乙烯生产调度人机交互系统设计与开发毕业论文(编辑修改稿)

乙烯生产调度人机交互系统设计与开发毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

6]。 乙烯生产流程如图。 裂 解 急 冷 压 缩 碱 洗 分 子 筛 干 燥 冷 箱脱 乙 烷脱 甲 烷 脱 乙 炔 乙 烯 精 馏脱 丙 烷脱 丁 烷脱 丙 炔 、 脱 二 丙 炔 丙 烯 精 馏原 料蒸 汽氢 气 乙 烯乙 烷碳 四 馏 分碳 五 以 上 馏 分丙 烯碳 三 液 化 气氢 气 图 乙烯生产流程 乙烯生产 调度管理 虽然我国乙烯工业发展很快，但是与国外先进水平存在一定差距。 一方面由于生产技术落后于国外；另一方面生产管理水平 有限。 80 年代起，乙烯工厂均逐步用集散控制系统 （ DCS） 取代了传统的电动仪表，显著提高了自动化水平 [7]。 但 DCS 在实际生产中并未充分发挥 其功能 ，只是改善了稳定性 和可靠性，大部份应得效益并未得到。 为进一步挖掘生产潜力，追求更好的控制性能，基于模型的控制算法 （ 即先进控制 ） 和基于严格模拟的优化 技术成为研究热点 [8]。 目前，国外超过半数的乙烯生产厂家应用了该技术，取得了显著的经济效益。 先进控制和优化系统通过严格遵守装置的各种约束，来提高控制水平、优化生产操作，最终提高生产效率。 将其应用于生产过程中可提高操作平稳性、产品质量合格率、提高目的产品收率和装置处理能力、优化产品分布、节能降耗、延长开工周期，从而提高装置效益如何应用先进控制与优化技术指导生产已成为当今我国乙烯生产企业的一个迫切需求 [9]。 我国的多家乙烯厂已引进了国外的先进控制和优化软件，但由于各种原因，许多技术 （ 如裂解炉裂解深度实时控制等 ） 至今不能投用，且国外技术和软件的高昂费用也制约了它的推 4 广应用。 近年来，国内也在乙烯装置优化操作方面进行了大量的工作，不过大都集中在平稳操作以及仪表控制水平的提高等方面 [10]。 国内外研究现状 国外从 二十世纪六十年代 年至今，对乙烯生产过程的先进控技术进行了大量的理论上 和应用 上的 研究。 Tjoa 等 基于混合整数非线性规划方法 (NINLP)对 乙烯厂计划调度和全厂优化问题 进行了研究 [11]。 Warren Huang 研究了 石脑油裂解炉的优化操作 问题 [12]；Apostolos 介绍了 1994 年在美国德州毕蒙特的 Mobil 化学公司乙烯装置中实施的一种新型闭环稳态实时优化系统 (CTRTO)的情况。 据介绍， 1996 年该技术使得 Mobil 乙烯装置在计算机控制应用水平上在北美所罗门联合烯烃装置中位居第一，同年该装置在计算机控制应用水平上位居世界第二 [13]。 先进过程控制 (APC)技术在乙烯生产过程中用得最成功的是当属动态矩阵控 (DMC)法，代表产品是 AspenTech 公司的 DMCPlus。 据报道，至 1997 年底，全世界已实施的乙烯工厂 APC 项目中，采用 DMCPlus 的占 70%以上。 DMCPlus 主要包括预估模块、线性规划模块和动态 控制模块 [7]。 原 Setpoint 公司开发了烯烃装置计算机优化控制系统，采用了稳定化控制、约束控制、局部优化控制和整体优化控制的四级递阶控制策略，并在实际应用中取得了很好的效果。 据该公司称，采用这种优化控制软件包，在相同的烃进料下，可提高乙烯产量3%5%，降低能耗 10%15%，且在较高的裂解深度下裂解炉的运行时间可延长 30%[14]。 另外， ABB Simcon 公司也开发了烯烃工厂模拟和优化软件包 OPSO(Olefins Plant Simulation and Optimization)，已在多套乙 烯装置上成功应用。 目前，在线闭环实时优化技术在乙烯生产过程的优化中得到了广泛的应用，其典型产品是 AspenTech 公司的 RT OPT 软件，其实质是稳态流程模拟与优化，但这种实时优化计算是根据现场实测数据为输入，并要在 1~2h 之内算出结果 [15]。 在国内， 王振雷等 对 大型工业裂解炉优化问题 进行了研究。 实施裂解炉先进控制后，极大稳定了裂解炉的操作 裂解炉平均炉管出口温度波动范围保持在 177。 1 ℃ 之内，各组炉管间出口温度偏差不大于 1 ℃ ，裂解炉生产负荷波动幅度不大于 %； 实施裂解炉裂解深度后，使裂解炉出口丙烯和乙 烯浓度的在线估计误差小于 3%，裂解炉的 “ 双烯 ” 收率平均提高 %，每年可产生 5 000 万元的直接经济效益 [16]。 