ZX-MIDP-IIA、IIIA型
多功能自動(dòng)化控制動(dòng)態(tài)仿真平臺
產(chǎn)品說明書?
一、前言
（一）背景資料
1.國務(wù)院關(guān)于《國務(wù)院關(guān)于推行終身職業(yè)技能培訓(xùn)制度的意見》【國發(fā)〔2018〕11號】文對勞動(dòng)者的終身職業(yè)技能培訓(xùn)作了詳細(xì)規(guī)劃和指導(dǎo)意見，11號文的頒布，進(jìn)一步明確了充分發(fā)揮企業(yè)、高職院校的主體作用，鼓勵(lì)支持社會力量參與的推行終身職業(yè)技能培訓(xùn)制度，大規(guī)模開展職業(yè)技能培訓(xùn)的基本原則，為在全社會范圍內(nèi)大力弘揚(yáng)和培育“工匠精神、質(zhì)量意識”，使勞動(dòng)者自覺主動(dòng)地踐行工匠精神提供了有力的政策性支持。
2.要推動(dòng)國家經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級和高質(zhì)量發(fā)展，使經(jīng)濟(jì)邁上中高端發(fā)展通道，提升技能型特別是高技能型人才的技能水平，使勞動(dòng)者的職業(yè)技術(shù)技能水平首先邁上中高端是關(guān)鍵，也是“中國制造2025”戰(zhàn)略推進(jìn)的迫切需要，
3.技術(shù)技能人才的技能素質(zhì)提升，依賴于對技術(shù)技能人才的職業(yè)技能培訓(xùn)水平和培訓(xùn)質(zhì)量的提高，需不斷創(chuàng)新技能培訓(xùn)內(nèi)容（如培訓(xùn)項(xiàng)目設(shè)置、培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)建立）和技能培訓(xùn)方式（如技能實(shí)訓(xùn)、技能大賽），其重要抓手體現(xiàn)在技能培訓(xùn)基礎(chǔ)平臺、實(shí)訓(xùn)基地、實(shí)訓(xùn)設(shè)施的建設(shè)上。唯有如此才能盡快培養(yǎng)出大批的匠人人才，以緩解技能人才特別是高技能人才短缺的結(jié)構(gòu)性矛盾，滿足當(dāng)前經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的需要
（二）多功能自動(dòng)化控制仿真平臺的研發(fā)意義
1.目前，在發(fā)電企業(yè)的員工培訓(xùn)工作中，只有少數(shù)幾個(gè)專業(yè)工種具備比較體系化、標(biāo)準(zhǔn)化的配套技能實(shí)訓(xùn)設(shè)施來滿足技能培訓(xùn)的需求，如機(jī)爐電集控運(yùn)行人員、脫硫運(yùn)行人員可以通過機(jī)組運(yùn)行仿真機(jī)和脫硫運(yùn)行仿真機(jī)進(jìn)行技能培訓(xùn)，而其它大部分專業(yè)工種，特別是檢修類專業(yè)工種的技能培訓(xùn)則不具備這種條件，仍然沿襲傳統(tǒng)的理論培訓(xùn)方法，這就嚴(yán)重制約了各專業(yè)崗位的整體技能水平的提升速度，為了使發(fā)電企業(yè)的各專業(yè)技能培訓(xùn)更具針對性和實(shí)效性，開發(fā)和應(yīng)用面向各專業(yè)工種的高質(zhì)量的技能實(shí)訓(xùn)設(shè)施成為一項(xiàng)勢在必行的工作。
2.多功能自動(dòng)化控制仿真平臺（Multifunction?& Integration?Automatic control?Dynamic?Simulation platform），包含兩種類型：ZX-MIDP-IIA、IIIA純物理動(dòng)態(tài)仿真型和ZX-MIDP-IV全數(shù)字虛擬仿真型。其中ZX-MIDP-IIA、IIIA型主要是針對發(fā)電企業(yè)熱工檢修和維護(hù)專業(yè)開發(fā)的純物理動(dòng)態(tài)仿真型技能實(shí)訓(xùn)平臺，該仿真平臺利用物理動(dòng)態(tài)仿真的手段，將生產(chǎn)工藝系統(tǒng)、儀表和控制設(shè)備集成在一個(gè)平臺上，通過搭載PLC、DCS等控制系統(tǒng)，構(gòu)成一套完整的、一體化的、動(dòng)態(tài)的熱工技能實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，在該實(shí)訓(xùn)平臺能夠?qū)崿F(xiàn)對熱工檢修和維護(hù)專業(yè)人員從儀表及控制設(shè)備的檢驗(yàn)、調(diào)試、調(diào)校、拆裝、檢修到控制系統(tǒng)的組態(tài)、調(diào)試、投用等全方位的技能實(shí)訓(xùn)，而ZX-MIDP-IV全數(shù)字虛擬仿真型則是利用數(shù)學(xué)模型和VR技術(shù)實(shí)現(xiàn)的虛擬現(xiàn)實(shí)場景，來完成以上技能實(shí)訓(xùn)內(nèi)容，使培訓(xùn)手段和內(nèi)容更加靈活多變。
（三）多功能自動(dòng)化控制仿真平臺的作用與應(yīng)用領(lǐng)域
多功能自動(dòng)化控制仿真平臺（Multifunction?& Integration?Automatic control?Dynamic?Simulation platform），雖是針對發(fā)電企業(yè)熱工檢修和維護(hù)專業(yè)開發(fā)的技能實(shí)訓(xùn)平臺，同時(shí)也是一種通用的自動(dòng)化控制仿真平臺。它不僅適用于發(fā)電企業(yè)從事熱工自動(dòng)化工作的專業(yè)人員，也適用于科研院所、大中專院校、工礦企業(yè)等從事自動(dòng)化控制工作和研究的專業(yè)人員，可作為廣大的自動(dòng)化控制專業(yè)人員從事本專業(yè)的科學(xué)研究、試驗(yàn)求證、技能培訓(xùn)、技能鑒定、技術(shù)比武等工作中的實(shí)訓(xùn)實(shí)操設(shè)備使用
二、多功能自動(dòng)化控制仿真平臺系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)體系
多功能自動(dòng)化控制仿真平臺系統(tǒng)研發(fā)方向有兩種思路：其一通過動(dòng)態(tài)物理模型實(shí)現(xiàn)的純物理動(dòng)態(tài)仿真型，其二通過計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)模型+VR技術(shù)實(shí)現(xiàn)的全數(shù)字虛擬仿真型。
