基于COM 通讯技术的实时模拟技术研究

摘要

实时模拟指的是流程模拟软件和装置的数据采集系统相连，采用实时数据随时执行流程 模拟的技术。随着化工装置控制水平的日益提高，通过实时模拟实现装置在线优化逐渐成为 可能。目前，常用的流程模拟软件公司如Aspentech 和Simsic 等都提供了在线优化软件。 但是，大型软件的费用高昂，使用方法也比较复杂，因此，如何利用现行的化工流程模拟优 化软件开发灵活操作的实时模拟功能就成了实时模拟技术研究的重点。由于各类成熟的控制 （数据采集）系统和化工模拟软件提供的数据接口不尽相同，很难直接进行数据访问，所以 有必要依靠中间件技术来实现两者的衔接和数据传送。本文希望通过合适的中间件 （VB&VBA）来实现数据集散控制系统(DCS)向化工流程模拟软件Aspen Plus 的数据传输和数 据触发Aspen Plus 的自动实行模拟。 OPC DA（OLE for Process Control Date Access）是基于COM 技术开发的数据访问标 准，主要用于处理控制系统的实时数据，采用服务器/客户机的方式对数据进行读取。用户 以开发客户端应用程序的方式通过OPC 服务器实时读取DCS 控制系统的数据。在本文的实时 模拟系统中，主要采用VBA 来开发客户端，读取数据。Aspen Plus 的Windows 用户界面是一 个ActiveX 自动化服务器，ActiveX 技术使外部的应用程序如VBA 与Aspen Plus 通过一个程 序接口相互作用，以完成不同用户的不同任务。通过VBA 可以实现的功能包括（1） Aspen Plus 与VBA 的连接、运行与关闭；(2)Aspen Plus 模块数据的输入及模拟结果的输 出；（3）事件自动触发Aspen Plus 运行等。 以一个普通精馏塔为例，实时模拟过程包括(1)DCS 实时数据输入Aspen Plus;(2)模拟 结果输出并与DCS 数据比较两个部分。普通精馏塔的输入数据包括进料的温度、压力、组 成、流量；塔顶及塔釜的压力；冷凝器及再沸器的负荷等。模拟结果输出则包括出料流量和 组成、全塔温度等。在DCS 数据输入Aspen Plus 之前，DCS 数据需要经过去噪调和等处理。 Aspen Plus 输出模拟结果后，需要与DCS 数据比较，模拟结果与实际生产是否相符可以通过 效率校正来实现，即当模拟结果与在线分析的结果差异超过限定值时自动调整塔板效率重新 进行模拟，直到模拟结果与在线分析结果数据之间的均方差最小，这时可认为模拟结果刚好 能反映实际生产。在生产稳定阶段设定固定时间间隔触发Aspen Plus 进行模拟,输入值为 DCS 采集到的时间段内数据的平均值。而在某操作条件波动超过时间段内平均值的设定值时也触发Aspen Plus 进行流程模拟，此时的输入值为当前DCS 采集到的实时数据。最终,每次 模拟时的输入变量、模拟结果、校正的效率以报表的形式输出。 本系统能够反映装置在稳定状态及有生产波动状态下的生产状况，缺点在于通用性不 强，对简单流程只需对程序稍加修改,当流程比较复杂时则需要进行大的改动。下一步将开 发适用于复杂流程的通用实时模拟系统。