用vb开发智能型化工操作演示课件

文章编号10092439200101004103用VB开发智能型化工操作演示课件陈一鸣邵阳高等专科学校化学工程系,湖南邵阳422001摘要介绍了用VB语言开发的智能型化工操作演示课件的组成、内容和操作特点。该软件界面友好、操作简便、智能程度高,对教师用于教学和学生用于自学都很受欢迎。关键词计算机辅助教学化工操作课件中图分类号TQ0159文献标识码B传统的化工操作教具,使用挂图或模型,它们都不会动,是“死”的带学生到化工装置现场实习,学生也总是反应设备的内部情况看不见加之现代工厂生产大型化,岗位责任制相当严,工厂师傅要求学生实习时当“君子”,只动口不动手,学生几乎没有操作的机会,处理故障的机会就更少了。在校内实习基地允许学生动手操作,但是内容是有限的。为了解决这一系列问题,我们用VB研究开发了智能型的化工操作演示课件,它使“死”的模型变成了“活”的,看不见的变成了看得见的,学生不光可以动口,也可以动手,操作内容延伸到各种工艺过程。而且,课件的智能度高,不需要培训、说明资料之类,只要懂得打开电脑文件的人就可以运行。经过在化工原理化学反应工程等课程中的实际教学演示,获得了教师和学生的极佳评价。印证了CAI方法是实现教学改革的重要手段,用计算机开发多媒体教学演示软件是对传统教学教具的一次深刻的革命。1课件构成11工具软件VBVISIALBASIC作为以BASIC语言为基础发展起来的可视化语言,近年来发展很快,其特点是易于掌握,没有很复杂的程序语言要求。自VB50之后,编程界面对中文读者已相当友好,编程向导、代码提示、属性说明、帮助文件十分完备,对于具有一般计算机能力的读者均能很快掌握面向对象的编程语言,很容易制作图形界面、设置控件、输入文字、图片、运行动画等,建立系统方便与数据库及外接程序联接容易容许在设计过程中进行调试、修改,完成后可迅速生成EXE文件。12界面设计本课件每一化工操作单元或工艺过程的工作界面均由几个窗体FORM组成,如开始窗体、运行窗体等。在父窗体中还可以显示子窗体。显示哪个窗体由控制程序决定。而每个窗体中包含有若干个图形框PICTURE,一般图形框是作为容器使用,例如,开始窗体中含有封面页、说明页、参数设置页等,而运行窗体中有安装页、记录页、图象页等,它们都具有各自的功能,因此宜采用不同的图形框。窗体和图形框内的按钮等控件建立起了系统内部和系统与外部的联系。13课件内容课件由化工操作单元或工艺过程组成。以填料塔操作单元为例,运行窗体组成为总体装置气、液进出口管道、塔、填料等控制部分通过气、液进口阀控制进塔气、液流量,调整液气比。仪表部分通过孔板流量计、转子流量计显示气、液相流量取样部分通过塔底取样管用烧杯采液样,塔底取样管用气球采取气样分析部分显示样品送分析过程记录部分在单独的表格中记录流量、压力、组成、温度等操作数据图象部分在单独的坐标系中画出操作过程中各种参数的变化和数据整理结果。2系统资源使用资源的主要方式有资源文件、外接数据库和模块。收稿日期2000091042邵阳高等专科学校学报第14卷21资源文件RES在工程中添入资源文件,贮存系统所用的字符和位图,供各工程程序使用。使用资源文件,可以使不同的操作单元使用相同的资源,简缩程序长度,也利于版本升级时的修改。制作资源文件时,3RC文件可用VC或WINDOWS记事本完成,3RES文件由VB自带的RCEXE文件编译。显示可用VB函数LOADRESID来完成。22数据库使用数据库能够极大地扩展程序的使用范围。例如离心泵的类型型号有上百种,每种泵都有自己的允许吸上真空度或气蚀余量及性能曲线,在程序中联接包含这些参数的数据库,可以应用同一套装置反映不同类型泵的运行情况。同样,填料塔所用的填料种类也相当多,各种填料也有不同的比表面、填料因子等参数反应器中发生的反应也有相当多的种类,各种反应都有不同的物性数据、反应速率等,采用数据库,避免了许多的重复工作。VB具有数据库联接控件DATA以及数据绑定控件TEXT等。23模块BAS模块是存放数学模型和求解数学模型的最佳地点。模块中不容许放置控件,但是可以放入函数FUNC2TION和过程SUB,供各窗体模块调用。例如在求解CSTR反应器稳态热操作点时,组合物料衡算式、热量衡算式、反应速率式、动量衡算式和参数计算式构成数学模型,这是一个较复杂的含数个微分方程的方程组,可以用搜索法来求解,求解过程中用到解微分方程的龙格库塔RUNGEKUTTA等方法,这些方程式及解答方程式都应当放在独立的模块中,它可以使窗体模块程序简洁,能完成自己“专有”的职责。3显示技术31背景画面使用位图和图形方法都可以绘制图形背景。我们采用了图形方法。用PSET、LINE、CIRCLE方法绘制背景,有以下优点重画时坐标准确,不发生闪烁现象很容易实现局部重画,对改动背景和绘制局部动画十分有利在设计阶段和运行阶段都能依据坐标准确地在背景前绘制前景文件体积小于位图。缺点是设计阶段看不到画面,必须运行才能显示增加了设计时绘图的工作量。背景可以在窗体或图形框内绘出。在绘制前必须设定坐标,设置坐标可以使用SCALE属性。