炼油化工装置DCS仿真培训系统的开发

油田生产虚拟仿真培训系统的设计与实现毕业设计油田生产虚拟仿真培训系统的设计与实现摘要我国开发油田逐步进入中后期后，开采难度逐渐加大，这对于油田采油工序等后期生产过程的精细化程度提出了更高的要求，随之油田采油工序仿真模拟的研究便被提上了日程。

本文结合大庆油田实际情况，以油田生产中调整防冲距为例设计了虚拟仿真培训系统。

本文实现了对采油系统中调整防冲距过程的模拟与演练。

根据其实际操作过程，首先制作了抽油机以及虚拟人的模型，并对模型进行了渲染，同时利用灯光、动画等特效分别对抽油机的驴头、连杆、曲柄机构、减速箱、悬绳器、动力设备和辅助装置等模型进行了优化，虚拟出一个逼真的三维虚拟环境。

然后借助Virtools虚拟现实开发平台，进行了虚拟仿真流程设计。

设计了调整防冲距（调大、调小）的演示、训练和考核三个模块。

用已建构出的虚拟人模型代替实际操作人员在培训系统中的演示模块对调整防冲距的流程进行分步操作培训，在训练和考核模块使人在虚拟环境中能够利用鼠标与计算机完成交互，从而达到操控目的，完成训练考核。

关键词：Virtools ；虚拟现实；调大防冲距；调小防冲距AbstractDifficult exploitation oilfield development in China has gradually entered the later period, after the increase, gradually for the refinement of late oilfield production processes such as production process is put forward higher requirements, so the study of oil field production process simulation has been put on the agenda. In this paper, in combination with the practical situation of daqing oil field, in order to adjust the impingement distance in oil field production, for example, virtual simulation training system is designed.This paper uses 3ds max and virtools technology, to realizethe adjustment of production system from impingement process simulation and practice. According to its actual operation process, first of all make the pumping unit and the model of the virtual human and render the model, at the same time respectively using lighting, animation, special effects, such as furnace head, connecting rod, crank mechanism of oil pumping unit, reducer, beam hanger, power equipment and auxiliary devices, such as model are optimized, a realistic virtual 3d virtual environment. Then using virtools virtual reality development platform, virtual simulation process design was carried out. Design the impingement distance is adjusted (large, small) demonstration, training and examination of the three modules. Have constructed the virtual person model instead of the actual operation personnel training system in the demo module to adjust the impingement distance process operation training step by step, in the training and examination of module makes people be able to use the mouse and computer in virtual environment to complete the interaction, so as to achieve control, complete the training evaluation.Key words：Virtools; Virtual reality; Big impingement distance; Small impingement distance创新点摘要本文的创新点是研究有杆抽油系统的数学建模及转动问题。

炼油化工装置仿真培训系统的应用【摘要】炼油化工装置具有易燃易爆、工艺系统庞大复杂、生产进程持续性强等特点，如何培训具有专业水准的操作人员，是一个值得认真探讨的问题。

【关键词】炼油化工装置仿真培训一、炼油化工装置仿真培训系统的产生背景1.新建装置操作工实操培训不易。

新建装置操作工实操培训大多采纳到国内同类装置实习，由于炼油化工装置的生产特点，实习人员一样不许诺在装置现场和操纵室动手操作，即便跟班实习三个月，也只能熟悉现场流程而少有机遇动手操作。

同时，炼油化工装置通常生产平稳，可不能常常碰着开停车和事故处置，因此新建装置需要学习的开停车和事故处置技术在同类装置实习中很少有机遇真正学到。

2.新进员工的技术培训困难重重。

由于新进员工进入装置初期，只能“看”不能“动”，没有动手实践的机遇，以师带徒师傅往往有劲使不上，学员操作技术学习往往仅限于感性熟悉，实际操作能力短时刻难以提高。

3.在岗操作人员技术培训提升缓慢。

炼油化工装置不许诺在运行进程中进行实验性操作，因此技术提高培训通常采取讲课形式，但是现场生产流程工序关联强、平稳操纵难度大、DCS动态转变复杂，很多操作要领和操作技术难以用语言表述，员工也难以领会其中的微妙，技术的提升明显缓慢。

