摘要：本文根據(jù)某化工裝置的工藝特點，采用IPC仿真模式，以自控組態(tài)軟件為顯示操作圖形界面，以動態(tài)鏈接庫函數(shù)建立組態(tài)軟件與動態(tài)數(shù)學模型之間的動態(tài)數(shù)據(jù)接口，編制了某化工裝置仿真培訓軟件，并簡要敘述了仿真培訓系統(tǒng)的優(yōu)點及該軟件的研制方案，介紹了該裝置仿真軟件的研制情況及其較好的應用前景。
　　1． 引言
　　 仿真培訓系統(tǒng)是利用計算機仿真各種物理工程技術，構造一種以訓練和教學為目的，在某種程度上再現(xiàn)一個真實系統(tǒng)行為的系統(tǒng)。其目的是使接受培訓的人員在進行實際生產前，熟悉生產過程中各階段的操作，以培養(yǎng)一批技術熟練、經驗豐富的操作人員。這種培訓方式同傳統(tǒng)的操作人員培訓方式——先學習技術理論和操作規(guī)定，再到生產現(xiàn)場，以師傅帶徒弟的方法進行技能培訓相比，具有無需投料、沒有危險性、能節(jié)省培訓費用、大大縮短培訓時間且能模擬操作在現(xiàn)場中絕對不可出現(xiàn)的確良各種事故狀態(tài)等種種優(yōu)點。
　　 采用動態(tài)仿真系統(tǒng)培訓生產操作人員，在目前國內外先進化工行業(yè)較常見。因為通過仿真操作培訓，能讓操作人員更好地了解和掌握工藝原理、工藝流程和操作規(guī)程，讓操作人員在仿真系統(tǒng)上“嘗試”生產操作，進行開車、運行和停車操作，設置和處理事故，往往使操作人員能在更短的時間內更準確、全面地學會工藝操作。并且仿真培訓系統(tǒng)能對操作人員的操作按操作規(guī)程的規(guī)定進行打分，可以考核培訓效果。
　　 由于本生產裝置采用智能數(shù)字儀表進行顯示和控制，故采用IPC智能控制模式比較適合其操作特點。本文以一種通用監(jiān)測控制組態(tài)軟件為人/機交互顯示操作界面，通過建立數(shù)學模型與組態(tài)軟件之間的動態(tài)數(shù)據(jù)接口，研制了本裝置仿真培訓軟件。
　　2． 以自控組態(tài)軟件為圖形界面的研制方案
　　 該方案的原理框圖見圖1。

