Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ современных компьютерных информационных тренажеров 9
1.1. Требования к современным информационным тренажерам 9
1.2. Принципы построения информационных тренажеров 17
1.3. Тенденции развития современных информационных тренажеров 20
1.4. Влияние развития программных средств на разработку информационных тренажеров 21
1.4.1. Программные пакеты моделирования технологических процессов 22
1.4.2. Базы данных и файловые системы 33
1.4.3. Универсальный информационный протокол ОРС 35
1.4.4. Программная имитация контроллеров 37
1.4.5. Информационная технология Flash - анимации 41
1.4.6. SCADA-системы 42
1.4.7. Виртуальные машины 43
1.5. Использование современных информационных технологий для создания мобильных компьютерных тренажеров 47
1.6. Основные производители программных продуктов для построения компьютерных информационных тренажеров 53
Глава 2. Разработка информационной компьютерной модели технологического процесса 59
2.1. Описание технологического процесса осушки газа 59
2.2. Описание элементов из базовой библиотеки DynSim, используемых при создании имитационной модели технологического процесса 69
2.2.1. Клапан 69
2.2.2. Сепаратор 71
2.2.3. Башня 80
2.3. Моделирование технологических аппаратов эквивалентными элементами в пакете моделирования DynSim 88
2.3.1. Моделирование сепаратора С1 89
2.3.2. Моделирование сепаратора С2 90
2.3.3. Моделирование абсорбера А1 95
2.3.4. Моделирование пылеуловителя ПУ 99
2.3.5. Моделирование задвижек 100
Глава 3. Разработка типовых структур построения компьютерных информационных тренажеров на базе технологий виртуализации 106
3.1. "Максимально компактный" тренажер 106
3.2. "Распределенный" тренажер 116
3.3. "Тренажерный сервер" 124
3.4. "Малый тренажерный сервер" 137
Глава 4. Разработка компьютерного тренажера для технологического процесса осушки газа Невской станции подземного хранения газа 144
4.1. Концепция построения информационного тренажера. Описание структуры тренажера и указание программных компонентов 144
4.2. Виртуальная машина Sun Virtual Box 147
4.3. Программный пакет моделирования технологических процессов DynSim. Создание обучающих сценариев. Инструктаж операторов 148
4.4. ОРС DA сервер, имитирующий алгоритмы аппаратных контроллеров 162
4.5. Программа OPCLink, реализующая связь SCADA INTOUCH с ОРС DA серверами 164
4.6. База данных Industrial SQL для архивных значений параметров технологического процесса, истории действий оператора и тревог 165
4.7. SCADA система INTOUCH, реализующая интерфейс управления технологическим процессом 166
4.8. Информационно-анимированный компьютерный обучающий комплекс 167
Выводы 173
Список литературы 176
- Программные пакеты моделирования технологических процессов
- Основные производители программных продуктов для построения компьютерных информационных тренажеров
- Программный пакет моделирования технологических процессов DynSim. Создание обучающих сценариев. Инструктаж операторов
- Информационно-анимированный компьютерный обучающий комплекс
Введение к работе
Одной из основных проблем, стоящих перед современной промышленностью, является повышение безопасности технологических производств. Известно, что в химической и нефтехимической промышленности значительное количество аварий происходит по вине операторов. Ущерб от таких аварий несоизмеримо велик по сравнению со средствами, которые необходимо затратить на. качественное и постоянное обучение оперативного персонала.
В последние годы намечается тенденция в повышении требований в области промышленной безопасности, что приводит к необходимости создания компьютерных тренажеров для обучения персонала, работающего на предприятиях с АСУТП.
Современные АСУТП - это сложные комплексы, состоящие из множества частей и компонентов. Такими компонентами являются: различные датчики и устройства, контроллеры управления технологическими процессами, серверы с базами данных, операторские станции и многое другое. При работе с такими сложными комплексами требуются, высококвалифицированные операторы [1], которые должны быть специально обучены. Эти люди несут большую ответственность за последствия тех решений, которые они принимают во время управления производственными процессами.
По некоторым оценкам- в области нефтехимии [2] 26% аварий происходит по вине операторов [3], ущерб от таких аварий несоизмеримо велик по сравнению со средствами, которые необходимо затратить на качественное и постоянное обучение персонала.