4.装置长周期运行给培训工作带来新课题。

生产装置长周期运行(检修周期通常2-3年)，日常生产进程中很少显现停车。

但这种“长”周期和“少”事故的好现象，对操作工操作技术的提高却不很有利，一旦显现突发事故，由于技术得不到日常操练，体会的淡忘往往危及平安生产。

二、炼油化工装置仿真培训系统的要紧特点炼油化工装置仿真培训系统是以运算机软硬件技术为基础，通过动态数学摸型，设计出与现实化工生产操作进程十分相似的环境，实现传统培训与实践中无法实现的各类培训功能(如图)。

相对传统的培训，它具有以下要紧特点：1.培训本钱低。

仿真系统一般是以软件的形式在运算机上运行，其利用的材料、能耗都很低。

同时，由于运算机及软件技术的进展，国内的要紧开发商已经开发出自己的仿真系统平台，在此基础上开发各类不同炼油化工装置的仿真系统投资会更小，培训投入的本钱很底，一次投入，可反复利用。

一、3D仿真培训的系统的特点及优势仿真软件使用界面部分一般由DCS站和现场站共同构成，DCS是分布式控制系统的英文缩写（Distributed Control System），而DCS站便是对主控室中的DCS控制进行模拟。

现场站则是对装置中现场操作方式的模拟。

目前的仿真程序大多基于2D现场站进行开发的，但是2D现场站的操作界面类似于流程图，操作过程相对单调，操作流程过于抽象，难以给予操作员真实的现场感受。

同时操作员即使可以熟练掌握2D现场的操作流程，也很难在现实装置中精准找到需要调节的阀门，培训效果比较差。

而3D现场站是通过前期现场照片比对，使用3DMAX软件绘制出来的，后期使用VRS 进行联调，现场再次同步校对，保证了3D现场站操作与真实操作场景基本一致。

使操作员在一个与现场装置基本一致的虚拟3D环境中进行培训操作，让仿真软件真正的做到了虚拟现实，使操作员对每一步操作都有了更深刻的理解。

二者相比，显然采用3D现场站这种仿真技术所开发建设的仿真培训平台系统，能够得到更高的现场真实度。

这一点在实际应用过程中也得到了验证---逼真地“仿真”出了实际装置的现场场景操作过程。

也只有在“仿得像”、“仿得真”的前提之下，才可以获得仿真培训的无可比拟的培训实效，才可以谈到广泛、有效且可行地应用。

二、3D技术为考评管理系统提供技术保障为了提高培训效果，仿真软件中就必须能够提供一个完善的考评管理系统。

而以前的2D仿真软件考评管理系统更像是纸上谈兵，将3D技术与考评管理系统相结合，同时扩展出多种考评方式，可以从多个角度对操作员的操作进行考评验收。

（一）以操作步骤顺序为基准进行考评—顺序试题顺序试题的主要是考察操作员的基本功，即操作员对操作规程的熟练度。

在顺序试题中，仿真开发人员与生产厂生产技术人员直接沟通，全面梳理单项操作卡及应急事故处理中每一步的操作，从更深层的角度对整套操作全面剖析细化，规划每一项操作步骤的启评条件、前提步骤、正确步骤条件等。

