История, состояние и перспективы развития компьютерных тренажеров для обучения операторов технологических процессов и инжиниринга. Основные закономерности протекания типовых технологических процессов химических и нефтеперерабатывающих производств.
При низкой оригинальности работы "Имитационное моделирование типовых технологических объектов и компьютерный тренинг навыкам управления", Вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100%
В последнее десятилетие в нашей республики внедрены и находятся на стадии внедрения инновационные в технологическом отношении производства такие, как производства Шуртанский газохимический комплекс (ШГХК), Устюртский газохимический комплекс, ОАО «Фергана Азот», Кунградсий содовый завод и др. Так, например, облик Шуртанского газохимического комплекса нашей страны определяют технологические процессы получения этилена, полиэтилена соответствующих производств, внешние установки складирования сырья и материалов, сооружения внутризаводского транспорта, специальное энергоемкое оборудование, принимающее, преобразующие и аккумулирующие установки и устройства и другое вспомогательное оборудование. На такие системы возлагаются задачи эксплуатации предприятия и развитие его с учетом изменений условий функционирования, предъявляемых как внешней средой: требования конъюнктуры рынка, требования к экологической обстановке, так внутренними (необходимость модернизации агрегатов, АСУТП, проведения реинжиниринга задач управления и бизнес процессов). Выход состоит в создании компьютерных систем поддержки операторов для оперативного управления объектами, контроля за правильностью функционирования автоматических систем и прогнозирования развития ситуации на объекте. Разрабатываемые системы поддержки операторов чаще всего в виде компьютерных тренажеров должны опираться на высокий уровень автоматизации и интеллектуализации объекта, что позволит снизить нагрузку на оператора, повысить эффективность его действий и увеличить надежность функционирования системы.Под КТ в нерасширительном толковании принято понимать программно-аппаратные средства, обеспечивающие моделирование и представление в реальном времени хода ТП в целях развития у операторов навыков правильного и безопасного управления процессами (персептивных, сенсомоторных и, прежде всего, интеллектуальных). Такое понимание позволяет, с одной стороны, вынести за пределы рассмотрения столь распространенные и нередко также именуемые тренажерами компьютерные системы тестирования и экзаменирования, автоматизированные учебники и т.п., а с другой - отвлечься от известных инжиниринговых приложений имитационного моделирования ТП (конструирование, анализ и диагностика процессов, проверка и настройка систем управления, балансировка и верификация данных и пр.) [7]. В таком контексте КТ должны включать в себя все необходимые компоненты для решения задачи тренинга операторов - собственно тренажерную модель процесса, программно-аппаратную платформу для моделирования, необходимые рабочие места и пользовательские интерфейсы участников тренинга (обучаемого и инструктора). Расмуссеном классификации действий по оператора по уровню их автоматизации [8], в условиях острого дефицита времени оператор работает преимущественно на навыках (часто - сенсомоторных); при недостатке времени на анализ ситуации - на правилах (“что делать, если формальные признаки ситуации таковы?”); наконец, при достаточном временном ресурсе для принятия решений - на знаниях, что обеспечивает принципиально иной качественный уровень управления, но и требует от оператора несравненно более глубокой подготовки. Неслучайно в этой связи, что в смежных отраслях (гражданская авиация, космонавтика), где необходимость тренинга определялась далеко не только экономическими соображениями, а сами модели с динамической точки зрения были не столь сложны, тренажеры в тот период были значительно более продвинуты.