Поэтому проблема обучения и переподготовки операторов привлекает к себе все больше и больше внимания. Одним из наиболее эффективных и общепризнанных методов обучения таких специалистов считаются компьютерные тренажеры. Такие тренажеры обучают принимать комплексные решения, это связано с тем, что при занятиях на тренажере, можно смоделировать отклик системы на произвольные управляющие действия оператора. Они позволяют научить оперативный персонал работе с системой управления и действиям в аварийных ситуациях без риска нарушить технологический процесс.
Если рассматривать отечественную электроэнергетику с 1996 г. по 2006 г., то ежегодный суммарный недоотпуск электроэнергии в целом по РАО «ЕЭС России» по вине персонала составляет от 1300 до 1500-МВт/ч [4].
Число вынужденных остановов энергоблоков из-за отказов оборудования на ТЭС -30% [4]. Доля вины персонала в этих нарушениях составляет значительную величину (до 15 %) [4].
В целом по РАО «ЕЭС России» процентное отношение нарушений по вине персонала от общего количества нарушений'составляет 2 % [4]. В то же время, по электростанциям это количество составляет 18 % [4]. В энергосистемах Сибири- относительное количество нарушений по вине персонала достигает 50 % [4].
Одним из наиболее эффективных и общепризнанных методов обучения операторов считаются компьютерные информационные тренажеры. Во многих странах применение тренажеров* для обучения персонала в опасных отраслях промышленности (химическая, нефтехимическая, газовая и др.) прописывается в законодательных нормах и стандартах. Компьютерные тренажеры позволяют обучить оперативный персонал работе с информационной системой управления и оптимальным действиям в аварийных ситуациях.
В США в федеральном стандарте прописано, что компьютерный тренинг обязателен для всех операторов, принимаемых на работу и тренажерный курс переподготовки на реже чем раз в три года.
Американский нефтяной институт (API) рекомендует использовать компьютерные тренажеры для режимов пуска и останова при определении уровня квалификации работников не реже 1 раз в год. Ведущие нефтяные компаний во внутренних правилах прописывают обязательный восстановительный курс после отпусков, болезни или длительного отсутствия практики по другим причинам.
В РФ действующие "Общие правила взрывобезопасности нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятий" также предусматривают обязательное обучение на компьютерных тренажерах персонала производства первой категории, что относится практически ко всем объектам отрасли [2].
В работах Дозорцева В.М., Шестакова Н.В., Магида СИ. и др. [2, 5], являющихся ведущими специалистами в области компьютерных тренажеров, практически отсутствуют исследования, связанные с построением распределенных информационных комплексов на базе современных технологий виртуализации.
В последние годы происходит постоянное увеличение мощности персональных компьютеров, что позволяет использовать их не только для проектирования, но и для имитации самих технологических процессов.
Такое развитие персональных компьютеров позволило создавать новые средства обучения — компьютерные тренажеры.
Компьютерные тренажеры нашли свое применение в авиации, вооруженных силах, медицине, космонавтике и во многих других областях.
Сфера применения компьютерных тренажеров постоянно расширяется. В основном они применяются там, где проведение обучения на реальной системе или объекте сопровождается серьезными трудностями в техническом плане и серьезными материальными затратами (высокая стоимость оборудования для обучения, высокая стоимость эксплуатации этого оборудования, существенная опасность при обучении, сложности при изменении конфигурации оборудования' для обучения, сложности при изменении параметров среды, большие временные затраты на какие либо изменения, отсутствие визуального наблюдения за изменением внутри объекта или системы и т.д.).
Компьютерные тренажеры применяются при обучении работе на опасных участках технологического процесса. [6, 7, 8].
Полномасштабные тренажерные системы (в т.ч. на базе формирования виртуальной реальности) имеют большинство ведущих компаний мира - Боинг, Форд, Дженерал Моторс, Бритиш Петролеум и многие другие.
Обучение на таких системах, имеющих довольно высокую стоимость, повышает качество подготовки и переподготовки персонала и коммерчески оправдано [9, 10].
