【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 6]。 乙烯生產(chǎn)流程如圖 。 裂 解 急 冷 壓 縮 堿 洗 分 子 篩 干 燥 冷 箱脫 乙 烷脫 甲 烷 脫 乙 炔 乙 烯 精 餾脫 丙 烷脫 丁 烷脫 丙 炔 、 脫 二 丙 炔 丙 烯 精 餾原 料蒸 汽氫 氣 乙 烯乙 烷碳 四 餾 分碳 五 以 上 餾 分丙 烯碳 三 液 化 氣氫 氣 圖 乙烯生產(chǎn)流程 乙烯生產(chǎn) 調(diào)度管理 雖然我國(guó)乙烯工業(yè)發(fā)展很快，但是與國(guó)外先進(jìn)水平存在一定差距 。一方面由于生產(chǎn)技術(shù)落后于國(guó)外；另一方面生產(chǎn)管理水平 有限。 80 年代起，乙烯工廠均逐步用集散控制系統(tǒng) （ DCS） 取代了傳統(tǒng)的電動(dòng)儀表，顯著提高了自動(dòng)化水平 [7]。但 DCS 在實(shí)際生產(chǎn)中并未充分發(fā)揮 其功能 ，只是改善了穩(wěn)定性 和可靠性，大部份應(yīng)得效益并未得到。為進(jìn)一步挖掘生產(chǎn)潛力，追求更好的控制性能，基于模型的控制算法 （ 即先進(jìn)控制 ） 和基于嚴(yán)格模擬的優(yōu)化 技術(shù)成為研究熱點(diǎn) [8]。目前，國(guó)外超過半數(shù)的乙烯生產(chǎn)廠家應(yīng)用了該技術(shù)，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。先進(jìn)控制和優(yōu)化系統(tǒng)通過嚴(yán)格遵守裝置的各種約束，來提高控制水平、優(yōu)化生產(chǎn)操作，最終提高生產(chǎn)效率。將其應(yīng)用于生產(chǎn)過程中可提高操作平穩(wěn)性、產(chǎn)品質(zhì)量合格率、提高目的產(chǎn)品收率和裝置處理能力、優(yōu)化產(chǎn)品分布、節(jié)能降耗、延長(zhǎng)開工周期，從而提高裝置效益如何應(yīng)用先進(jìn)控制與優(yōu)化技術(shù)指導(dǎo)生產(chǎn)已成為當(dāng)今我國(guó)乙烯生產(chǎn)企業(yè)的一個(gè)迫切需求 [9]。我國(guó)的多家乙烯廠已引進(jìn)了國(guó)外的先進(jìn)控制和優(yōu)化軟件，但由于各種原因，許多技術(shù) （ 如裂解爐裂解深度實(shí)時(shí)控制等 ） 至今不能投用，且國(guó)外技術(shù)和軟件的高昂費(fèi)用也制約了它的推 4 廣應(yīng)用。近年來，國(guó)內(nèi)也在乙烯裝置優(yōu)化操作方面進(jìn)行了大量的工作，不過大都集中在平穩(wěn)操作以及儀表控制水平的提高等方面 [10]。 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 國(guó)外從 二十世紀(jì)六十年代 年至今，對(duì)乙烯生產(chǎn)過程的先進(jìn)控技術(shù)進(jìn)行了大量的理論上 和應(yīng)用 上的 研究。 Tjoa 等 基于混合整數(shù)非線性規(guī)劃方法 (NINLP)對(duì) 乙烯廠計(jì)劃調(diào)度和全廠優(yōu)化問題 進(jìn)行了研究 [11]。 Warren Huang 研究了 石腦油裂解爐的優(yōu)化操作 問題 [12]；Apostolos 介紹了 1994 年在美國(guó)德州畢蒙特的 Mobil 化學(xué)公司乙烯裝置中實(shí)施的一種新型閉環(huán)穩(wěn)態(tài)實(shí)時(shí)優(yōu)化系統(tǒng) (CTRTO)的情況 。 據(jù)介紹， 1996 年該技術(shù)使得 Mobil 乙烯裝置在計(jì)算機(jī)控制應(yīng)用水平上在北美所羅門聯(lián)合烯烴裝置中位居第一，同年該裝置在計(jì)算機(jī)控制應(yīng)用水平上位居世界第二 [13]。 