石油化工模拟真火训练系统的优化设计石油化工模拟真火训练系统是为了提高石油化工行业从业人员的安全意识和实际操作能力而设计的。

在日常工作中，石油化工作业人员需要面对各种各样的危险，其中包括火灾等安全事故。

石油化工模拟真火训练系统的优化设计是非常重要的。

本文将从系统功能、模拟真实性、用户体验和安全性等方面对石油化工模拟真火训练系统进行优化设计的探讨。

石油化工模拟真火训练系统的功能设计是优化的关键。

系统需要能够模拟各种火灾场景，并提供多种应急处理方案供学员练习。

在现实场景中，火灾可能因火势大小、燃烧物质、场地环境等因素而有所不同，系统需要具备对不同火灾场景的模拟能力，并针对不同场景提供相应的救援方案。

系统还需要能够记录学员的操作过程和结果，以便进行评估和指导。

系统还应具备可视化显示、实时监控等功能，以增强学员的参与感和学习效果。

模拟真实性是石油化工模拟真火训练系统优化设计的重点之一。

为了达到更好的教学效果，系统需要尽可能真实地模拟火灾场景，包括火势、烟雾、温度、声音等多个方面。

系统还需要模拟真实的火灾扑救设备和工具，如灭火器、消防水枪等，以便学员能够实际操作并掌握正确的使用技巧。

系统还应考虑救援过程中的各种情境因素，如时间限制、人员配合等，以增加学员在紧急情况下的应变能力。

用户体验是石油化工模拟真火训练系统优化设计中至关重要的一环。

为了提高学员的学习积极性和参与度，系统需要具备友好的用户界面和操作方式，使学员能够轻松上手并享受学习过程。

系统还应提供个性化的学习内容和教学模式，以满足不同学员的学习需求。

系统还应具备实时反馈和评估功能，以帮助学员及时了解自身学习情况和不足之处，并给予相应的指导和建议。

安全性是石油化工模拟真火训练系统优化设计不可忽视的方面。

学员在使用系统进行练习时需要面对真实的火灾场景，因此系统必须具备可靠的安全保障措施，以确保学员在学习过程中不会受到伤害。

这包括系统的防火、防爆设计，以及学员穿着防护服、安全帽等个人防护装备的配备。

石油化工模拟真火训练系统的优化设计
石油化工模拟真火训练系统是为了提高石油化工企业员工的应急处置和火灾扑灭能力
而设计的。

随着现代化技术的发展，石油化工企业对安全生产的要求也越来越高，石油化
工模拟真火训练系统可以有效地提高员工的安全意识和应变能力，减少火灾事故的发生。

1. 设备性能的优化：石油化工模拟真火训练系统需要通过模拟真实情况来进行训练，因此设备的性能非常重要。

优化设备的性能可以提高训练的真实性和可靠性。

例如，在燃
油喷射器及火焰显示器方面，要求设备有精准的喷射、顺畅的燃烧，同时还需要具备适当
的火焰颜色和温度，以便更好地反映火灾的情况。

2. 系统的灵活性和可扩展性：为了适应不同的训练需求，石油化工模拟真火训练系
统需要具备灵活性和可扩展性。

训练系统中需要增加或更换设备，系统需要能够快速地进
行调整，以便更好地满足员工的训练需求。

3. 模拟环境的还原度：石油化工模拟真火训练系统需要能够还原真实的工艺环境，
以便让员工更好地感受真实火灾的情况。

还原度越高，员工就能更好地了解和掌握火灾的
处置方法，从而在真实情况下迅速做出反应，有效地避免火灾事故的发生。

4. 数据采集与分析：为了更好地了解员工的训练情况，石油化工模拟真火训练系统
应该具备数据采集和分析功能。

通过对员工的表现进行数据化分析，可以及时发现员工的
不足之处，帮助员工更好地掌握火灾处置技能，提高应急处置能力。

石化企业DCS仿真培训系统的设计与实现作者：陈科来源：《中国化工贸易·下旬刊》2018年第09期摘要：随着我国近年来石化企業的不断发展，进口设备不断增加，对员工的培训工作已迫在眉睫。

该系统设计了一套仿真培训系统，利用该系统中现有的物质资源，降低开发投入成本，加快开发效率，并针对为其开发平台配置的模拟站的图像和操作模式不足，开展了DCS 仿真培训系统的设计与开发。