Технологии, которые используются сейчас для создания тренажеров - не полностью стандартизованы, достаточно ресурсоемки и требуют разработки профессиональными программистами со знаниями в той области, к которой относится конкретный создаваемый тренажер.
Многие предприятия, которые занимаются повышением квалификации персонала, учебные заведения не имеют ресурсов для закупки* или создания, компьютерных тренажеров своими силами, именно по этому компьютерные тренажерынеполучили пока повсеместного распространения.
Присутствие возможной опасности для жизни и здоровья людей, экологии и экономике предприятия накладывает обязательное условие использования компьютерных тренажеров. Согласно требованиям Ростехнадзора, операторы всех технологических установок I и II категории взрывоопасности подлежат обязательному компьютерному тренингу.
В связи с появлением более современной вычислительной техники и программного обеспечения, актуальна разработка новых методик и типовых структур построения компьютерных информационных тренажеров. Использование современных персональных компьютеров (ПК) и специализированного программного обеспечения виртуализации позволит решить такие актуальные задачи, как рациональное использование аппаратных ресурсов ПК, расширение функционала тренажера и одновременный запуск нескольких информационных тренажеров на одной аппаратной платформе.
Работа выполнялась в рамках межвузовской комплексной программы по внедрению инновационных технологий в образовании (МКР ИТО).
Программные пакеты моделирования технологических процессов
Параллельно с развитием аппаратных средств, так же быстро развивается и программное обеспечение.
Развитие программного обеспечения позволяет использовать новые возможности информационных технологий. Постоянное усовершенствование программного обеспечения основано на том, чтобы сделать более надежной, удобной и менее ресурсоемкой разработку систем АСУТП. Современные программные пакеты имеют широкий набор функций и подходят для решения различных задач в сфере АСУТП. Современное программное обеспечение для АСУТП не является закрытыми системами, оно может общаться с другим программным обеспечением, в том числе и не связанным с проектированием технологических процессов.
Рассмотрим некоторые программные средства, которые были разработаны для удобства создания АСУТП и в последствие нашли применение при создании тренажеров.
Одной из составных частей тренажеров являются модели технологических процессов, эти модели имитируют реальные технологические процессы вплоть до химического состава процесса.
Такие модели разрабатываются в специализированных программных пакетах. В нефтегазовой, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности используются следующие программные пакеты [2]: SPS (Stoner Pipeline Simulator) [6], OQ (Stoner Operator Qualification) [7], Distillation Expert Trainer [8], HYSYS [18], Aspen Dynamics [19], D-SPICE [9], UniSim Design [20], Sim4ME [21], DYNSIM [22, 23 , 24], PRO/II [25], Plantutor [10], ChemCad [26].
Все эти программные пакеты имеют общий подход к моделированию технологических процессов. В основном по функциональным возможностям тоже особых различий между ними нет. Все эти пакеты имеют интуитивно понятный" графический интерфейс с подробным описанием и электронной справкой.
Создание модели технологического процесса в этих пакетах похоже на составление графической принципиальной схемы процесса с последующей настройкой каждого графического элемента принципиальной технологической схемы. В каждом из этих пакетов есть библиотека базовых элементов, которые используются для составления графической принципиальной схемы. В каждый из этих базовых элементов заложена математическая модель того аппарата, который данный элемент эмитирует. У каждого элемента есть множество настроек и параметров, выставляя которые можно достаточно точно добиться соответствия модели реальному аппарату. В результате, если точно настроить и подобрать нужные элементы в соответствии с реальными аппаратами и указать начальные параметры процесса, то можно добиться точного сходства с реальным технологическим процессом, вплоть до полного сходства химических и физических параметров.