ZX-MIDP-IIA、IIIA型多功能自動(dòng)化控制仿真平臺是一種純物理動(dòng)態(tài)仿真型的專用于控制系統(tǒng)仿真的平臺設(shè)備，它通過搭載I/O控制柜、控制系統(tǒng)切換柜（根據(jù)配置需要可選）、PLC和DCS控制系統(tǒng)（可配置多套不同系統(tǒng)）組成一套可用于自動(dòng)化系統(tǒng)技能實(shí)訓(xùn)、科學(xué)研究的完整的多功能自動(dòng)化控制仿真系統(tǒng)。
1.?ZX-MIDP-IIA、IIIA型多功能自動(dòng)化控制仿真平臺：作為DCS、PLC控制系統(tǒng)的控制對象，主要為DCS、PLC控制系統(tǒng)提供現(xiàn)場動(dòng)態(tài)的被控參數(shù)，能在線實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)DCS、PLC控制系統(tǒng)的控制組態(tài)和調(diào)試。它與DCS、PLC的信號傳輸通過I/O控制柜實(shí)現(xiàn)
2.I/O控制柜：實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備的控制操作及控制對象與DCS、PLC之間的I/O信號交換
3.控制系統(tǒng)切換柜：當(dāng)仿真系統(tǒng)擁有多套不同類型的控制系統(tǒng)時(shí)，為避免各控制系統(tǒng)I/O信號之間的相互沖突，可通過控制系統(tǒng)切換柜實(shí)現(xiàn)不同控制系統(tǒng)與仿真對象之間的I/O信號快速切換。（該控制柜為可選項(xiàng)，視控制系統(tǒng)的配置而定）
4.PLC、DCS控制系統(tǒng)：由真實(shí)的DCS、PLC或其它控制系統(tǒng)構(gòu)成，通過與ZX-MIDP-IIA、IIIA型多功能自動(dòng)化控制仿真平臺構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對控制系統(tǒng)的組態(tài)與動(dòng)態(tài)調(diào)試。
ZX-MIDP-IV多功能自動(dòng)化控制虛擬仿真平臺是一種全數(shù)字虛擬仿真型的自動(dòng)化控制系統(tǒng)仿真平臺設(shè)備，它通過搭載I/O擴(kuò)展柜或網(wǎng)路、真實(shí)的PLC\DCS控制系統(tǒng)或虛擬DPU、VR系統(tǒng)構(gòu)成一套完整的可用于自動(dòng)化系統(tǒng)技能實(shí)訓(xùn)、科學(xué)研究的多功能自動(dòng)化控制仿真系統(tǒng)。
1.ZX-MIDP-IV多功能自動(dòng)化控制虛擬仿真平臺：作為PLC、DCS、虛擬DPU、VR系統(tǒng)的控制對象，其對象數(shù)據(jù)通過數(shù)學(xué)模型實(shí)現(xiàn)，對象環(huán)境可變可組態(tài)，為PLC、DCS、虛擬DPU的控制組態(tài)和調(diào)試提供在線實(shí)時(shí)控制的參數(shù)，為VR系統(tǒng)提供動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)模型。
2.虛擬對象模型系統(tǒng)與PLC、DCS的接口系統(tǒng)
ZX-MIDP-IV多功能自動(dòng)化控制虛擬仿真平臺提供三種與PLC、DCS系統(tǒng)的接口
（1）I/O擴(kuò)展柜：提供PLC、DCS系統(tǒng)與虛擬對象的硬I/O連接
（2）OPC接口： 提供PLC、DCS系統(tǒng)與虛擬對象的OPC方式傳輸數(shù)據(jù)
（3）TCP/IP網(wǎng)路接口：提供DCS系統(tǒng)的虛擬DPU與虛擬對象的網(wǎng)路方式傳輸數(shù)據(jù)
3.VR接口
通過VR接口實(shí)現(xiàn)控制對象數(shù)學(xué)模型庫的數(shù)據(jù)與VR系統(tǒng)的雙向數(shù)據(jù)交換，保證開發(fā)的各種VR應(yīng)用系統(tǒng)（如檢修、技能培訓(xùn)課件等）的操作和運(yùn)行能夠?qū)崟r(shí)動(dòng)態(tài)
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（三）、兩種結(jié)構(gòu)類型比較
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??????????????????規(guī)格型號
技術(shù)參數(shù)
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ZX-MIDP-IIA、IIIA物理動(dòng)態(tài)仿真型
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ZX-MIDP-IV全數(shù)字虛擬仿真型
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1
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對象模型形式比較
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純物理仿真對象，固定對象不可組態(tài)，對象系統(tǒng)單調(diào)簡單
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計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)模型，對象可變可組態(tài)，可組態(tài)形成多種對象系統(tǒng)
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2
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直觀性比較
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真實(shí)的現(xiàn)場設(shè)備和系統(tǒng)，直觀性強(qiáng)
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虛擬的現(xiàn)場設(shè)備和系統(tǒng)，逼真度高，直觀性不足
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3
