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摘 要：计算机的普及应用,计算机仿真技术的产生和发展,给教育教学改革提供了前所未有的条件.将仿真教学系统运用于中等职业教育,提高了理论教学效果,完善了实验教学环节,增强了学生的动手能力.对职校生综合能力的提高,对教师实践能力再上新台阶,具有不可替代的作用.
关 键 词：化工仿真教学DCS
化学工业是我国主要支柱产业之一,近年来发展迅速,不断开发和引进新技术和新设备,企业管理水平不断提高,是属于高度自动化、技术密集型工业企业,目前正与国际接轨,而企业的竞争在某种程度上就是人才的竞争,因此对化工技术人才的要求越来越高.因此,有必要对学生进行创新意识和实践能力的培养.
自2001年12月“建立化工仿真系统,改革实习教学模式”在我校立项以来,项目组负责人及成员根据化工仿真现状,围绕立项要完成的内容,进行了卓有成效的工作.
本篇论文来源 http://www.sxsky.net/zhengzhi/050342545.html
1.进一步提高了对建立化工仿真系统重要性的认识
化工仿真系统具有以下特点：强调工业背景,涉及的仿真软件都具有真实的工业背景,工艺流程、设备结构和自控方案都来源于工业实际.适用面广,通过精选的单元操作内容都是化学工业过程中最常见的,例如离心泵、换热器、压缩、吸收、精馏、间歇反应、连续反应、加热炉、合成氨、常减压蒸馏、催化裂化等,适用于化工、石油化工、炼油、精细化工、高分子化工、制药和环境工程等许多相关专业.操作与控制界面先进.突出操作实践.提倡新的教学方法.传统的教学方法只利用了较少的通道,如视觉、听觉等,因此教学效率不高.仿真训练是一种多通道综合作用的教学方法.学员置身于仿真环境之中,可以充分调动感觉通道、运动通道和思维通道的学习机能,接受知识的效率明显提高.
此外,仿真训练系统可形成一种能够充分发挥学生创造意识的环境.学生可以在没有教师的情况下自学,并反复试验自行设计的开车方案、停车方案和事故排除方案.同时学员还可以模拟控制指标超标后的结果以及处理方法.
化工仿真实习基地建设将解决长期困扰职业学校教学中生产实习难的问题.由于工厂为了安全和效益不允许学生动手操作,因此,学生实习达不到预定效果.仿真实习可以使学生不进工厂就能得到开车、停车和事故处理操作机会.大大提高学生处理实际问题的能力.
我校是为化工企业培养中、高级技术工人的职业学校,因此必须适应高速发展的化工企业对技术人才的需要；职业学校的毕业生,不但要有基本的基础理论,更要有在最短时间内适应工作环境,充分发挥掌握实际的专业技能.因此建设化工仿真实习基地的项目在培养适应石化企业技术人才上起着极其重要的作用,并有着深远的意义.
2.优化了化工仿真操作方案
在初步建立化工仿真系统的基础上,探讨了各单元操作的科学方法；面对职业学校学生的教学模式；主机操作优化控制；实现了主机对成员的广播教学、单独交流（包括电子举手问答等）、监控,程序运行中的事故设置与排除；建立面向全校不同专业学生的仿真系统等.
