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1、毕业设计(论文) 题 目:流程工业综合自动化仿真平台的建设 学 院: 专 业: * 班 级: * 姓 名: * 指导老师: * 起讫日期: 2009-03-012009-06-10 2010 年 06 月流程工业综合自动化仿真平台的建设摘 要随着现代流程工业日趋大型化、复杂化和自动化、系统的模型化与仿真已成为过程系统工程领域的重要研究内容，并成为进行设备参数设定、控制系统设计、生产预测分析、决策支持优化，以及员工培训等活动不可或缺的一门技术。而计算机技术的不断发展，更是推动了仿真技术的广泛应用。本文首先设计了流程模拟系统，开发了三个流程模拟实验：基于Aspen的精馏分离静态模拟、动态模拟，Si
2、mulink建立的CSTR（连续搅拌反应）实时仿真和乙醇发酵仿真。然后将流程模拟系统的仿真数据存储在后台数据库Oracle，最后利用ASP.NET技术开发了基于浏览器/服务器模式的数据展示系统，通过ADO.NET接口技术调用数据库在Web页面上生成流程模拟各装置的相关参数和整个系统的仿真数据，建立起流程工业综合自动化仿真平台。关键词 : 流程模拟 流程工业The Building of Process Industry Automation Simulation PlatformAbstractWith the increasing enlargement, complication and
3、automation of t modern process industry, system modeling and simulation has become an important research area of process systems engineering and an essential technology for equipment parameter settings, control system design, production and forecasting analysis, decision support optimization as well
4、 as staff training and other activities .The continuous development of computer technology promote the wider use of simulation technology.The process simulation system consists of three process simulation experiments: the static and dynamic simulation of Distillation based on the Aspen software, the
5、 Real-Time Simulation of CSTR (Continuous Stirred Tank Reactor) and the ethanol fermentation simulation established on Simulink .The process simulation system simulation data are stored in the back-end database Oracle. The data exhibition system is developed based on browser / server model with ASP.
6、NET technology and it calls the Oracle database storage to generate various device parameters of the process simulation and the whole system simulation data on the Web page. The integrated process industry automation simulation platform is established after these steps.Key Words: Process Simulation;
7、 Distillation; CSTR; Ethanol Fermentation目 录摘 要IAbstractII第一章 绪论11.1 流程工业综合自动化11.1.1 流程工业的重要地位11.1.2 流程工业综合自动化技术发展现状11.2 流程模拟仿真平台31.2.1 流程模拟技术31.2.2 稳态仿真31.2.3 动态仿真41.3 本文主要内容与目标41.4 系统设计方案5第二章 精馏分离模拟62.1 Apsen Plus进行精馏分离静态模拟62.1.1 RadFrac（严格法精馏）单元操作模块62.1.2 精馏分离模型定义62.1.3 Aspen Plus建立精馏分离模型72.1.4 仿