先進(jìn)過程控制 (APC)技術(shù)在乙烯生產(chǎn)過程中用得最成功的是當(dāng)屬動(dòng)態(tài)矩陣控 (DMC)法，代表產(chǎn)品是 AspenTech 公司的 DMCPlus。據(jù)報(bào)道，至 1997 年底，全世界已實(shí)施的乙烯工廠 APC 項(xiàng)目中，采用 DMCPlus 的占 70%以上。 DMCPlus 主要包括預(yù)估模塊、線性規(guī)劃模塊和動(dòng)態(tài) 控制模塊 [7]。 原 Setpoint 公司開發(fā)了烯烴裝置計(jì)算機(jī)優(yōu)化控制系統(tǒng)，采用了穩(wěn)定化控制、約束控制、局部?jī)?yōu)化控制和整體優(yōu)化控制的四級(jí)遞階控制策略，并在實(shí)際應(yīng)用中取得了很好的效果。據(jù)該公司稱，采用這種優(yōu)化控制軟件包，在相同的烴進(jìn)料下，可提高乙烯產(chǎn)量3%5%，降低能耗 10%15%，且在較高的裂解深度下裂解爐的運(yùn)行時(shí)間可延長(zhǎng) 30%[14]。 另外， ABB Simcon 公司也開發(fā)了烯烴工廠模擬和優(yōu)化軟件包 OPSO(Olefins Plant Simulation and Optimization)，已在多套乙 烯裝置上成功應(yīng)用。目前，在線閉環(huán)實(shí)時(shí)優(yōu)化技術(shù)在乙烯生產(chǎn)過程的優(yōu)化中得到了廣泛的應(yīng)用，其典型產(chǎn)品是 AspenTech 公司的 RT OPT 軟件，其實(shí)質(zhì)是穩(wěn)態(tài)流程模擬與優(yōu)化，但這種實(shí)時(shí)優(yōu)化計(jì)算是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)為輸入，并要在 1~2h 之內(nèi)算出結(jié)果 [15]。 在國(guó)內(nèi)， 王振雷等 對(duì) 大型工業(yè)裂解爐優(yōu)化問題 進(jìn)行了研究 。實(shí)施裂解爐先進(jìn)控制后，極大穩(wěn)定了裂解爐的操作 裂解爐平均爐管出口溫度波動(dòng)范圍保持在 177。1 ℃ 之內(nèi)，各組爐管間出口溫度偏差不大于 1 ℃ ，裂解爐生產(chǎn)負(fù)荷波動(dòng)幅度不大于 %； 實(shí)施裂解爐裂解深度后，使裂解爐出口丙烯和乙 烯濃度的在線估計(jì)誤差小于 3%，裂解爐的 “ 雙烯 ” 收率平均提高 %，每年可產(chǎn)生 5 000 萬(wàn)元的直接經(jīng)濟(jì)效益 [16]。 胡大俊等開展了乙烯生產(chǎn)裝置的優(yōu)化操作研究。由于嚴(yán)格地執(zhí)行了操作調(diào)優(yōu)，使裂 5 解爐的運(yùn)行周期大大延長(zhǎng)，裂解爐的開工率得到保證。整個(gè)調(diào)優(yōu)期間，沒有因?yàn)楫惓箚栴}而影響。爐的正常運(yùn)行。而沒有調(diào)優(yōu)的裂解爐，一年多停車 21 天，造成較大損失 [17]。 李平等對(duì) CBLⅡ 型乙烯裂解爐的先進(jìn)控制進(jìn)行了研究。開發(fā)了裂解爐管平均 COT溫度先進(jìn)控制系統(tǒng)、裂解爐各組爐管出口溫度平衡控制系統(tǒng)、總進(jìn)料及總進(jìn)料流量提 /降量 控制系統(tǒng)，并結(jié)合 DCS 的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了可靠的安全運(yùn)行機(jī)制，確保系統(tǒng)的安全、平穩(wěn)運(yùn)行。該系統(tǒng)已分別在 5 臺(tái)裂解爐上實(shí)施應(yīng)用，通過 “ 卡邊 ” 操作，提高了目標(biāo)產(chǎn)品的收率和裝置的處理能力，降低了燃料消耗，延長(zhǎng)了裂解爐運(yùn)行周期，減輕了操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益 [18]。 