[发明专利]一种应用于煤化工的冷态仿真系统

说明书

技术领域

本发明属于仿真技术领域，涉及一种应用于煤化工的冷态仿真系统。

背景技术

在全球对替代化工原料和替代能源的需求越发迫切的背景下，中国的煤化工行业以其领先的产业化进度成为中国能源结构的重要组成部分。煤化工行业的投资机遇受到国际国内投资者的高度关注，煤化工技术的工业放大不断取得突破、大型煤制油和煤制烯烃装置的建设进展顺利，二甲醚等相关的产品标准也相继出台。随之而来的是现代煤化工生产技术的快速发展，生产装置大型化、生产过程连续化和自动化程度越来越高。由于生产工艺过程复杂，工艺条件要求严格，常伴有高温、高压、易燃、易爆、有毒、腐蚀等不安全因素，因此实训过程中不方便依靠实际生产装置来提高和培训运行人员的操作技能。目前针对60万吨新型煤气化制甲醇工艺，用于煤化工相关教学、学生实训、企业员工培训及煤气化专业方面的生产及控制单元全面技能考核的冷态模拟操作系统，全国几乎没有，故对提高学生的实践能力，增强学院培训企业员工及技能考核等社会服务能力等方面还很欠缺。

发明内容

本发明的目的是针对人员培训不便使用实际生产设备和安全问题，从培养实践能力以及职业培训需求出发，运用实训装备的硬件与技能训练仿真软件相结合的思想，提供一种应用于煤化工的冷态仿真系统。

本发明的技术方案是通过分散式软件系统，包括化工模型设计器、场景设计器、模型仿真服务、教师站、客户端、OTS-DCS接口驱动、DCS虚拟控制站、DCS监控操作平台、现场模拟平台等部分；硬件设备，包括DCS中控室硬件部分和现场硬件部份；以及网络通信部分，重点是DCS控制柜通过局域网与中控室DCS监控系统进行网络通信，构建应用于煤化工的冷态仿真系统，用于煤化工生产操作人员的实训。

煤化工仿真培训系统的软件系统采用分散式设计方法，根据系统搭建需求，设计了化工模型设计器、场景设计器、模型仿真服务、教师站、客户端、OTS-DCS接口驱动、DCS虚拟控制站、DCS监控操作平台、现场模拟平台等功能软件。软件系统设计的特点是：各部分通过相关协议实现信息互通，都具备网络功能，可以实现网络化通信配置；采用模块化的架构设计方式能够将减少系统的耦合性，在系统开发阶段有益于任务的分散实施、集中调试，增强系统的通用性；各功能块分开设计在某一部分出现问题或者需要有了更好的优化方式时，可以快速修复更新，易于系统的维护。煤化工仿真培训系统硬件设备由DCS中控室硬件部分和现场硬件部分构成，其中中控室中安装的硬件部分包括系统服务器一台、教师机一台、DCS监控计算机8台、现场场景模拟计算机4台，并且DCS监控计算机和现场场景模拟计算机可根据实际需要进行调整。现场硬件设备包括整个煤化工生产线中的冷凝器、分离塔、换热器、蒸馏塔、气化炉等生产设备和电动调节阀、手动调节阀、显示仪表、泵、电机、现场控制柜、DCS控制柜等电气设备。煤化工仿真培训系统中网络通信部分是DCS控制柜通过局域网与中控室DCS监控系统进行网络通信。现场的显示仪表和阀门、泵、电机等通过4-20mA电流信号与连接到DCS控制柜中的IO板卡上。其中仪表和自动调节阀连接到IO板块的AO端子排上；现场手动阀、泵、电机则连接到IO板卡的AI端子上。现场显示数据流和控制数据流在系统中的传输方式。

本发明有益效果：这种仿真系统基于自动化检测传感执行装置、化工模型设计器和DCS控制系统进行仿真模拟，为实训人员提供方便、安全、经济的模拟训练环境，并且有效地提高他们动手和思考能力，具有很强的实践性和可操作性。 

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的冷态半实物仿真培训系统架构图。

图 2是本发明的煤化工冷态半实物仿真培训系统硬件连接图。

图 3是本发明的仿真培训系统数据流向框图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：如图1、图2和图3所示，本实施例提供了一种应用于煤化工的冷态仿真系统，包括软件系统、硬件设备和网络通信三个部分。

本发明一种应用于煤化工的冷态仿真系统具体实现过程如下：

(1)采用分散式设计方法搭建煤化工仿真培训软件系统

a.模型设计器