Использование такого рода программного обеспечения при разработке тренажеров дает следующие результаты: - интуитивный графический интерфейс очень удобен при моделировании - широкая библиотека базовых элементов позволяет без особых усилий моделировать основные технологические аппараты - сложные технологические аппараты можно моделировать путем комбинации простых элементов из базовых элементов библиотеки - есть возможность моделировать как физические, так и химические процессы - можно моделировать процессы в реальном, замедленном и ускоренном времени, что позволяет долго не ждать пока процесс войдет в установившийся режим - модель процесса можно связать с любой другой программой через ОРС [27], что позволяет без проблем связать SCADA систему с моделью - в режиме реального времени можно эмитировать любые состояния аппаратов процесса; что позволяет обучать операторов аварийным и другим нештатным ситуациям - есть возможность записи процесса, что позволяет провести анализ после тренинга. Все это свидетельствует о том, что такие пакеты для моделирования технологических процессов очень удобный инструмент для решения задач такого типа. Достичь достаточно высокой точности воспроизведения реальных текущих характеристик технологических процессов можно за счет постоянной проверки и корректировки параметров моделей по реальным- показателям работы технологических установок. Имитация на компьютере работы технологических установок и производства в целом, используя специализированные пакеты моделирования, имеет достаточно широкое распространение. Компьютерные модели технологических аппаратов могут быть использованы технологами при анализе режимов работы отдельных установок, для выбора рациональных режимов их работы. Такие модели полезны при определении максимально возможной производительности установок и различных ограничений. Модели могут быть реализованы на серверах и на персональных компьютерах. Они имеют интерфейс ОРС (OLE for Process Control) [27], могут интегрироваться с программой Excel [28], работают с типовыми реляционными структурированными базами данных (СУБД): SQL Server [29], Oracle [ЗО], Access [31]. Доступ к СУБД реализуется с помощью языка запросов.SQL [29] и протокола ODBC [32]. Имитационные модели работы технологических установок и производства в целом являются эффективным инструментом технологического инжиниринга проектируемых и действующих производств. Использование имитационных моделей значительно упрощает и удешевляет решение многих задач по. рациональному построению и функционированию производства. Одни и те же модели позволяют разным специалистам решать разнообразные задачи. Это позволяет экономить расходы на решение различных задач и облегчает использование моделей.
Основные производители программных продуктов для построения компьютерных информационных тренажеров
Поэтому разработчикам таких тренажеров приходится идти по нескольким путям: - использовать существующие на рынке Программные ПЛК, но при этом приходится переделывать проекты, заложенные в контроллеры работающей системы под купленный Программный ПЛК (в случае, когда контроллер реальной системы не соответствует Программному ПЛК). Такое решение не всегда удобно, так как отнимает много времени. - использовать существующие на рынке Программные ПЛК для определенных типов контроллеров, программируемых на одном языке программирования. Как пример можно привести SoftPLC CoDeSys SP RTE, который подходит для контроллеров различных фирм, программируемых наязыке CoDeSys. - создание своего Программного ПЛК с заложенными в него алгоритмами реального контроллера на языке программирования C++, или на любом другом языке программирования. В настоящее время существует довольно/ много контроллеров, как устаревших, так и новых моделей, программируемых на языке IsaGraf и которые используются1 для построения АСУТП, или уже есть в работающих системах. Для построения имитационных компьютерных тренажеров для таких систем необходимо иметь в наличие Программные ПЛК для таких контролеров. На сегодняшний день существует несколько способов реализации Программных ПЛК для контроллеров, программируемых на языке IsaGraf [87]. Первый метод заключается в следующем: - В среде разработки проектов Isagraf (Workbench) [87] в режиме симуляции одновременно запускаются все проекты, соответствующие тем контроллерам логику работы которых нужно имитировать. - Запускается ОРС DA сервер, разработанный специально для работы с Isagraf. - В настройках ОРС DA сервера указываются все проекты, запущенные в режиме симуляции. После этих действий, в ОРС DA сервере будут отображаться все внутренние переменные проектов, запущенных в режиме симуляции. ОРС клиенты, такие как Intouch и Dynsim смогут считывать значения всех переменных из ОРС DA сервера и записывать значения этих переменных в него. Метод создания Программного- ПЛК с заложенными в него алгоритмами реального.