　　圖1 以組態(tài)軟件為圖形界面仿真培訓軟件的研制方案

　　
　　從圖1可見，該方案首先應選擇一套自控組態(tài)軟件，依靠其較強的彩色工藝流程圖，工藝參數(shù)趨勢圖、棒圖繪制和動態(tài)參數(shù)顯示、命令按鈕操作功能，以及較強的動態(tài)參數(shù)I/O功能，制作仿真培訓軟件和人機交互操作圖形界面，根據(jù)工藝術過程機理和數(shù)據(jù)建立的動態(tài)數(shù)學模型，用可視化編程語言如Visual C++等編制和編譯成可執(zhí)行軟件。數(shù)學模型運行軟件和自控組態(tài)軟件同在一個實時多任務操作系統(tǒng)中運行，它們通過實時動態(tài)數(shù)據(jù)庫相連。培訓人員用鼠標、鍵盤輸入的操作命令如閥門開關、泵和電機的啟停，通過點擊自控組態(tài)軟件畫面中的命令按鈕和閥門、泵、電機圖形控件輸入組態(tài)軟件；組態(tài)軟件把這些輸入命令和參數(shù)通過動態(tài)數(shù)據(jù)庫傳送到數(shù)學模型運行軟件；數(shù)學模型運行軟件的運算結果，如反應濃度的變化、溫度的高低，輸出至實時動態(tài)數(shù)據(jù)庫傳至組態(tài)軟件顯示記錄。再在組態(tài)軟件中設置事故設定、時標設定、快門設定、成績評定等命令按鈕，可實施完善的操作培訓功能。
　　 該方案中自控組態(tài)軟件與數(shù)學模型運行軟件之間的實時動態(tài)數(shù)據(jù)交換軟件的編制是個關鍵技術難點。一般可采用兩種方法，一是采用動態(tài)數(shù)據(jù)鏈接庫函數(shù)（DDL），另一種方法是采用動態(tài)數(shù)據(jù)交換DDE方式。DDL方式適用于數(shù)據(jù)交換量較多的場合，DDE則用于數(shù)據(jù)交換量少一些的場合。
　　 通過調研論證，本課題選取了北京金佳諾公司的Century Star工業(yè)自動化監(jiān)控組態(tài)軟件，作為本方案研制仿真培訓軟件的開發(fā)平臺，其具有完備的人機界面（HMI）及監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集功能（SCADAF）和圖形報表功能，性能價格比高。關于該軟件的詳細技術情況可參見[3]
　　3．該裝置仿真培訓軟件研制情況
　　該裝置仿真培訓軟件研制情況如下：
　　3．1完成了該裝置帶動態(tài)檢測控制點工藝流程圖的繪制，這個流程圖畫面是該仿真培訓軟件的主畫面，包括了工藝流程中的各個設備、管路、閥門、儀表和自控回路，對各個部件分類進行了編寫。該仿真培訓流程圖采用了Century star的三維繪圖功能模塊和圖庫繪制，比較形象逼真。在每幅流程圖中都設置了當前日期、時間顯示窗口。
　　3．2設置了開車、暫停、畫面選擇、事故設定、開車成績、曲線顯示、報警畫面、快門設定、時標設定、停車等仿真培訓命令按扭。并編置了與這些命令按扭相對應的子程序和相應的顯示畫面。
　　3．3對流程圖中各開度可調的手動閥門，均編程設置了開度調節(jié)畫面，見圖2。其中F鍵是快開選擇按扭，如選擇快開按扭，其旁邊指示燈變紅，每次按增、減鍵，手動閥門開度增加5%或減少5%。如未選擇快開按扭，則每次按增、減鍵，閥門開度增加1%或減少1%。在該畫面中，有閥門開度的數(shù)字顯示，并用動態(tài)棒狀圖顯示閥門開度。按Q鍵退出閥門開度調節(jié)畫面。對開關兩位式閥門，用鼠標點擊，通過改變閥門的顏色來表示閥門的開、關狀態(tài)。
　　3．4對流程圖中的調節(jié)器，編程設置了調節(jié)器參數(shù)顯示和調整畫面，見圖3。圖中以動態(tài)棒圖顯示測量值和設定值的變化，以動態(tài)數(shù)值顯示閥門開度，設置了自動、手動、串級和快速選擇按扭及參數(shù)增減按扭。按T打開調節(jié)器參數(shù)PID整定畫面，可快速增減或正常增減PID參數(shù)值。
　　 對全部生產過程建立其數(shù)學模型，然后用可視化語言Visual C++對模型進行編程實現(xiàn)。數(shù)學模型運行軟件通過調用Century Star自控組態(tài)軟件中的USERDLL（）函數(shù)，較好地實現(xiàn)了自控組態(tài)軟件與數(shù)學模型軟件之間的動態(tài)數(shù)據(jù)連接，可較好地進行仿真運行。
　　4． 結論
　　 對以上所編制的某生產裝置仿真培訓軟件試運行結果表明，該軟件能較好地模擬生產動態(tài)工況，模擬手工閥門操作和自控儀表調節(jié)操作，有較樂觀的實際應用前景。
　　 這說明，本文采用IPC智能控制仿真模式，以Century Star 自控組態(tài)軟件為顯示操作圖形界面，以化工動態(tài)學方法建立過程式動態(tài)數(shù)學模型，以動態(tài)鏈接庫函數(shù)DLL聯(lián)接組態(tài)軟件和數(shù)學模型運行軟件的仿真培訓軟件研制技術方案是可行的。本文的研究嘗試對于研究掌握化工過程動態(tài)仿真技術具有積極的意義。對于研究其它化工生產裝置的仿真培訓軟件具有一定的參考價值。
　　

　　 圖2 手動閥調節(jié) 圖3調節(jié)器調節(jié)