàn)場顯示儀表11、執(zhí)行機(jī)構(gòu)12、輔助執(zhí)行機(jī)構(gòu)13和 手動(dòng)閥門14，所述手動(dòng)閥門14的閥位信號作為制過程的動(dòng)力源，直接進(jìn)入仿真系統(tǒng)3。 現(xiàn)場顯示儀表11的數(shù)值來源于仿真系統(tǒng)3的輸出。生產(chǎn)設(shè)備區(qū)1的手動(dòng)閥門14輸出閥位信號給仿真系統(tǒng)3，仿真系統(tǒng)3通過計(jì)算輸 出虛擬的儀表變量值給過程監(jiān)控操作室2中的DCS顯示系統(tǒng)，通過對比設(shè)定儀表值將變化 量輸出給生產(chǎn)設(shè)備區(qū)的自動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)12，完成變量控制。而且輸出給自動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)12的變 量同時(shí)傳輸給仿真系統(tǒng)3，使仿真系統(tǒng)3通過計(jì)算輸出新的儀表值給程監(jiān)控操作室2中的 DCS顯示系統(tǒng)。手動(dòng)閥門14輸出閥位信號送給仿真系統(tǒng)3后，通過計(jì)算輸出虛擬的儀表值 給現(xiàn)場顯示儀表11。生產(chǎn)設(shè)備區(qū)1的一些現(xiàn)場儀表11檢測到真實(shí)的儀表值以后傳輸給過 程監(jiān)控操作室2中的DCS系統(tǒng)，顯示儀表值。生產(chǎn)設(shè)備區(qū)1中物料的生成或是反應(yīng)掉可以 通過仿真系統(tǒng)3的計(jì)算后輸出變化量給過程監(jiān)控操作室2中的DCS系統(tǒng)，DCS輸出信號給 輔助執(zhí)行機(jī)構(gòu)13，完成仿真過程。過程監(jiān)控操作室2內(nèi)的控制系統(tǒng)完全按真實(shí)裝置設(shè)計(jì)，與真實(shí)控制系統(tǒng)的差別主 要在于其信號來源不同，控制系統(tǒng)檢測到的數(shù)據(jù)是由仿真系統(tǒng)3通過數(shù)學(xué)模型的演算得來。生產(chǎn)設(shè)備區(qū)1設(shè)計(jì)一定量的可解剖設(shè)備，以便解剖、認(rèn)識掌握設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)，部分 替代物料，增強(qiáng)現(xiàn)場實(shí)物感，避免一線生產(chǎn)過程中處處存在的安全隱患。仿真系統(tǒng)3是一個(gè)由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成化工過程設(shè)備性能、過程反應(yīng)工程特性的仿 真系統(tǒng)；它將由一個(gè)系統(tǒng)的特征值根據(jù)實(shí)際過程的設(shè)備能力尺寸和機(jī)械原理，寫出關(guān)于工藝狀態(tài)量和進(jìn)入系統(tǒng)的物料流量之間的數(shù)理方程，或是根據(jù)該設(shè)備內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)過程機(jī) 理，寫出其關(guān)于工藝狀態(tài)量的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的數(shù)理方程，利用數(shù)學(xué)的方法，將引起該特征值變 化的眾多因素組合并構(gòu)成數(shù)學(xué)模型。通過檢測相關(guān)因數(shù)的狀態(tài)值，經(jīng)數(shù)學(xué)模型計(jì)算，得出當(dāng) 前特征值的數(shù)值和狀態(tài)。所述仿真系統(tǒng)，至少包括輸入值接入單元、數(shù)學(xué)模型建立單元、特征值輸出單元， 其中，
輸入值接入單元，分別接收現(xiàn)場測控儀表測控的數(shù)據(jù)、手動(dòng)閥門狀態(tài)信息； 數(shù)學(xué)模型建立單元，用于工藝狀態(tài)量和進(jìn)入系統(tǒng)的物料流工藝狀態(tài)量的之間的數(shù)理方 程，或是根據(jù)設(shè)備內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)過程機(jī)理，預(yù)先存儲工藝狀態(tài)量的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的數(shù)量方 程，再將該些特征值構(gòu)成數(shù)據(jù)模型，并將進(jìn)行保存；
特征值輸出單元，用于將輸入值接入單元接入的數(shù)據(jù)按照數(shù)學(xué)模型建立單元建立的模 型進(jìn)行計(jì)算，得到特征值后，傳送至中央操作室.