контроллера на языке программирования C++ (или на любом другом языке программирования) по сравнению с описанным выше методом» имеет ряд преимуществ: - Нет необходимости использовать дополнительное программное обеспечение (Workbench), которое увеличивает стоимость тренажера, увеличивает нагрузку на ресурсы операционной системьькомпьютера. - ОРС DA сервера непосредственно интегрированы в модели контроллеров, что уменьшает время передачи значений между ними. - процедура запуска тренажера намного проще, так как нет необходимости навыков работы со средой разработки Workbench запуска проектов в ней в режиме симуляции. В примененном методе модели контроллеров со встроенными ОРС DA серверами запускаются автоматически при запуске тренажера. нет необходимости использовать файлы проектов логики контроллеров, они могут быть использованы лишь на этапе разработки тренажера (хотя это не обязательно, при разработке тренажера можно знать лишь алгоритмы, заложенные в контроллеры). Второй метод можно описать следующим образом: - В среде разработки проектов- Isagraf (Workbench) создается один проект, в который закладывается логика и алгоритмы работы всех контроллеров. - Созданный проект компилируется под целевую задачу (Target) [87] для операционной системы Windows. Запускается целевая задача (Target) и в нее загружается откомпилированный проект. - Запускается ОРС DA сервер, разработанный специально для работы с Isagraf. - В настройках ОРС DA сервера указывается Target для операционной системы Windows. После этих действий, в ОРС DA сервере- будут отображаться все внутренние переменные проекта, запущенного в режиме симуляции в целевой задаче Target. ОРС клиенты, такие как Intouch и Dynsim смогут считывать значения всех переменных из ОРС DA сервера и записывать значения этих переменных в него. По сравнению с этим методом метод создания Программного ГОЖ с заложенными в него алгоритмами реального контроллера на языке программирования C++ (или на любом другом1 языке программирования) имеет тоже ряд преимуществ: - Нет необходимости использовать дополнительное программное обеспечение (Target), которое увеличивает стоимость? тренажера, увеличивает нагрузку на ресурсы операционной системы компьютера. - процедура запуска тренажера намного проще, так как нет необходимости навыков работы с целевой задачей Target и запуска проектов в ней в режиме симуляции; - Есть возможность запускать одновременно несколько ОРС DA серверов, так как есть возможность дать им различные имена. Каждый ОРС DA сервер относится к одному конкретному программному контроллеру, что дает возможность отключить один или несколько контроллеров, а не все сразу (что происходит при отключении Target). Метод создания Программного ГОЖ с заложенными в него алгоритмами реального контроллера на языке программирования C++ (или на любом другом языке программирования) имеет и ряд других преимуществ по сравнению с обоими методами, приведенными выше: - Нет необходимости уметь работать со средой разработки Workbench и знать язык программирования Isagraf, для того чтобы изменить начальные параметры (значения верхних и нижних границ, параметры регуляторов) при загрузке тренажера или изменить что-либо в алгоритмах работы контроллеров. - При необходимости к моделям контроллеров, написанных на C++ можно присоединить любой графический интерфейс или исполнительный файл (ехе), доработав исходный код. - При возникновении ошибок, всегда можно запустить отладчик C++ и выявить причину ошибки. - Используя как основу уже имеющиеся программные контроллеры с ОРС DA серверами можно создавать имитацию контроллеров, которые программируются и не на Isagraf. При этом не понадобиться тратить средства и время на изучение специфических инструментов программирования контроллеров, нужно будет только заложить соответствующие алгоритмы.
Программный пакет моделирования технологических процессов DynSim. Создание обучающих сценариев. Инструктаж операторов
В работе проанализировано современное состояние работ в области создания компьютерных тренажеров, рассмотрены применяемые методы и средства для построения обучающих систем. Рассмотрены программные продукты для моделирования технологических процессов и создания информационных компьютерных тренажеров.
Разработаны типовые структуры построения максимально компактного и распределенного информационных тренажеров, а также структуры тренажерных серверов на основе современных технологий виртуализации. Использование больших тренажерных комплексов на основе технологий виртуализации позволяет упростить их обслуживание, администрирование и ремонт.
Разработано программное обеспечение, реализующее алгоритмы контроллеров реального, объекта и имеющего возможность передачи1 данных другим программам через универсальный информационный протокол передачи данных ОРС - DA. При. разработке учтена необходимость совместной работы нескольких экземпляров программного обеспечения в одной операционной системе. Создан программный, ретранслятор, позволяющий преобразовывать программный код аппаратных контроллеров, программируемых на языке IsaGraf, в код языка программирования C++.