3.化工仿真在教学改革中的作用
“化工仿真”实习课程是随着信息时代的出现而随之产生的一门新兴的化工专业主干课程.我校仿真课程共分为两个阶段：第一阶段化工基本单元仿真实习.总学时为72学时,其中16学时以课堂讲解为主,另外56学时为学生上机实习.学生上机实习主要包括：（1）典型仿真实习界面操作法,学生必须掌握智能控制模式操作法、TDC-3000操作法、CENTUM-CS操作法等基础知识；（2）智能控制（IPC）模式仿真实习,操作内容包括离心泵及液位、热交换器、透平与往复压缩、间歇反应、连续反应、二元精馏、吸收系统、加热炉、锅炉、合成氨转化工段等；（3）集散控制（DCS）模式仿真实习.化工单元操作实验大多是工程性较强的综合性大型实验,有的具有工程规模,每一个单元操作实验相当于化工生产中的一个基本过程.由于装置规模一般都比较大,设备、流程以及实验步骤复杂,实验内容多,学生必需在实验前对装置性能、特点,操作步骤、要点以及存在的安全隐患等有充分的了解才能顺利完成整个实验.包括离心泵单元、换热器单元、液位控制单元、压缩机单元、精馏塔单元、吸收解吸单元、管式加热炉单元、锅炉单元、固定床反应单元、流化床反应单元等.本课程涉及的仿真软件都具有真实的工业背景,工艺流程、设备结构以及自控方案均来源于实际.重点描述化工装置如何开车、停车和常见事故处理,包含了大量物理、化学、工艺和控制原理,为学生提供了独立思考的空间.
第二阶段根据不同专业选择工艺类仿真软件,如大型合成氨全工段仿真系统,污水处理仿真系统,青霉素生产仿真系统等.该阶段的实习共60课时,其中12学时以课堂讲解为主,另外48学时为学生上机实习.本阶段结合专业课程学习,通过仿真训练掌握工艺课程的内容和化工企业实际的操作方法,掌握工艺流程图,以及DCS操作方法等.如：30万吨合成氨工艺仿真软件包含：净化工段――该系统仿真范围包括如下主要部分：脱碳系统；甲烷化系统；冷凝液回收.转化工段――该系统仿真范围包括：原料气脱硫；原料气的一段蒸汽转化；转化气的二段转化；高变、低变；给水、炉水、蒸汽系统.氨合成工段――该系统仿真范围包括：合成氨系统；冷冻系统.学员可以在仿真软件这一虚拟的工厂中,通过对阀门的调整和DCS图的监视,来实现冷态开车,正常停车,正常操作等,从而达到熟练掌握工艺流程和操作规程以及处理各种事故的能力.
化工仿真系统均具备开放的智能评价指导系统,对学员的操作进行实时指导和在线评分.同时软件还内嵌有思考题和课件用以辅助学员训练.仿真教学是全世界公认的现代化教学手段.我校化工类及相关专业学生已率先使用这一现代化教学手段并受益.
4、化工仿真训练实际可达到的效果
我校于1999年开始建立化工多媒体仿真实习系统.目前已配置计算机160台,形成了局域网系统.引进和开发仿真教学软件6套（内容包括离心泵、热交换器、透平与往复压缩、间歇反应、连续反应、二元精馏、吸收系统、加热炉、65t/h锅炉、30万吨合成氨、青霉素生产等）,经优化控制后投入使用.化学工艺专业、化工总控工和生物制药专业的学生对操作仿真系统的积极性特别高.已经达到如下教学效果：深入了解化工过程操作原理,提高学生对化工过程的开车、停车运行能力；掌握调节器的基本操作技能,熟悉调节参数的在线整定；掌握复杂控制系统的投运和调整技术；提高对复杂化工过程动态运行的分析和决策能力,试验和提出最优开车方案；提高识别和排除事故的能力；科学严格地考评学员经过训练后所达到的操作水平和理论联系实际的能力.
因为目前化工仿真系统一般都采用仿DCS操作界面,学生可以在仿真操作的过程中掌握DCS操作的基本技能,学生基本能满足化工企业对DSC操作工的技术要求.在上个世纪初期,化工生产行业主要依靠工人的现场操作为主,不仅消耗大量的人力物力,而且生产效率低下.计算机集散控制系统（DCS）的出现,为化工生产行业注入了新鲜血液,它是一个由过程控制级和过程监控级ń
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综上所述,仿真训练对于学生了解化工过程的工艺和控制系统的动态特性、提高对工艺过程的运行和控制能力具有特殊效果,这种运行、调整和控制能力集中反映了学生运用理论知识解决实际问题的水平.所以,仿真训练是运用高科技手段强化学生掌握知识和理论联系实际的新型教学方法.
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