一般说来,宜于将主要设备的中心设为坐标的原点。原点的设定对其它附属设施的定位和将来动画的绘制是十分重要的。例如对吸收塔操作系统,原点定在吸收塔的中心,以它为基准,绘出了吸收塔、填料层、气液进出口管路、取样管路、阀门、流量计、压力表等完整的吸收工艺系统。32动画为了学生能直观设备、机器、管道内部运转情况,采用了剖视画面,并且使用了颜色属性。零部件的运动和流体的流动都是通过程序来控制的。用电源开关使叶轮、搅拌等转、停,只需要简单的函数调用,而利用进、出口阀门的打开程度来控制反应器内液面的高度,则需要编制较长的程序。动画是图形随时间的变化,绘制动画离不开TIMER控件。动画技术主要采用移动图形控件、擦去图线重画、迅速切换预置画面等方法。其中以擦去重画用得较多,原因是流体的形状是根据设备的内形变化的,图形控件难以适应,而预置画面更适用于简单画面的重复。绘制动画时大量使用了直角坐标和极坐标函数,一般来说,在长宽方向变化的运动采用直角坐标较好,而在圆周方向变化的运动采用极坐标更加方便,但是最终必须转换成直角坐标才能绘图。33特技显示程序中使用了色彩闪烁和局部放大技术等显示特技。文字的色彩变化主要是为了醒目,而局部放大的目的却具有其技术的意义。在屏幕范围内安置整个单元或工艺操作系统,仪表必然很小,为了使读者能看清温度计、压力表、流量计等仪表上的刻度,不采用局部放大技术是不行的。使用这项特技以后,如果单击表头,可显示放大的刻度,而单击放大的表头,可恢复表头的原来大小。4控制技术41缺省参数与输入参数当进入运行窗体之前,设计了参数设置页面,操作者可自主地设置系统的各种参数,对离心泵单元,可以输入泵的安装高度、吸入水温等。某些参数由系统提供了缺省值,如进口管路阻力,泵入口真空表与出口压力表间的高差等,用户可以不加改动予以运用。不论何种参数,如果用户输入了不合理的数据,系统会提示用户更正。19942014CHINAACADEMICJOURNALELECTRONICPUBLISHINGHOUSEALLRIGHTSRESERVEDHTTP/WWWCNKINET第1期陈一鸣用VB开发智能型化工操作演示课件43输入参数和未加改动的缺省参数均将在显示操作装置时赋值于有关变量,在程序运行中起作用。42模拟控制点对现场操作的真实模拟,通过对控件的单击事件配合程序来完成。对电源开关和阀门开关,设置的控制点和实际电源按钮开关一样,开关按钮贴近控制点设置,用鼠标单击按钮,可实现叶轮、搅拌的运转,对阀门,不仅显示了转动,而且同时给出打开程度的消息,以保证控制的准确性。43系统控制整个单元系统控制由发布消息传递消息检测消息作出反应来完成。事件可以发布消息,变量在越界时亦可以发布消息,譬如取样杯中的液面满过杯沿时发布的消息,它们都通过公用PUBLIC变量在过程间传递。为了使整个系统的有关项目对消息作出反映,设置了短时间间隔的TIMER事件,不断地检测各公共变量的变化情况,交由各函数或过程作出处理。消息检测秩序是按设计的程序进行的,在有多个检测点时,必然出现树状路径,树梢末端对应着不同的显示画面和显示数据。例如,单击离心泵出口阀增大打开程度如表1。总结出可能的显示种类,可以简化显示结果的编程。表1单击离心泵出口阀增大打工程度消息检测点显示结果叶是否在转L进口管内是否满有水灌水阀是否关闭J安装高度是多少Z1水温是多少T真空表开关是否打开K1压力表开关是否打开K2真空表显示S压力表示P流量计显示Q泵出口阀开度大增大I5课件特点51模拟化工装置现场操作设备、机器、仪表等形状与现场一样绘制,变化情况除采用全剖视能看到内部情况外,也完全按真实情况表达,操作控制要求在形式上同于现场操作,即相当用鼠标替代了人手,在屏幕上显示出相同的效果。52智能度高体现在以下方面启动简便,只要用户会在电脑上打开EXE文件,就可以运行程序、进入操作,与用户掌握化工知识的多少无关有完整的操作文本提示,不存在用户不知道怎么做的问题对错误的操作经提示后可更正重来,对整个程序系统没有任何影响。文本提示方法主要有控件标题提示、设置专门的文本框提示和光标追随提示。控件标题指示出进一步操作的各项内容专门设置的提示文本框显示出与操作的有关数据和出现的问题及处理方法光标追随提示显示控件隐藏的操作内容,例如当鼠标光标停留在表头位置时,鼠标属性TOOLTIPTEXT在鼠标右下出现文本“单击表头可放大刻度显示”。53全鼠标操作除了输入参数需要使用键盘,其余操作全部使用鼠标进行,无需用户记忆任何命令。6小结以VB开发的智能型化工操作演示课件,外观上接近生产实际,实质上反映数学模型,既可联接数据库,又能衔接图形库,无论描述单个设备还是表达整个工艺流程,均能达到理想效果,是一种先进的化工教学CAI课件。它适用于大中专及职业培训的多媒体教学。各种各样的化工设备、千变万化的工艺流程,为这种课件提供了极为广阔的应用领域。为此,应当进一步建立更大的设备、仪表图形库,研究大型长流程反应装置的系统控制问题,研究启动、停车、调整等非定常态实际操作过程,使之更加完善、性能优良,在化工教学中发挥更大的作用。参考文献黄迪明等用VB开发多媒体数据结