Предложен принцип замены основных технологических аппаратов процесса осушки газа- Невской станции подземного хранения газа ("НЕВСКОЙ СПХГ") базовыми элементами программного комплекса моделирования нефтехимических процессов DynSim. Разработана имитационная модель химико-технологического процесса осушки газа "НЕВСКОЙ СПХГ", позволяющая воспроизводить аварийные ситуации в ручном и автоматическом режимах.
Предложен подход к построению информационно-анимированных компьютерных обучающих комплексов на основе информационных технологий FLASH анимации, позволяющих донести необходимую информацию с высокой степенью наглядности и информативности. Создан информационно-анимированный компьютерный обучающий комплекс и тесты, которые позволяют изучать технологический процесс осушки газа "НЕВСКОЙ СПХГ" и оценивать уровень подготовки оперативного персонала.
На основе технологий виртуализации созданы 2 варианта компьютерного информационного тренажера (максимально компактный и распределенный) для технологического процесса осушки газа "НЕВСКОЙ СПХГ". Созданы учебно-методические материалы по основным этапам эксплуатации: установка, настройка и запуск компонентов информационных тренажеров; создание обучающих сценариев; оценка действий обучаемого; остановка и восстановление тренажера после программных и аппаратных сбоев. Работа выполнена в рамках межвузовской комплексной программы (МКР ИТО) и проектов 000«ИндаСофт». Результаты работы внедрены при .создании компьютерных информационных тренажеров на газоконденсатном месторождении Амангельды (Казахстан, Жамбылская область). Разработанные информационные тренажеры внедрены в учебный процесс и используются для проведения практических занятий, а также при выполнении курсовых и дипломных проектов на кафедре технической кибернетики и автоматики в МГУ инженерной экологии. Основными научными результатами работы являются: Разработаны типовые структуры построения максимально компактного и распределенного информационных тренажеров; а также структуры тренажерных серверов на основе современных технологий виртуализации. Предложен принцип замены основных технологических аппаратов процесса осушки газа Невской станции подземного хранения газа ("НЕВСКОЙ СПХГ") базовыми элементами программного комплекса моделирования нефтехимических процессов DynSim. Разработана имитационная модель химико-технологического процесса осушки газа "НЕВСКОЙ СПХГ", позволяющая воспроизводить аварийные ситуации в ручном и автоматическом режимах. Предложен подход к построению информационно-анимированных компьютерных обучающих комплексов на основе информационных технологий FLASH5 анимации, позволяющих донести необходимую информацию с высокой степенью наглядности и информативности. Созданы учебно-методические материалы по основным этапам эксплуатации: установка, настройка и запуск компонентов информационных тренажеров; создание обучающих сценариев; оценка действий обучаемого; остановка и восстановление тренажера после программных и аппаратных-сбоев. Основными практическими результатами работы являются: Создан информационно-анимированный компьютерный обучающий комплекс и тесты, которые позволяют изучать технологический процесс осушки газа "НЕВСКОЙ СПХГ" и оценивать уровень подготовки оперативного персонала. На основе технологий виртуализации созданы 2 варианта компьютерного информационного тренажера (максимально компактный и распределенный) для технологического процесса осушки газа "НЕВСКОЙ СПХГ". Создан программный ретранслятор, позволяющий преобразовывать программный код аппаратных контроллеров, программируемых на языке IsaGraf, в код языка программирования C++., Результаты работы применены при создании компьютерных информационных тренажеров на газоконденсатном месторождении Амангельды (Казахстан, Жамбылская область). Результаты работы внедрены в учебный процесс и используются для проведения практических занятий, а также при выполнении курсовых и дипломных проектов на кафедре технической кибернетики и автоматики в МГУИЭ (Россия, Москва). Работа выполнена в рамках проектов ООО «ИндаСофт» и содержит практические результаты, которые нашли применение в промышленности.