此外，匡卓賢等對(duì)乙烯裝置的在線優(yōu)化技術(shù)進(jìn)行了分析平均 COT 波動(dòng)在 2℃ 以內(nèi)，大大提高了企業(yè)年效益 [19]； 謝國(guó)學(xué)從乙烯原料油的平衡出發(fā)探討了裂解爐的優(yōu)化操作與配置問題 ，為解決乙烯原料供應(yīng)緊張的問題 ,將乙烯原料進(jìn)行多樣化和重質(zhì)化平衡 ， 為企業(yè)贏得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益 [20]；李銘新對(duì)烷烴裂解反應(yīng)的最佳收率進(jìn)行了研究 用極小值原則求解了烷烴裂解的最佳收率 [21]；袁丁等論述了工廠裂解原料的優(yōu)化問題[21]。 但是，長(zhǎng)期以來我國(guó)在乙烯生產(chǎn)過程先進(jìn)控制和優(yōu)化技術(shù)的研究上還是非常不夠，在擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品方面更是一片空白，這種情況應(yīng)該引起我們的高度重視 [23] 。 本文主要工作 本文主要是在 C的開發(fā)環(huán)境下對(duì)乙烯系統(tǒng)的人機(jī)交互部分進(jìn)行設(shè)計(jì)和開發(fā)。主要通過與數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)對(duì) 優(yōu)化 調(diào)度方案圖形 顯示，然后進(jìn)行 調(diào)度 方案評(píng)價(jià)，根據(jù)評(píng)價(jià) 結(jié)果 修改方案， 實(shí)現(xiàn)人機(jī)互動(dòng)， 最后進(jìn)行相關(guān) 報(bào)表的打印。因此，主要工作包括了如下幾個(gè)方面： (1)閱讀乙烯發(fā)展背景 、生產(chǎn)流程及乙烯生產(chǎn)管理的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀程 等，了解已有的乙烯系統(tǒng)的整體框架和功能。 (2)通過對(duì) C語(yǔ)言的學(xué)習(xí)，完成優(yōu)化結(jié)果 、 方案評(píng)價(jià)和人機(jī)交互界面的設(shè)計(jì)，并且深入學(xué)習(xí)畫圖時(shí)和人機(jī)交互時(shí)需要用到的控件。 (3)通過對(duì) Microsoft SQL Server 20xx R2 的學(xué)習(xí)，了解數(shù)據(jù)庫(kù)的建立， 與 VS20xx 平臺(tái)的 連接， 以及實(shí)現(xiàn) 讀取數(shù)據(jù)，修改數(shù)據(jù)等 功能 。 (4)在完成界面設(shè)計(jì)及數(shù)據(jù)庫(kù)學(xué)習(xí)后，完成優(yōu)化結(jié)果柱狀圖， 方案評(píng)價(jià)圖 的繪制 以及人機(jī)交互功能。同時(shí)實(shí)現(xiàn)打印報(bào)表功能。 6 (5)在對(duì) C控件以及 Windows 窗體屬性做深入研究之后，優(yōu)化界面外觀，使完成的界面盡 量 簡(jiǎn)潔美觀。 7 第二章 系統(tǒng)開發(fā)工具介紹 乙烯生產(chǎn)調(diào)度人機(jī)交互系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā) 是在 Microsoft Visual Studio 20xx 和Microsoft SQL Server 20xxR2 的環(huán)境下完成的。本章主要就是對(duì) C語(yǔ)言，以及 Microsoft Visual Studio 20xx 和 SQL20xxR2 的新建、連接以及在界面開 發(fā) 中的基本運(yùn)用作簡(jiǎn)單的介紹。 