胡大俊等开展了乙烯生产装置的优化操作研究。 由于严格地执行了操作调优，使裂 5 解炉的运行周期大大延长，裂解炉的开工率得到保证。 整个调优期间，没有因为异常烧焦问题而影响。 炉的正常运行。 而没有调优的裂解炉，一年多停车 21 天，造成较大损失 [17]。 李平等对 CBLⅡ 型乙烯裂解炉的先进控制进行了研究。 开发了裂解炉管平均 COT温度先进控制系统、裂解炉各组炉管出口温度平衡控制系统、总进料及总进料流量提 /降量 控制系统，并结合 DCS 的特点，设计了可靠的安全运行机制，确保系统的安全、平稳运行。 该系统已分别在 5 台裂解炉上实施应用，通过 “ 卡边 ” 操作，提高了目标产品的收率和装置的处理能力，降低了燃料消耗，延长了裂解炉运行周期，减轻了操作人员劳动强度，取得了显著的经济效益和社会效益 [18]。 此外，匡卓贤等对乙烯装置的在线优化技术进行了分析平均 COT 波动在 2℃ 以内，大大提高了企业年效益 [19]； 谢国学从乙烯原料油的平衡出发探讨了裂解炉的优化操作与配置问题 ，为解决乙烯原料供应紧张的问题 ,将乙烯原料进行多样化和重质化平衡 ， 为企业赢得了巨大的经济效益和社会效益 [20]；李铭新对烷烃裂解反应的最佳收率进行了研究 用极小值原则求解了烷烃裂解的最佳收率 [21]；袁丁等论述了工厂裂解原料的优化问题[21]。 但是，长期以来我国在乙烯生产过程先进控制和优化技术的研究上还是非常不够，在拥有自主知识产权的产品方面更是一片空白，这种情况应该引起我们的高度重视 [23]。 本文主要工作 本文主要是在 C的开发环境下对乙烯系统的人机交互部分进行设计和开发。 主要通过与数据库进行连接，实现对 优化 调度方案图形 显示，然后进行 调度 方案评价，根据评价 结果 修改方案， 实现人机互动， 最后进行相关 报表的打印。 因此，主要工作包括了如下几个方面： (1)阅读乙烯发展背景 、生产流程及乙烯生产管理的国内外研究现状程 等，了解已有的乙烯系统的整体框架和功能。 (2)通过对 C语言的学习，完成优化结果 、 方案评价和人机交互界面的设计，并且深入学习画图时和人机交互时需要用到的控件。 (3)通过对 Microsoft SQL Server 20xx R2 的学习，了解数据库的建立， 与 VS20xx 平台的 连接， 以及实现 读取数据，修改数据等 功能。 (4)在完成界面设计及数据库学习后，完成优化结果柱状图， 方案评价图 的绘制 以及人机交互功能。 同时实现打印报表功能。 6 (5)在对 C控件以及 Windows 窗体属性做深入研究之后，优化界面外观，使完成的界面尽 量 简洁美观。 7 第二章 系统开发工具介绍 乙烯生产调度人机交互系统设计与开发 是在 Microsoft Visual Studio 20xx 和Microsoft SQL Server 20xxR2 的环境下完成的。 本章主要就是对 C语言，以及 Microsoft Visual Studio 20xx 和 SQL20xxR2 的新建、连接以及在界面开 发 中的基本运用作简单的介绍。 开发语言 C 及开发平台 Visual Studio20xx C背景介绍 C是由 Microsoft 公司开发的一种新型的编程语言。 由于它是从 C 和 C++中派生出来的，因此具有 C++的功能；同时，由于是 Microsoft 公司的产品，他又像 Visual Basic一样简单。 对于 Web 开发而言， C像 Java 一样，同时具有 Delphi 和 Visual Basic 的一些优点。 Microsoft 宣称： C是开发 .NET 框架应用程序的最好的语言。 C是一种最新的、面向对象的编程语言。 它使得程序员可以快速地编写各种基于 Microsoft .NET 平台的应用程序， Microsoft .NET 提供了一系列的工具和服务来最大程度地开发利用计算与通讯领域。 正是由于 C面向对象的卓越设计，使它成为构建各类组件的理想之选 —— 无论是高级的商业对象还是系统级的应用程序。 使用简单的 C语言结构，这些组件可以方便的转化为 XML 网络服务，从而使它们可以由任何语言在任何操作系统上通过 Inter进行调用。 最重要的是 ， C使得 C++程序员可以高效的开发程序，而绝不损失 C/C++原有的强大的功能。 