以半水煤氣氣柜高度參數(shù)的計(jì)算為例，數(shù)學(xué)模型的建立與完成如圖5，其中具體計(jì)算方 案為
流量計(jì)算
①單位采樣周期氣體增量ΔVi = (F1 — F2) +3600Xk
②氣柜剩余氣體體積計(jì)算=V1=SAVi
③壓力校正V2= V1XP0 +P1 高度計(jì)算H = V2/D
式中Δ Vi——單位采樣周期氣體增量(m3)
F1——入氣柜半水煤氣量(Nm3/h)
F2——為出氣柜半水煤氣量(Nm3/h ))
K——系統(tǒng)采樣周期(S)
V1—?dú)夤駜?nèi)氣體體積(Nm3)
V2——?dú)夤駜?nèi)工況條件下氣體體積(m3)
P?！髿鈮?W^a)
P1——工況狀態(tài)壓力(kPa)
H——?dú)夤窀叨?m)
D——?dú)夤裰睆?m)
參看圖2，過程監(jiān)控操作室2采用浙江中控公司的DCS系統(tǒng)21進(jìn)行操作組織，仿真系 統(tǒng)3通過計(jì)算輸出虛擬的儀表變量值給DCS系統(tǒng)21，通過對比設(shè)定儀表值將變化量輸出給 生產(chǎn)設(shè)備區(qū)1的調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)閥動(dòng)作后完成變量控制；采用真實(shí)的調(diào)節(jié)閥15及手動(dòng)閥16， 使學(xué)生認(rèn)識各種顯示儀表，學(xué)會使用調(diào)節(jié)器并感知其重要性，并允許學(xué)生對儀表、閥門等進(jìn) 行仿真隨意性調(diào)節(jié)。其中調(diào)節(jié)閥15是自動(dòng)調(diào)節(jié)閥，受控制室控制，手動(dòng)閥16由人工控制， 但其閥位的信號作為控制過程的動(dòng)力源，直接進(jìn)入仿真系統(tǒng)3。參看圖3，現(xiàn)場機(jī)泵17的啟?？梢袁F(xiàn)場手動(dòng)操作，也可以在DCS系統(tǒng)21上操作，不 論是手動(dòng)操作還是控制站操作機(jī)泵的啟停信號都要輸入給仿真系統(tǒng)3。參看圖4，生產(chǎn)設(shè)備區(qū)1中物料的生成或是反應(yīng)掉可以通過仿真系統(tǒng)3的計(jì)算后輸 出變化量給過程監(jiān)控操作室2中的DCS系統(tǒng)21，DCS系統(tǒng)21輸出信號給輔助執(zhí)行機(jī)構(gòu)13，輔助執(zhí)行機(jī)構(gòu)13動(dòng)作后顯示儀表值11發(fā)生變化，將新的儀表數(shù)值傳輸給DCS系統(tǒng)21，完成 仿真過程。對于生產(chǎn)設(shè)備區(qū)1中的一些產(chǎn)生液體產(chǎn)品的設(shè)備因?yàn)榉抡嫦到y(tǒng)3不走真實(shí)物料， 液體的產(chǎn)生沒有可能，這時(shí)我們根據(jù)仿真系統(tǒng)3計(jì)算出來的產(chǎn)品體積量，利用輔助閥門進(jìn) 水使設(shè)備產(chǎn)生相對應(yīng)的真實(shí)的液位，來模擬產(chǎn)品的生成。如一些鍋爐系統(tǒng)，由于換熱使得液 位降低變成水蒸汽，這種液位變化我們也可以通過仿真系統(tǒng)3計(jì)算出換熱量，根據(jù)換熱量 利用輔助閥門放水調(diào)節(jié)鍋爐液位，達(dá)到真實(shí)的效果。該方案主要采用如圖4所示的系統(tǒng)實(shí) 現(xiàn)。以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù) 人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本 發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下本發(fā)明還會有各種變化和改進(jìn)，這些變 化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其 等同物界定。
權(quán)利要求