開發(fā)語(yǔ)言 C 及開發(fā)平臺(tái) Visual Studio20xx C背景介紹 C是由 Microsoft 公司開發(fā)的一種新型的編程語(yǔ)言。由于它是從 C 和 C++中派生出來的，因此具有 C++的功能；同時(shí)，由于是 Microsoft 公司的產(chǎn)品，他又像 Visual Basic一樣簡(jiǎn)單。對(duì)于 Web 開發(fā)而言， C像 Java 一樣，同時(shí)具有 Delphi 和 Visual Basic 的一些優(yōu)點(diǎn)。 Microsoft 宣稱： C是開發(fā) .NET 框架應(yīng)用程序的最好的語(yǔ)言。 C是一種最新的、面向?qū)ο蟮木幊陶Z(yǔ)言。它使得程序員可以快速地編寫各種基于 Microsoft .NET 平臺(tái)的應(yīng)用程序， Microsoft .NET 提供了一系列的工具和服務(wù)來最大程度地開發(fā)利用計(jì)算與通訊領(lǐng)域。正是由于 C面向?qū)ο蟮淖吭皆O(shè)計(jì)，使它成為構(gòu)建各類組件的理想之選 —— 無(wú)論是高級(jí)的商業(yè)對(duì)象還是系統(tǒng)級(jí)的應(yīng)用程序。使用簡(jiǎn)單的 C語(yǔ)言結(jié)構(gòu)，這些組件可以方便的轉(zhuǎn)化為 XML 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，從而使它們可以由任何語(yǔ)言在任何操作系統(tǒng)上通過 Inter進(jìn)行調(diào)用。最重要的是 ， C使得 C++程序員可以高效的開發(fā)程序，而絕不損失 C/C++原有的強(qiáng)大的功能。因?yàn)檫@種繼承關(guān)系， C與 C/C++具有極大的相似性，熟悉類似語(yǔ)言的開發(fā)者可以很快的轉(zhuǎn)向 C[24]。 C特點(diǎn)介紹 C是一種現(xiàn)代的、面向?qū)ο蟮恼Z(yǔ)言，它結(jié)合了 C\C++和 Visual C++的強(qiáng)大功能，以及 Delphi 和 Visual Basic 的易用性。 C具有以下特點(diǎn)。 (1)簡(jiǎn)單 ? C在很多方面與 C/C++極其相似。語(yǔ)句、表達(dá)式、操作符以及一些其他功能是直接來自 C/C++的。同時(shí)為了語(yǔ)言簡(jiǎn)單，只是做了些簡(jiǎn)單的改進(jìn)，它簡(jiǎn)化了 C/C++類、命名空間、方法重載和異常處理等方面的操作。 ? 在 C中，沒有 C使用指針，而采用了單元收集程序自動(dòng)管理程序內(nèi)存。默認(rèn)情況下，程序員工作在受管理的代碼中。 8 ? C提供了一些實(shí)用類型，如 decimal 這個(gè)企業(yè)級(jí)運(yùn)用開發(fā)帶來了方便。另外，還可以自定義類型。 ? C使用統(tǒng)一類型系統(tǒng)，如字符就是字符，不需要對(duì) char， unsigned char， signed char等做出區(qū)分。 (2)面向?qū)ο? ? 在 C中，不存在全局函數(shù)、變量或常量。所有的東西都封裝在類中，包括靜態(tài)成員和非靜態(tài)成員。這使 C代碼更加易讀且減少潛 在的命名沖突。 ? 在 C中，去掉了多重繼承，通過利用多個(gè)接口隱式地實(shí)現(xiàn)多重繼承。 (3)類型安全 C去掉了指針，這從根本上保證了程序的穩(wěn)定性和類型安全，此外， C中保證類型安全的措施還有： ? 在 C中不允許使用為初始化的變量。編譯器負(fù)責(zé)將對(duì)象的成員變量清零，并將所有 動(dòng)態(tài)分配的對(duì)象和數(shù)據(jù)都初始化為零，兒局部變量則由程序員自己負(fù)責(zé)初始化。 ? C會(huì)進(jìn)行邊界檢查。如果訪問一個(gè)有 n 個(gè)元素的數(shù)組，則 C自動(dòng)檢查數(shù)組邊界，不允許越界訪問第 n+1 個(gè)元素。 ? C取消了不安全的類型轉(zhuǎn)換。不能把一個(gè)整形強(qiáng)制裝換為一個(gè)引 用類型（如對(duì)象），而當(dāng)向下轉(zhuǎn)換時(shí)， C驗(yàn)證這種轉(zhuǎn)換是正確的。也就是說，派生類事實(shí)上是從向下裝換的那個(gè)類派生出來的。 (4)版本控制 幾乎所有的程序員都遇到過 “DLL地獄 ”，就是在同一臺(tái)機(jī)器上安裝了 DLL 相同的不同的應(yīng)用程序版本。有時(shí)，老版本的應(yīng)用程序能夠很好地和新版本的 DLL 在一起工作，但更多的時(shí)候他們會(huì)中斷運(yùn)行。 C從以下兩個(gè)方面來解決這個(gè)問題。 ? 內(nèi)建語(yǔ)言支持。 C命名空間支持了版本，如在不同的命名空間中定義同名類不會(huì)引起名字的沖突，也就是說，如果命名空間 Namespace1 中定義了一個(gè)類 student， 那么在命名空間 Namspace2 中在定義一個(gè) student 類不會(huì)引起沖突。 ? CLP 環(huán)境的支持。 CLP 提供并執(zhí)行了（ sidebyside execution）功能，既允許同時(shí)運(yùn)行同一類型的多個(gè)版本。 (5)兼容性 ? 支持對(duì) C 語(yǔ)言形式的 API 的交互。動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)的任何入口點(diǎn)都是以 C 語(yǔ)言形式給出的，調(diào)用時(shí)需要使用 sysimport 屬性聲明函數(shù)的類型，指定自定義列集和返回信息。 9 ? 支持對(duì) C 語(yǔ)言形式的 API 的交互。動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)的任何入口點(diǎn)都是以 C 語(yǔ)言形式給出的，調(diào)用時(shí)需要使用 lmport 屬性聲明函數(shù)的類型，指定自定 義列集和返回信息。 ? 支持所有的 OLE 特性。 (6)靈活性 ? C是在托管和類型安全的環(huán)境下運(yùn)行的。但很多 API 函數(shù)都需要傳遞指針類型的數(shù)據(jù)， C為此提供了他它的靈活性。 ? C允許聲明一些不安全的方法或類，從而使用指針、結(jié)構(gòu)和靜態(tài)數(shù)組。這些方法和數(shù)組雖然是不安全的，但它們?nèi)栽谕泄墉h(huán)境中運(yùn)行，不需要再安全代碼和不安全代碼之間進(jìn)行設(shè)置。 創(chuàng)建 WinForm 程序 窗體也稱窗口，是開發(fā) Windows 桌面的應(yīng)用程序的基礎(chǔ)。窗體通常是屏幕上顯示出來的一個(gè)矩形區(qū)域，可以用來獲取用戶輸入數(shù)據(jù)和向用戶顯示數(shù)據(jù)。 WinForm是 .NET開發(fā)平臺(tái)中對(duì) Windows Form的一種簡(jiǎn)稱。下面將通過具體的 Form類來說明 Visual C開發(fā) WinForm程序的具體過程。啟動(dòng) Visual Studio 20xx，進(jìn)入開始頁(yè)，選擇新建項(xiàng)目。單擊新建項(xiàng)目創(chuàng)建新項(xiàng)目。選擇 Windows 窗體應(yīng)用程序 。 名稱，位置，解決方案名稱用戶可以進(jìn)行修改。單擊確定按鈕，將打開 Windows 窗體設(shè)計(jì)器，顯示所創(chuàng)建項(xiàng)目的窗體 Form1，進(jìn)入開發(fā)環(huán)境。到現(xiàn)在為止，程序就完成了，單擊運(yùn)行就可以運(yùn)行該程序了，也就是一個(gè) WinForm窗體創(chuàng)建完畢。 Chart 控件介紹及 簡(jiǎn)單示例 (1)Chart 控件介紹 微軟在自己的產(chǎn)品中對(duì) C