Информационно-анимированный компьютерный обучающий комплекс
Система Dynsim компании SimSci-Esscor предназначена для имитационного [133] моделирования технологических процессов нефтегазовой промышленности и тренировки операторов АСУ Til. Dynsim позволяет: Моделировать технологические процессы в реальном, замедленном и ускоренном времени; Моделировать технологические процессы в типовых, сложных и нештатных ситуациях; Моделировать химические реакции; Создавать и редактировать технологические схемы, описывающие технологический процесс с использованием графического интерфейса; Проводить тренировку операторов АСУ ТП, при которой необходимо управлять технологическими процессами. Качество управления оценивается экспертной системой; Осуществлять удаленный доступ к программе Dynsim по локальной сети, что позволяет проводить обучение в режиме взаимодействия с инструктором; Имитировать неисправности оборудования; Архивировать ход симуляции технологического процесса для дальнейшего использования; Создавать распределенные вычислительные системы, в которых математическое моделирование осуществляется параллельно на нескольких ПК; Производить обмен данными с другими программами по интерфейсу ОРС [134]. В состав стандартной библиотеки Dynsim входят следующие основные модели аппаратов: регулируемый клапан; защитный клапан; сепаратор; теплообменник; ёмкость; камера сгорания; колонна; поршневой компрессор; центробежный компрессор; центробежный насос; газовая горелка. Для этих моделей аппаратов может быть задан широкий спектр настроек, что позволяет максимально точно описать реальные устройства. Трубопроводы и технологические коммуникации также моделируются с учетом геометрических и физических характеристик (длина, диаметр, наклон, гидродинамическое сопротивление, теплопроводность и др.), которые задаются пользователем. Также имеется возможность имитировать аппараты моделями типа "черный ящик", в которых зависимость выходных параметров от входных задана уравнением. Пакет Dynsim позволяет имитировать простые алгоритмы контроля и управления ПЛК, в.т.ч. П, ПИ и ПИД-регуляторы. Мгновенное состояние содержит мгновенные значения всех динамических переменных технологической схемы и в совокупности с самой технологической схемой полностью определяет ее состояние. Мгновенное состояние можно загрузить, после чего моделирование технологических процессов начнется с описанного в мгновенном состоянии момента. Пример технологической схемы, реализованной в пакете DynSim изображен на Рис. 51. Рассмотрев возможности пакета моделирования технологических процессов DynSim можно сказать следующие: интуитивный графический интерфейс очень удобен при моделировании; - широкая библиотека базовых элементов позволяет без особых усилий моделировать основные технологические аппараты; - сложные технологические аппараты можно моделировать путем комбинации простых элементов из базовых элементов библиотеки; - есть возможность моделировать как физические, так и химические процессы; - можно моделировать процессы в реальном, замедленном и ускоренном времени, что позволяет долго не ждать пока процесс войдет в установившийся режим; - модель процесса можно связать с любой другой программой через ОРС, что позволяет без проблем связать SCADA систему с моделью. Значения всех необходимых параметров модель может передавать по протоколу ОРС в другие приложения. Управляющее воздействие на модель так же реализовано через протокол ОРС; - в режиме реального времени можно эмитировать любые состояния аппаратов процесса, что позволяет обучать операторов аварийным и другим нештатным ситуациям; - есть возможность записи процесса; что позволяет провести анализ после тренинга; В DynSim имеется возможность создания обучающих-сценариев. Сценарии позволяют воссоздать ту или иную ситуацию технологического процесса путем программирования действий с имитационной технологической схемой. Создание сценариев в DynSim происходит при помощи нескольких основных инструментов: - 1С (Initial Condition) (Initial Condition) — инициирование начальных состояний модели; - STATES - загрузочное состояние модели (загружается- при загрузке проекта DynSim); - ТРМ (Trainee Performance Monitoring) - Мониторинг упражнений выполняемых на скорость. У этого инструмента есть возможность выставлять оценку и сохранять графики. - Scenarios - сценарии (в сценариях можно вызывать 1С и ТРМ, выдавать управляющие сигналы в модель и многое другое). Создадим сценарий обучения оператора поведению в случае переполнения среднего уровня сепаратора С1. Для этого необходимо создать 1С, когда произойдет переполнение среднего уровня сепаратора С1. Для этого необходимо запустить модель на исполнение, после чего дождаться когда останется несколько минут до превышения необходимого уровня в сепараторе С1 (скорость имитации модели можно увеличить см. Рис. 52).