Общепринято, что в основе тренажеров должны лежать так называемое «дедуктивные» модели технологического процесса, исходящие из фундаментальных принципов устройства и функционирования технологических объектов. В первые десятилетия тренажеростроения (70-80-е годы прошлого века) такие модели разрабатывались в рамках каждого тренажерного проекта с использованием объектно-ориентрованного программирования, реализующего библиотеки базовых и структурных технологических элементов, программ расчета физико-химических характеристик технологических сред и др. компонент моделей. Однако, к началу 90-х годов ХХ века все серьезные разработчики тренажеров обзавелись универсальными конфигураторами моделей, сводящими процесс построения тренажера к конфигурации технологической схемы из заранее созданных модулей. В библиотеке таких модулей содержатся основные узлы и аппараты химической технологии (колонны, реакторы, печи, теплообменники, сепараторы, компрессоры и пр.) и задача разработчика - создать и настроить гидравлическую сеть, в узлах которой располагается необходимое оборудование.Дедуктивная модель процесса химико-технологического типа обычно принимает вид системы алгебраических и дифференциальных уравнений, часто существенно нелинейных и с ограничениями на переменные. Пусть x(t) - вектор моделируемых переменных (физических величин - выходов МП, но не их измерений в МИП); u(t) - вектор управляющих воздействий (выходов МИМ); w(t) - вектор доступных для изменения возмущений нормального хода процесса (температура окружающей среды, наличие примесей в сырье,
План
Оглавление
Введение
1. История, состояние и перспективы разбития компьютерных тренажеров для обучения операторов технологических процессов и инжиниринга
1.1 Особенности компьютерного тренинга операторов технологических процессов
1.2. Компьютерные тренажеры для обучения операторов: три этапа развития
1.2.1 Тренажера на базе аналоговых и больших цифровых вычислительных машин (60-70-ые годы ХХ века)
1.2.2 Мощные цифровые компьютеры: первые персональные компьютеры (70-80-ые годы ХХ века)
1.2.3 Мощные персональные компьютеры: вычислительные сети, новые средства управления технологическими процессами (80-90-ые годы ХХ века)
1.3 Будущее компьютерных тренажеров: три тенденции
2. Построение тренажерных моделей технологических процессов
2.1 Технологический процесс смешена
2.2 Дедуктивная модель технологического процесса
2.2.1 Дедуктивное моделирование
2.3 Определение параметров и ненаблюдаемых переменных процесса
2.3.1 Статическая задача
2.3.2 Динамические параметры
3. Насос и клапан
3.1. Описание технологического узла
3.2 Принципы управления
3.3 Измеряемые и управляющие переменные технологического узла и их значения в нормальном режиме работы
8.5.1 Упражнение 1 - Прекращение подачи сырья в Т-1
8.5.2 Упражнение 2 - Отказ клапана регулятора расхода сырья FIRC-100 в положении ЗАКРЫТ
8.5.3 Упражнение 3 - Отказ клапана регулятора уровня LIRC-410 в положении ОТКРЫТ
8.5.4 Упражнение 4 - Отказ клапана регулятора уровня LIRC-410 в положении ЗАКРЫТ
8.5.5 Упражнение 5 - Отказ клапана регулятора давления PIRC-220 в положении ОТКРЫТ
8.5.6 Упражнение 6 - Отказ клапана регулятора давления PIRC-220 в положении ЗАКРЫТ
8.5.7 Упражнение 7 - Отказ датчика регулятора уровня LIRC-410 на верхнем показании
8.5.8 Упражнение 8 - Изменение состава сырья: увеличение содержания легкого компонента
8.5.9 Упражнение 9 - Снижение температуры теплоносителя в Т-1
8.5.10 Упражнение 10 - Отказ датчика регулятора температуры TIRC-301 на верхнем показании
Заключение
Словарь терминов и определений компьютерного тренажеростроения от А до Я
Вопросы по пройденному материалу
Литература
Введение
Современные химические и нефтехимические заводы представляют собой сложные многофункциональные предприятия, где взаимодействуют объекты основного производства и обеспечивающие их нормальное функционирование основного производства вспомогательные, но далеко не второстепенные объекты, службы и сооружения.
В последнее десятилетие в нашей республики внедрены и находятся на стадии внедрения инновационные в технологическом отношении производства такие, как производства Шуртанский газохимический комплекс (ШГХК), Устюртский газохимический комплекс, ОАО «Фергана Азот», Кунградсий содовый завод и др.
Так, например, облик Шуртанского газохимического комплекса нашей страны определяют технологические процессы получения этилена, полиэтилена соответствующих производств, внешние установки складирования сырья и материалов, сооружения внутризаводского транспорта, специальное энергоемкое оборудование, принимающее, преобразующие и аккумулирующие установки и устройства и другое вспомогательное оборудование.