8、真结果分析82.2 精馏分离模型添加动态数据112.3 Apsen Dynamics进行精馏分离动态仿真122.3.1 PID控制122.3.2 设置PID控制器132.3.3 Aspen Dynamics进行动态仿真14第三章 CSTR模拟163.1 CSTR模型163.1.1 CSTR 简介163.1.2 CSTR仿真模型173.1.3 CSTR仿真模型参数173.2 CSTR模型的建立与仿真193.2.1 Simulink简介193.2.2 使用Simulink建立仿真模型203.2.3 Simulink仿真CSTR结果223.3 模拟结果存入数据库243.3.1 Matlab里的S_f
9、unction243.3.2使用S_function将仿真结果存入Oracle数据库24第四章 乙醇发酵模拟274.1 乙醇发酵274.1.1 工业乙醇发酵方法274.1.2 工业发酵流程274.1.3 乙醇发酵工艺284.2 乙醇发酵模型284.3 乙醇发酵模块模型的建立与仿真324.3.1单罐仿真324.3.2系统仿真324.4 模拟结果存入数据库34第五章 数据存储系统355.1 数据库技术355.1.1 数据库的基本概念355.1.2 Oracle数据库355.2 Oracle的创建与配置365.2.1 创建数据库365.2.2 配置数据库连接375.3存储流程模拟数据385.3.1
10、精馏分离平台数据385.3.2 CSTR仿真平台数据395.3.2 乙醇发酵平台数据40第六章 数据展示系统416.1 数据展示系统原理416.1.1 浏览器/服务器架构416.1.2 ASP.NET及其开发环境Visual Studio416.1.3 C#语言426.1.4 IIS的配置426.2 ASP.NET连接Oracle数据库436.2.1 ADO.NET接口技术436.2.2 连接Oracle数据446.3 数据表格和曲线图的制作456.3.1 使用GridView控件制作表格456.3.2 使用MsChart控件制作曲线图476.4 数据展示页面的制作496.4.1 登录页面Lo
11、gin.htm496.4.2 登录验证页Change.aspx506.4.3 主页面Main.aspx506.4.4 数据展示页面52第七章 总结和展望557.1 总结557.2 展望55参考文献56致谢57第一章 绪论1.1 流程工业综合自动化1.1.1 流程工业的重要地位流程工业是指在我国国民经济中占有重要经济地位的石化、炼油、化工、冶金、制药、建材、轻工、造纸、采矿、环保、电力等工业行业。这些行业普遍存在能耗大、产品质量差、生产过程工艺落后、自动化水平低、管理水平低、信息集成度低、综合竞争力弱等现状。流程工业是一个非常巨大的产业，在产业中占据重要的地位，是国民经济发展中极为重要的基础支柱
12、产业，是制造业的重要组成部分。其特点是以处理连续或间歇物料流、能量流为主，产品多以大批量的形式生产。流程工业的生产和加工方法主要有化学反应、分离、混合等等，这些都与离散制造工业有显著不同。在知识经济时代的21世纪，作为传统工业的流程工业将仍然是经济发展的重要支柱产业。据2003年估计全球流程工业的年产值超过5万亿美元，其中仅化工和石油化工部分就超过1万2千亿美元。根据2005年中国统计年鉴，2004年按行业分国有及国有控股企业中，工业总产值35571.18亿元，工业增加值12132.41亿元。其中典型的流程工业工业总产值共计23396.53亿元，占总产值的65.77%，工业增加值8 810.1
13、8亿元，占总量的72.62%。从我国2005年工业统计数据来看，工业总产值、工业增加值等主要经济指标，石油和化学工业均居全国第1位，其实现利润占全国工业利润的25.45%；冶金工业居全国第2位；电力工业居第3位。我国22家骨干企业中，流程工业企业约占1/3；在71家重点企业中，流程工业企业约占1/2。在2000年全球500强的行业中，中国石油化工集团公司居58位、中国国家电力公司居83位、中国化工进出口总公司居307位。由此可见，流程工业在我国国民经济中的重要地位。1.1.2 流程工业综合自动化技术发展现状20世纪80年代后期，随着计算机技术和网络技术的迅速发展，流程工业控制中出现了多学科间的
14、相互渗透与交叉，信号处理技术、计算机技术、通讯技术及计算机网络与自动控制技术的结合使过程控制开始突破自动化孤岛模式，出现了集控制、优化、调度、管理、经营于一体的综合自动化新模式。20世纪90年代，随着计算机技术的日新月异，计算机集成生产系统的研究已成为自动化领域的一个前沿课题。国外大型流程企业、特别是石油化工企业均重视信息集成技术的应用，纷纷以极大的热情和精力，构架工厂级、公司级甚至超公司级的信息集成系统。1995年美国、日本、西欧等国已有100多家炼油、化工企业在实施CIMS计划，推动了流程工业综合自动化技术在实际生产中的应用，如日本三井石油化学工业公司、美国德曹达公司、高尔公司等化工企业都相继建立了综合自动化系统。意大利AGIP石油公司提出了以数据模型为核心的工厂信息集成系统的方案，信息采集从低层到上层，从供应链的源头到产品的客户。他以面向数据的模型为核心系统，连接实时数据库和关系数据库，对生产过程进行过程监视、控制和诊断，环境监测，单元整合，模拟和优化。在管理决策层进行物料平衡、生产计划、调度、排产、企业资源计划、离线在线模拟与优化等。目前国外实施综合自动化技术的大型流程工业企业已占很大比例。另一方面，国外已有许多传统的自动化仪器仪表厂家逐步向综合自动化整体解决方案供应商转化，如Honeywell、ABB、Rockwe