1.一種生產(chǎn)裝置的仿真教學(xué)與培訓(xùn)系統(tǒng)，其特征在于，它包括生產(chǎn)設(shè)備區(qū)，過程監(jiān)控操 作室與仿真系統(tǒng)，所述生產(chǎn)設(shè)備區(qū)包括現(xiàn)場顯示儀表、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、輔助執(zhí)行機(jī)構(gòu)、各種手動(dòng) 閥門、機(jī)泵、塔和管，所述過程監(jiān)控操作室是一個(gè)真實(shí)的裝置中央控制室，所述仿真系統(tǒng)是 一個(gè)由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成生產(chǎn)過程設(shè)備性能、過程反應(yīng)工程特性的仿真系統(tǒng)；所述現(xiàn)場顯示儀表輸入信號來自于仿真系統(tǒng)，仿真系統(tǒng)輸出給顯示儀表的儀表值是由 于執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作后對系統(tǒng)產(chǎn)生影響，仿真系統(tǒng)就重新計(jì)算儀表值；所述仿真系統(tǒng)，至少包括輸入值接入單元、數(shù)學(xué)模型建立單元、特征值輸出單元，其中，輸入值接入單元，分別接收仿真機(jī)計(jì)算的數(shù)據(jù)、手動(dòng)閥門狀態(tài)信息；數(shù)學(xué)模型建立單元，它將一個(gè)系統(tǒng)的特征值或者控制狀態(tài)值通過其反應(yīng)機(jī)理、設(shè)備的 物理尺寸等要素，利用數(shù)學(xué)的方法，將引起該特征值變化的眾多因素組合成一個(gè)算式，構(gòu)成 數(shù)學(xué)模型，通過檢測這些眾多因素的狀態(tài)值，計(jì)算出當(dāng)前特征值的數(shù)值和狀態(tài)；特征值輸出單元，用于將輸入值接入單元接入的數(shù)據(jù)按照數(shù)學(xué)模型建立的模型進(jìn)行計(jì) 算，得到特征值后，傳送至中央操作室；所述中央控制室分別通過線路連接仿真系統(tǒng)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)與輔助執(zhí)行機(jī)構(gòu)，中央控制室 內(nèi)控制系統(tǒng)接收輸入信號經(jīng)處理后輸出，其輸出信號直接送到現(xiàn)場的執(zhí)行機(jī)構(gòu)或輔助執(zhí)行 機(jī)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生產(chǎn)裝置的仿真教學(xué)與培訓(xùn)系統(tǒng)，其特征在于，所述生 產(chǎn)設(shè)備區(qū)的所有設(shè)備是按工廠的實(shí)際設(shè)備一定比例縮小制成的，還設(shè)計(jì)一定量的可解剖設(shè) 備。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種生產(chǎn)裝置的仿真教學(xué)與培訓(xùn)系統(tǒng)，其特征在于，所述 生產(chǎn)設(shè)備區(qū)適量采用真實(shí)的工廠用儀表與各個(gè)控制閥門。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生產(chǎn)裝置的仿真教學(xué)與培訓(xùn)系統(tǒng)，其特征在于，所述閥 門包括調(diào)節(jié)閥、截止閥等，所述手動(dòng)閥的閥位信號作為控制過程的動(dòng)力源，直接進(jìn)入仿真系 統(tǒng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生產(chǎn)裝置的仿真教學(xué)與培訓(xùn)系統(tǒng)，其特征在于，所述仿 真系統(tǒng)的輸入信號主要是系統(tǒng)模擬物料的液位及執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生產(chǎn)裝置的仿真教學(xué)與培訓(xùn)系統(tǒng)，其特征在于，所述仿 真系統(tǒng)輸入信號主要是閥門開度或機(jī)泵啟停信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生產(chǎn)裝置的仿真教學(xué)與培訓(xùn)系統(tǒng)，其特征在于，所述生 產(chǎn)設(shè)備區(qū)的就地顯示儀表采用數(shù)顯表，其測量值的顯示來源是仿真系統(tǒng)的計(jì)算值。
