我国化工过程仿真技术的发展北京化工大学 吴重光 沈承林    自１９８７年北京化工大学与燕山石化公司合作推出第一套化工仿真培训系统以来，不到１０年的时间，我国化工仿真技术从无到有，从初级到高级，发生了日新月异的变化。这种变化主要体现在彻底改变了仿真器依靠进口的局面，达到了全部国产化水平。仿真器由单一仪表盘式发展到多型号、多品种，能满足不同层次用户的需要。开发实体从高校小型科研组的形式发展到社会化的公司实体。技术力量日益壮大，有逐步形成化工仿真行业的趋势。    硬件方面，部分国产仿真器的设计制造达到了国际先进水平。这种仿真器的上位机采用３２位工作站，通过以太网连接多台仿ＤＣＳ工作站，可适用于化工领域最复杂的大型乙烯装置全流程级软件的运行需要。    我国自行研制的仿真软件开发平台成功地用于开发大型乙烯全流程级仿真软件。国内软件开发费用低，软件开发人员深入现场与企业技术人员密切配合，在开发用户专用仿真软件方面与国外同类公司相比有很大优势。    ９０年代以来，特别是近３年中，石油化工企业使用仿真器的数量增长较快。据不完全统计，约有５５个企业或工厂使用了仿真系统，装机数约７０台套，所仿真的工艺流程覆盖了化肥、乙烯、炼油、合成橡胶及合成纤维等５０多种，为企业培训技术工人约１０万人次。    仿真器硬件进展    仿真培训系统的硬件是软件的运行支撑环境。其结构及功能和仿真软件的要求密切相关，必须使硬件的设计达到标准化、系统化、组装化及不同型号硬件的兼容特性，才能便于推广，便于维修，便于备品备件的提供，节省用户投资，为仿真软件的通用、互换性创造条件。虽然目前国内能够同时提供化工仿真器硬件和软件的公司还只有两家，但以上要求都基本上可以满足。    国内化工企业特别是中、小企业几乎都采用常规控制仪表，目前模拟仪表盘式仿真器仍占市场的多数。主流产品是高密度配置仿四型调节器的通用型仪表盘。为了克服机械卡针故障，提高指示精度和延长寿命，具有发光元件指示仪和液晶记录仪和触摸式仿真器投入市场以来，得到用户好评。    仿ＤＣＳ的硬件环境，针对国内使用ＤＣＳ型号杂的现状，研制成功了积木式组装化的多微机网络结构仿真器。这种结构使仿真操作站可以一机多用。只要更换统一接口标准、统一支撑软件的专用键盘，就可适用于不同型号的ＤＣＳ。此外触屏技术、大尺寸投影屏技术已在ＤＣＳ仿真器中应用。    仿真器软件进展    软件是仿真系统的核心和关键部分。只有硬件没有软件，就如同只有录像机，没有录像带一样无法进行任何仿真工作。软件质量好坏决定了仿真的效果和深度。    化工仿真软件近两年的发展体现在以下几方面：    １．采用自行研制的仿真软件开发平台，大大加快了软件开发进度。这种平台将化工过程的数学模型分解成百余种基本工艺、设备和ＤＣＳ控制模块。以关系数据库的结构存放在模型库中。开发仿真软件工作变成了组装工作，简化了开发步骤，减少了重复劳动。以开发大型乙烯全流程仿真软件为例，用平台技术只需３个月就可以完成，用旧方法则需２～３年。    ２．软件结构逐步成熟、规范。其突出进展是采用了关系数据库和驻留内存实时数据库为基础的大系统编程技术。能有效合理的调度运筹软件中的信息资源。这种编程技术是化工仿真软件上水平和逐步成熟的重要标志。    ３．人－机界面更加友好直观。仿真系统各终端普遍使用ＵＮＩＸ系统的汉字窗口和微机的汉化Ｗｉｎｄｏｗｓ环境，系统管理和训练操作采用彩色图形画面、汉字弹出式下拉菜单模式。除专用键盘外，还可通过触摸屏、鼠标器操作。    ４．采用“信息高速公路”技术。即多工作站连接成网络的实时通讯系统。这种通讯方式与常规网络不同，类似于工业控制网络，其信息直接与各工作站内存沟通以满足被仿真过程的实时要求。    ５．编程语言向Ｃ＋＋过渡。适用于大系统编程的最佳语言非Ｃ＋＋莫属，这是软件界的共识。它具有面向对象的编程功能，可利用预先编制的小程序构筑大程序，使大系统编程的重复劳动减到最少。它提供丰富的库函数，编程效率高，可移植性强。是开发仿真软件的理想语言。国内各仿真公司正在向使用Ｃ＋＋语言过渡。    ６．“人工智能”、“专家系统”应用。利用专家系统或类似专家系统的概念配合仿真数学模型自动评定学员的训练成绩和模拟事故现象已经取得成功。另一方面应用人工神经元网络法建立数学模型，对某些特定的课题也是比较有效的方法。人工智能技术的应用将使仿真