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結(jié)構(gòu)外觀、體積重量比較
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框架式結(jié)構(gòu)，體積大、笨重，不便于搬運(yùn)和移動(dòng)
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體積重量輕巧，攜帶方便
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4
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維護(hù)性比較
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硬件設(shè)備多而復(fù)雜，設(shè)備故障點(diǎn)多且易損壞，維護(hù)繁瑣、工作量大
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以軟件仿真為主，硬件設(shè)備簡單，基本免維護(hù)
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5
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VR技術(shù)應(yīng)用
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無VR技術(shù)應(yīng)用，技能培訓(xùn)和操作課件需通過其它形式表現(xiàn)
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嵌入VR技術(shù)應(yīng)用，可將實(shí)際檢修工作和技能培訓(xùn)內(nèi)容通過虛擬現(xiàn)實(shí)展示和操作，且內(nèi)容可擴(kuò)展
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三、ZX-MIDP-IIA、IIIA型多功能自動(dòng)化控制仿真平臺的結(jié)構(gòu)
ZX-MIDP-IIA、IIIA型多功能自動(dòng)化控制仿真平臺主要由加強(qiáng)型可移動(dòng)底座、儲水箱、水泵（工頻泵+變頻泵）、玻璃水箱、帶溫控回路的立式水箱、智能水位和壓力變送器、電磁閥、流量計(jì)、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥、I/O控制柜等組成，能實(shí)現(xiàn)多種水位控制系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)的控制對象組合。
1.產(chǎn)品效果圖
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2.產(chǎn)品實(shí)物圖
四、ZX-MIDP-IIA、IIIA型多功能自動(dòng)化控制仿真平臺的工藝流程
儲水箱工業(yè)水經(jīng)工頻、變頻兩路給水泵向電加熱爐和上下水箱供水，工頻泵供水由E59工頻泵、DVT109電動(dòng)調(diào)節(jié)閥
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五、ZX-MIDP-IIA、IIIA型多功能自動(dòng)化控制仿真平臺主要技術(shù)參數(shù)
底座框架尺寸：1800*1800*800
工頻泵：工作電壓AC380，功率：0.55KW，電機(jī)轉(zhuǎn)速2800rpm，工作電壓AC380V，流量30L/min，揚(yáng)程10m.H2O
變頻泵：工作電壓AC380，功率：0.55KW，電機(jī)轉(zhuǎn)速2800rpm，工作電壓AC380V，流量30L/min，揚(yáng)程10m.H2O
主要元器件參數(shù)：工頻泵、變頻泵選用德國威樂磁力泵，功率0.3~0.5KW，電機(jī)轉(zhuǎn)速2800rpm，工作電壓AC380V，流量30L/min，揚(yáng)程10m.H2O，變送器選用國產(chǎn)智能變送器、電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)選用德國 REGADA，氣動(dòng)定位器選用ABB智能定位器，電磁閥選用ASCIO，流量計(jì)選用國產(chǎn)電磁流量計(jì)，內(nèi)外膽溫控水箱（帶可控硅電加熱功率控制系統(tǒng)，可調(diào)范圍0~10KW），主要給水管路為DN25不銹鋼管
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六、ZX-MIDP-IIA、IIIA型多功能自動(dòng)化控制仿真平臺可實(shí)現(xiàn)的技能培訓(xùn)項(xiàng)目
通過搭載不同的控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)
七、配套實(shí)訓(xùn)資料
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八、規(guī)格與選型（選型與成套）
Zx規(guī)格型號
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序號
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名稱
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規(guī)格型號
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描述
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備注
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多功能自動(dòng)化控制仿真平臺
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可選配I型I/O控制柜，可選切換柜
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由于搭載DCS，所以要合理選擇DCS產(chǎn)品，并考慮與ZX的成套和整體系統(tǒng)的聯(lián)調(diào)
產(chǎn)品與系統(tǒng)研發(fā)