目前，该仿真系统已在国内石化企业中得到应用，取得了良好的经济效益和社会效益。

关键词：石化企业；DCS；仿真系统；TPS随着石化企业引进国外新设备的增加，国内许多旧石化厂装置需要更新。

但是，更新设备的操作程序和要求在不断变化，如果还是依照以前的方法，其培训效果差强人意。

该系统针对上述问题开发了DCS仿真培训系统。

1 DCS系统原理DCS是分布式控制系统（DistributedControlSystem）的英文缩写，也称为集散控制系统。

是相对于集中式控制系统而言的一种新型计算机控制系统，它是在集中式控制系统的基础上发展、演变而来的。

工程师站是DCS离线配置，组态工作和在线系统监控、控制和维护的网络节点。

其主要功能是提供用于组态和配置DCS的工具软件，并在DCS在线运行时，实时监控DCS网络上每个节点的操作。

2 仿真系统投用的意义此套系统主要应用于以下三方面：①工艺流程和控制方案的理解，从而全面提高员工的理论水平和操作技能；②培训系统是仪器技术人员专业培训和技术培训的有利平台。

公司可以组织仪表技术人员使用该系统进行技术练兵，技术改造和技术培训；③系统还可以为化工专业的学生开展DCS系统硬件，软件，配置开发，操作管理和维护的实验教学。

深化学生对理论知识的理解，提高学生的动手能力。

3 仿真系统结构该系统主要由流程模拟系统和TPS系统两部分构成。

在流程模拟系统中安装有流程模拟软件、仿DCS操作台、评分系统和东方仿真提供的OPC服务。

TPS系统是美国Honeywell公司开发的DCS系统，在其操作站中安装有OPC服务的客户端软件，负责与流程模拟系统进行数据通讯。

石油化工模拟真火训练系统的优化设计1. 引言1.1 石油化工模拟真火训练系统的意义石油化工是一个涉及多种危险品和高风险操作的行业，火灾和爆炸事故往往会造成严重的人员伤亡和财产损失。

为了提高石油化工从业人员的安全意识和应急处理能力，石油化工模拟真火训练系统应运而生。

这种训练系统通过模拟真实火灾场景，让从业人员能够身临其境地面对火灾，学习正确的灭火和逃生技巧。

在这种虚拟的环境下，他们可以练习火灾应急预案，熟悉各种紧急设备的操作，提高应对突发事件的能力。

石油化工模拟真火训练系统的意义在于可以有效提高从业人员的安全素养和应急处置能力，降低火灾事故的发生率，保障人员和设施的安全。

与传统的课堂教学相比，这种真实模拟训练更加生动具体，让学习者更加深刻地理解火灾应对的重要性，从而避免造成不可挽回的损失。

通过不断优化设计，这种训练系统将在石油化工行业中发挥愈加重要的作用。

1.2 石油化工模拟真火训练系统的现状石油化工模拟真火训练系统的现状目前，石油化工行业面临着安全生产和人才培训的双重压力。

传统的培训方式存在着许多问题，如成本高昂、风险大、实战感不强等，无法满足行业不断提升的需求。

石油化工模拟真火训练系统应运而生，成为了培训人才和提升安全生产水平的重要工具。

这些系统利用虚拟仿真技术，模拟真实石油化工工厂的场景，让学员在安全的环境中进行实际操作和应急处理，以提高其应对突发事件的能力。

目前，一些石油化工企业已经开始应用模拟真火训练系统进行人员培训，取得了一定的成效。

这些系统仍然存在一些问题和不足，如系统的真实性、交互性和感知性有待进一步提升。

对石油化工模拟真火训练系统进行优化设计，以满足行业发展的需求和挑战，具有重要的意义和价值。

【字数：207】2. 正文2.1 设计原则设计原则是指在石油化工模拟真火训练系统的优化设计过程中需要遵循的指导原则和准则，是确保系统设计合理性和有效性的基础。

针对该系统的设计原则可以从以下几个方面展开：第一，安全性原则。