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場中絕對不可出現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，通過建立數學模型與組態(tài)軟件之間的動態(tài)數據接口，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。 [align=center] 圖1 以組態(tài)軟件為圖形界面仿真培訓軟件的研制方案[/align] 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，工藝參數趨勢圖、棒圖繪制和動態(tài)參數顯示、命令按鈕操作功能，以及較強的動態(tài)參數I/O功能，制作仿真培訓軟件和人機交互操作圖形界面，根據工藝術過程機理和數據建立的動態(tài)數學模型，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)數據庫相連。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通過動態(tài)數據庫傳送到數學模型運行軟件；數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)數據庫傳至組態(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)軟件與數學模型運行軟件之間的實時動態(tài)數據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)數據鏈接庫函數（DDL），另一種方法是采用動態(tài)數據交換DDE方式。DDL方式適用于數據交換量較多的場合，DDE則用于數據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)控與數據采集功能（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增減按扭。按T打開調節(jié)器參數PID整定畫面，可快速增減或正常增減PID參數值。 對全部生產過程建立其數學模型，然后用可視化語言Visual C++對模型進行編程實現。數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，較好地實現了自控組態(tài)軟件與數學模型軟件之間的動態(tài)數據連接，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)數學模型，以動態(tài)鏈接庫函數DLL聯(lián)接組態(tài)軟件和數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。 [align=center] 圖2 手動閥調節(jié) 圖3調節(jié)器調節(jié)[/align] 參考文獻 1、吳重光主編，過程系統(tǒng)仿真技術，中國石化出版社，1998年。 2、吳重光主編，化工仿真實習指南，化學工業(yè)出版社，1999年。 3、北京金佳諾科技公司，Century Star通用工業(yè)自動化監(jiān)控組態(tài)軟件技術手冊，2000年。 4、鄒志云等，以自控組態(tài)軟件為圖形界面研制仿真培訓軟件，2001年中國自動化學會青年學術年會論文。 5、項曙光等，國內過程仿真培訓系統(tǒng)的開發(fā)現狀與展望，第六屆中國化工學會計算機化工應用學術會議論文集（《計算機與應用化學》14卷增刊），1997年。