8. —種生產(chǎn)裝置的信真教學(xué)與培訓(xùn)方法，其特征在于，包括以下方法提供一種化工生產(chǎn)裝置的仿真教學(xué)與培訓(xùn)系統(tǒng)，包括生產(chǎn)設(shè)備區(qū)、過程監(jiān)控操作室與 仿真系統(tǒng)，生產(chǎn)設(shè)備區(qū)包括現(xiàn)場顯示儀表、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、輔助執(zhí)行機(jī)構(gòu)和手動(dòng)閥門，所述手動(dòng) 閥門的閥位信號作為制過程的動(dòng)力源，直接進(jìn)入仿真系統(tǒng)；生產(chǎn)設(shè)備區(qū)的手動(dòng)閥門輸出閥位信號給仿真系統(tǒng)，仿真系統(tǒng)通過計(jì)算輸出虛擬的 儀表變量值給過程監(jiān)控操作室中的DCS顯示系統(tǒng)，通過對比設(shè)定儀表值將變化量輸出給生 產(chǎn)設(shè)備區(qū)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，完成變量控制；而且輸出給自動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的變量同時(shí)傳輸給仿真系 統(tǒng)，使仿真系統(tǒng)通過計(jì)算輸出新的儀表值給程監(jiān)控操作室中的DCS顯示系統(tǒng)。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，還包括，手動(dòng)閥門輸出閥位信號送給仿真系統(tǒng)后，通過計(jì)算輸出虛擬的儀表值給現(xiàn)場顯示儀表。
10.如權(quán)利要求8或9所述的方法，其特征在于，還包括，生產(chǎn)設(shè)備區(qū)的一些現(xiàn)場儀表檢 測到真實(shí)的儀表值以后傳輸給過程監(jiān)控操作室中的DCS系統(tǒng)，顯示儀表值，生產(chǎn)設(shè)備區(qū)中 通過仿真系統(tǒng)計(jì)算后輸出變化量給過程監(jiān)控操作室中的DCS系統(tǒng)，DCS輸出信號給輔助執(zhí) 行機(jī)構(gòu)，完成仿真過程。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種生產(chǎn)裝置的仿真教學(xué)與培訓(xùn)系統(tǒng)，它包括生產(chǎn)設(shè)備區(qū)、過程監(jiān)控操作室與仿真系統(tǒng)。所述生產(chǎn)設(shè)備區(qū)內(nèi)的所有設(shè)備按一定比例縮小制成，適量采用真實(shí)的工廠用儀表與閥門；所述過程監(jiān)控操作室是一個(gè)真實(shí)的中央控制室，可以由DCS系統(tǒng)進(jìn)行操作組織；所述仿真系統(tǒng)是一個(gè)由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成化工過程設(shè)備性能、過程反應(yīng)與工程特性的仿真系統(tǒng)。所述過程監(jiān)控操作室內(nèi)設(shè)有控制系統(tǒng)，仿真系統(tǒng)經(jīng)過對系統(tǒng)的實(shí)時(shí)模擬計(jì)算產(chǎn)生的輸出信號經(jīng)就地顯示儀表或變送器(可以是空殼)的接線端子送到控制系統(tǒng)，輸出信號直接送到現(xiàn)場的執(zhí)行器上，仿真系統(tǒng)轉(zhuǎn)接控制系統(tǒng)給執(zhí)行器操作信號。
文檔編號G09B25/02GK102122451SQ20111002867
公開日2011年7月13日 申請日期2011年1月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月27日
發(fā)明者丁志恒, 劉慧 , 吳昕, 張發(fā)明, 張?jiān)隽? 戴明亮, 李林, 菅小偉, 袁繼軍, 謝立元 申請人:浙江中控科教儀器設(shè)備有限公司