因为这种继承关系， C与 C/C++具有极大的相似性，熟悉类似语言的开发者可以很快的转向 C[24]。 C特点介绍 C是一种现代的、面向对象的语言，它结合了 C\C++和 Visual C++的强大功能，以及 Delphi 和 Visual Basic 的易用性。 C具有以下特点。 (1)简单  C在很多方面与 C/C++极其相似。 语句、表达式、操作符以及一些其他功能是直接来自 C/C++的。 同时为了语言简单，只是做了些简单的改进，它简化了 C/C++类、命名空间、方法重载和异常处理等方面的操作。  在 C中，没有 C使用指针，而采用了单元收集程序自动管理程序内存。 默认情况下，程序员工作在受管理的代码中。 8  C提供了一些实用类型，如 decimal 这个企业级运用开发带来了方便。 另外，还可以自定义类型。  C使用统一类型系统，如字符就是字符，不需要对 char， unsigned char， signed char等做出区分。 (2)面向对象  在 C中，不存在全局函数、变量或常量。 所有的东西都封装在类中，包括静态成员和非静态成员。 这使 C代码更加易读且减少潜 在的命名冲突。  在 C中，去掉了多重继承，通过利用多个接口隐式地实现多重继承。 (3)类型安全 C去掉了指针，这从根本上保证了程序的稳定性和类型安全，此外， C中保证类型安全的措施还有：  在 C中不允许使用为初始化的变量。 编译器负责将对象的成员变量清零，并将所有 动态分配的对象和数据都初始化为零，儿局部变量则由程序员自己负责初始化。  C会进行边界检查。 如果访问一个有 n 个元素的数组，则 C自动检查数组边界，不允许越界访问第 n+1 个元素。  C取消了不安全的类型转换。 不能把一个整形强制装换为一个引 用类型（如对象），而当向下转换时， C验证这种转换是正确的。 也就是说，派生类事实上是从向下装换的那个类派生出来的。 (4)版本控制 几乎所有的程序员都遇到过 “DLL地狱 ”，就是在同一台机器上安装了 DLL 相同的不同的应用程序版本。 有时，老版本的应用程序能够很好地和新版本的 DLL 在一起工作，但更多的时候他们会中断运行。 C从以下两个方面来解决这个问题。  内建语言支持。 C命名空间支持了版本，如在不同的命名空间中定义同名类不会引起名字的冲突，也就是说，如果命名空间 Namespace1 中定义了一个类 student， 那么在命名空间 Namspace2 中在定义一个 student 类不会引起冲突。  CLP 环境的支持。 CLP 提供并执行了（ sidebyside execution）功能，既允许同时运行同一类型的多个版本。 (5)兼容性  支持对 C 语言形式的 API 的交互。 动态链接库的任何入口点都是以 C 语言形式给出的，调用时需要使用 sysimport 属性声明函数的类型，指定自定义列集和返回信息。 9  支持对 C 语言形式的 API 的交互。 动态链接库的任何入口点都是以 C 语言形式给出的，调用时需要使用 lmport 属性声明函数的类型，指定自定 义列集和返回信息。  支持所有的 OLE 特性。 (6)灵活性  C是在托管和类型安全的环境下运行的。 但很多 API 函数都需要传递指针类型的数据， C为此提供了他它的灵活性。  C允许声明一些不安全的方法或类，从而使用指针、结构和静态数组。 这些方法和数组虽然是不安全的，但它们仍在托管环境中运行，不需要再安全代码和不安全代码之间进行设置。 创建 WinForm 程序 窗体也称窗口，是开发 Windows 桌面的应用程序的基础。 窗体通常是屏幕上显示出来的一个矩形区域，可以用来获取用户输入数据和向用户显示数据。 WinForm是 .NET开发平台中对 Windows Form的一种简称。 下面将通过具体的 Form类来说明 Visual C开发 WinForm程序的具体过程。 启动 Visual Studio 20xx，进入开始页，选择新建项目。 单击新建项目创建新项目。 选择 Windows 窗体应用程序。 名称，位置，解决方案名称用户可以进行修改。 单击确定按钮，将打开 Windows 窗体设计器，显示所创建项目的窗体 Form1，进入开发环境。 到现在为止，程序就完成了，单击运行就可以运行该程序了，也就是一个 WinForm窗体创建完毕。 Chart 控件介绍及 简单示例 (1)Chart 控件介绍 微软在自己的产品中对 C。