Неотъемлемой составной частью, обеспечивающей и поддерживающей функционирование современного производства являются различные системы автоматизации (АСУ ТП, АСУ ЭНЕРГО, АСУ КАЧЕСТВА, АСУ СБЫТ, АСУ КАДРЫ, АСУТП), призванные в итоге обеспечивать общезаводской уровень решения задач эффективного производства. На такие системы возлагаются задачи эксплуатации предприятия и развитие его с учетом изменений условий функционирования, предъявляемых как внешней средой: требования конъюнктуры рынка, требования к экологической обстановке, так внутренними (необходимость модернизации агрегатов, АСУТП, проведения реинжиниринга задач управления и бизнес процессов).
В решении возникающих при этом проблем все большее значение приобретают системность и взаимосвязанность различных аспектов деятельности предприятия.
Сложность функционирующего промышленного оборудования, значительный объем поступающей в систему управления информации, небольшое время для принятия управленческих решений зачастую обусловливают несоответствие возможностей человека требованиям эффективного управления объектом. Выход состоит в создании компьютерных систем поддержки операторов для оперативного управления объектами, контроля за правильностью функционирования автоматических систем и прогнозирования развития ситуации на объекте. Разрабатываемые системы поддержки операторов чаще всего в виде компьютерных тренажеров должны опираться на высокий уровень автоматизации и интеллектуализации объекта, что позволит снизить нагрузку на оператора, повысить эффективность его действий и увеличить надежность функционирования системы.
Для создания интеллектуализированных компьютерных систем поддержки операторов необходимо интегрировать в единое целое традиционные алгоритмические методы управления сложными объектами и парадигму интеллектуальных технологий. При этом алгоритмические методы используются в том случае, когда знания имеют четкую, формализованную форму, а методы искусственного интеллекта - при решении целого ряда неформализованных задач, возникающих в процессе управления сложными динамическими системами.
Такие задачи характеризуются неполнотой, неоднозначностью, неопределенностью исходной информации и используемых правил ее преобразования. К ним можно отнести: - оценку ситуации (обстановки);
- прогноз поведения объекта в штатном режиме;
- прогноз развития аварийных ситуаций;
- синтез и оценку возможных действий и выбор наилучших и т.д.
Отличительной особенностью интеллектуальных систем является способность к планированию поведения, адаптации и обучению. Для реализации этих возможностей интеллектуальные системы наделены развитой иерархической структурой управления. При этом выделяются, как минимум, три ступени иерархии: уровень стратегии, уровень задач и уровень компонент (модулей, подсистем).
Наиболее высокий уровень (ступень стратегий) определяет очередность, выполнение или приостановку решения задач, а также организует взаимодействие между ними. Если на этом уровне некоторые задачи выбраны для выполнения, то на средней ступени (уровне задач) определяется, какие компоненты должны работать для того, чтобы решить ту или иную задачу. Наконец, на самой низкой ступени (уровне компонент) происходит управление работой компонент, которые решают отдельные подзадачи.
В данном учебном пособии, ориентированном на обучение студентов теоретическим основам технологических процессов химических и нефтехимических производств, и их имитационному моделированию и автоматизированному управлению, рассматривается базовый - уровень компонент.
Ознакомление с данным базовым уровнем позволит получить основные знания и принципы работы технологического оборудования и алгоритмов управления между отдельными узлами.
Тренажерные модели базовых технологических узлов разработаны, чтобы помочь Вам лучше понять процессы и работу оборудования в типовых аппаратах, входящих в состав крупных установок, а также выработать у Вас навыки безопасного и эффективного управления.
Настоящее учебное пособие, написанное в форме руководства по обучению, призвано помочь Вам в освоении шести базовых технологических узлов: • Насос и клапан;
• Система емкостей;
• Центробежный компрессор (упрощенная модель);
• Смесительный резервуар;
• Теплообменник;
• Сепаратор.
По каждому из вышеперечисленных средств настоящее пособие содержит схему и краткое описание моделируемого технологического узла, принципы управления, перечни измеряемых переменных, управляющих параметров и инструкторских ключей, описание стандартных процедур (пуск, останов).
В тренажере на станции оператора воспроизводится операторская среда типовой распределенной системы управления технологическим процессом, что должно позволить Вам легко диагностировать и устранять неисправности оборудования и нарушения режимов его работы.
До начала изучения на тренажере базовых технологических узлов рекомендуем Вам познакомиться со структурой операторского интерфейса и принципами управления процессом с использованием компьютерной системы управления. оператор инжиниринг технологический тренажер
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
