模拟流程设备的操作--可使产量提高的OTS操作培训模拟器

作者:本网编辑 文章来源:《流程工业》(化工) 发布时间:2010-07-05

操作培训模拟器已经非常成功地应用于流程设备操作者无风险的培训中,随着流程工艺技术复杂性的提高和操作经验的积累,人们对这种解决方案的兴趣也越来越高。在使用了数据化驱动的流程设备模块后,可以明显地降低操作培训模拟器的安装和维护保养费用。

OTS操作模拟器是一种教学培训系统。在这套系统中,将流程设备复杂的、动态的流程模块复制到培训工作台,从而可以进行流程设备的操作模拟。这种OTS操作模拟器的使用并不局限于标准流程设备和标准工作状况的培训教学中,这种“离线式流程设备”还允许对新的流程设备操作方案和改变了的调节方案进行测试。

适用于灵活解决方案和操作技术培训、故障分析、流程工艺开发的模块式设计。

在化工企业长期的努力下,20世纪90年代中期研发成功了动态流程模拟系统,尽管这种系统具有许多的优点,但是由于其昂贵的价格和不断提高的与设备部件的匹配费用使得其只在“标准的生产工艺”中和大批量生产的流程设备中得以应用,而且还需做大量的准备工作。在采用了数据驱动控制的流程模块部件后,eposC公司证明了:OTS解决方案也可以在现有的和新的流程设备中经济合理地使用。根据反馈回来的流程设备生产数据,与流程生产过程有关的信息都存储在动态流程模块中,这些反馈、汇总的数据既可以用于流程设备的工业过程分析,也可以用于OTS操作模拟、传感器软件和模块为基础的调节(MPC)。利用这种方法,既可以考虑到该流程设备的具体工艺流程,也可以再现现实的工作环境。其中,数据驱动的流程设备模块在模拟解决方案中起着决定性的作用,与传统的模拟方法大不相同(例如Aspen Plus、Hysis、UniSim、D-Spice)。

多种功能和应用OTS系统多种多样的功能和应用情况可按照其系统结构和用户的要求划分为四个层次:监控层、模块层、培训层和改进层。监控层监控层是整个流程的连接接口,也是流程设备实际安装的、用户所熟悉的PLS系统复制后的影子:操作控制界面、可视化窗口、报警提示和数据显示(例如:流程工艺的趋势数据显示)等已经熟悉的工况,或者未来的工作环境。OTS可以作为PLS环境中的一个组成部分或者作为标准的操作培训模块安装在流程设备系统中。为了使培训工作台的调试工作简化,能够对设备状况进行再现,流程设备的当前数据可以通过内部总线系统或者标准工业通信接口(例如:OPC)读入到OTS系统中。模块层可以说模块层是操作培训模拟器的核心。流程工艺技术、化工技术、也包括逻辑的流程设备生产过程的参数(如压力、温度、流量等)都在数学模型中给予了足够的描述,并通过大量动态数学模型的共同运算使流程设备的模拟表现的更加真实。流程工艺的数据在多变量回归或者新的神经元网络中以最好的数学和流程工艺模型进行了描述,并且也吸收了用户企业中专家们的意见和经验。在流程设备数据库中,保存了大量包含了操作者实际经验的变型数据(不同的产品、流程设备的驱动和停车操作数据、试车数据等)。这些流程工艺的变型数据使得模拟模型的模拟质量更高、更加稳定,从而也使得流程模拟可以在已知的常规范围以外进行模拟。培训层在培训层中,含有流程设备操作和质量检验、支持各种不同培训目的、培训方案的工具和功能。通过有目的地进入培训层系统(如流程设备的停车、检测值的操作、检测设备操作等),可以进行适合于流程设备状况的操作培训。利用OTS系统Snapshot模块可以将独特的培训状况保存起来,在需要的时候再次调用。这一功能可以帮助培训教师制定符合培训目的的教学模块,也为PLS集成解决方案提供了严格的按照流程设备状态对生产过程中流程工艺分析的方法进行文件归类管理。另外,在培训层中还可以按照不同的要求调节生产流程的模拟速度,制定好的培训报告功能可以快速地对每一个培训单元的实施情况作出评价,也包括对学员自己独立完成的练习进行打分。改进层在改进层中,设置了操作功能、检测功能和修改、调整后的流程模拟文件归档功能,以及流程工艺不断改进的操作功能。对于EMSR专家,改进层也为他们提供了新的调节、调节战略、传感器以及在现有流程模块、模型预测控制(MPC)基础之上的测试功能。这一技术可以在设备技术改造的框架中对变化了的流程设备操作条件、工作状态进行动态的补充调整。对于流程设备的使用者来讲,OTS为他们提供了故障调整、故障分析和研发故障解决方案的可能性。

小结色块中有关培训模拟说明的实例告诉人们:一个流程设备已知的工作情况,已知的工作范围可以用很高的精确度予以再现。即可在新设备试车前,也可在已有的流程设备中,在脱离流程设备连续工作的情况下进行操作者的技术培训,这是保证高效生产时安全可靠的操作流程设备的前提。利用OTS操作培训模拟器可以实现无风险地积极主动地自我培训。

OTS 密胺的生产在设计制造成功了OTS密胺生产设备之后,eposC公司成功地达到了Agrolinz 密胺国际公司(AMI)设备订货合同中的要求。约700个以历史数据为基础的流程设备模块在不到6个月的时间里就制造完成了,并已用于动态流程模拟的教学和研发中。在图中所示的设备中,共有约2000个检测点和调节点,有着50幅流程工业的图片。流程设备的模拟状况使用户更加信任这台设备,也使得这种类型的设备在许多地方安家落户。在项目实施过程中流程设备工作状况信息也被用于AMI公司现有设备的不断改进和新型OTS设备的研发之中。

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