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高压酸浸仿真系统虚拟对象软件的设计与开发

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摘要

第1章 绪论

1.1 课题的背景及研究意义

1.2 操作员培训仿真技术的发展现状

1.3 本文研究内容和主要工作

1.3.1 本文所研究培训系统的特点

1.3.2 本课题研究的重点和难点

1.3.3 本文主要工作

第2章 高压酸浸工艺过程概述

2.1 高压酸浸工艺过程概述

2.2 高压酸浸工艺的关键工序

2.2.1 预热环节工序

2.2.2 高压釜环节工序

2.2.3 闪蒸环节工序

2.3 高压酸浸过程执行机构及检测仪表

2.3.1 预热环节执行机构及检测仪表

2.3.2 高压釜环节执行机构及检测仪表

2.3.3 闪蒸环节执行机构及检测仪表

2.4 本章小结

第3章 高压酸浸仿真系统的总体设计

3.1 常用仿真培训系统类型

3.2 设计依据和原则

3.3 高压酸浸仿真系统的功能设计

3.4 高压酸浸仿真系统的结构设计

3.4.1 硬件结构的设计

3.4.2 软件结构的设计

3.5 本章小结

第4章 仿真系统虚拟对象软件的设计

4.1 虚拟对象软件的总体设计

4.2 虚拟对象软件的全流程模拟设计

4.2.1 预热器模型设计

4.2.2 高压釜模型设计

4.2.3 闪蒸槽模型设计

4.2.4 软件中全流程模拟的设计

4.3 虚拟对象软件的功能设计

4.4 虚拟对象软件的人机界面设计

4.5 虚拟对象软件的接口设计

4.5.1 虚拟对象软件的数据接口设计

4.5.2 虚拟对象软件的通讯接口设计

4.6 本章小结

第5章 仿真系统虚拟对象软件的开发

5.1 虚拟对象软件开发环境的选择

5.2 数据接口实现

5.2.1 数据表的实现

5.2.2 对外数据接口的实现

5.3 通讯接口实现

5.3.1 通讯接口的程序实现

5.3.2 通讯接口的功能扩展

5.4 全流程模拟的实现

5.5 其他仿真应用功能的开发

5.5.1 动画特效的实现

5.5.2 系统双语切换

5.5.3 配置模块

5.6 高压酸浸过程仿真对象的建立

5.7 虚拟对象软件的优化

5.8 程序的安装包实现

5.9 本章小结

第6章 实验研究

6.1 虚拟对象软件单机功能测试

6.2 与DCS控制软件联机测试

6.2.1 通讯测试

6.2.2 物料流动特效测试

6.2.3 设备单启单停测试

6.3 仿真数据趋势图测试

6.4 本章小结

第7章 结论与展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间的主要工作

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摘要

高压酸浸是有色金属湿法冶炼中的关键工艺过程,由于工艺复杂,对操作员要求很高。对于新上岗的操作员,在不熟悉设备及工艺的情况下,很可能因为人为操作失误而引起生产事故。建立仿真培训系统对操作员进行训练,能够提高操作人员素质,减少和避免由于人为因素导致的事故、损失;同时提高操作员处理紧急状况或异常工况的能力,确保冶炼厂区的安全运行。因此研制一套可以仿DCS、仿现场的仿真培训系统,具有重要的实用意义。
  本文根据某冶炼厂高压酸浸区域培训测试的要求和目的,从自动化系统工程师控制技能的培训测试角度出发,设计并开发了高压酸浸仿真系统中的虚拟对象软件。该软件通过模拟真实工业现场,与控制软件构成完整的高压酸浸仿真系统。通过提供近似于真实的操作环境和操作工况,对复杂操作规程的进行反复训练,积累操作经验,有效提高操作人员的安全生产操作技能和应急处理能力,快速培养一批过硬的操作人才队伍,为安全生产提供保障。
  本文主要研究内容概括如下:
  1)本文首先提出了高压酸浸仿真系统的体系架构,该体系架构的特点是由操作员站、模拟控制器计算机和虚拟对象计算机三部分组成。操作员站模拟DCS操作站,运行监控程序;模拟控制器计算机模拟DCS控制器,运行控制程序;虚拟对象计算机模拟高压酸浸生产过程,运行高压酸浸过程动态模型。
  2)根据仿真培训软件的总体需求,对虚拟对象软件的进行了设计。设计的内容包括软件总体设计、功能设计、后台模型设计、人机界面设计,以及数据接口和通讯接口的设计,并且提出了一种新颖的数据接口解决方案,极大地提高了软件的开放性和可扩展性。
  3)仿真系统虚拟对象软件的开发。利用Microsoft Visual Studio2005编程软件和OPC通讯接口技术完成了虚拟对象软件的开发,开发的内容包括数据接口的开发、通讯接口的开发,其他仿真功能的开发,并建立了高压酸浸过程对象,以及最后是程序安装包的制作。
  4)通过和高压酸浸仿真系统控制软件的联机测试,可以实现对工业过程的模拟,进行设备的单启单停、开车、停车、正常工况、故障环节等模拟,验证了本文设计的仿真系统虚拟对象软件满足培训的需要,可以有效提高操作人员的安全生产操作技能和应急处理能力,为安全生产提供保障。

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