Синтез имитационной модели для тренажера управления технологическим процессом ректификации

• Автор: Колмогоров, Алексей Геннадьевич
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 160 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ4.

ГЛАВА 1. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ КОМПЬЮТЕРНОГО ТРЕНАЖЕРА ПРОЦЕССА РЕКТИФИКАЦИИ ЭЭФ

1.1. Значимость компьютерных тренажеров.в обеспечении эффективности и безопасности ТП и их место в структуреАСУ.

1.2. Аспекты создания компьютерных тренажеров для химикотехнологических процессов

1.3. Принципы синтеза имитационной модели ТП как ядра компьютерного тренажера

1.4. Построение обобщенной структуры тренажерной модели

1.5. Технологический процесс ректификации ЭЭФ как объект компьютерного тренинга.

1.5.1. Описание и анализ процесса ректификации ЭЭФ как объекта управления и моделирования.

1.5.2. Анализ существующих подходов к синтезу тренажерной модели.

1.5.3. Анализ существующих подходов к моделированию процесса ректификации.

1.6. Выводы и основные результаты по главе.
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА СИС ГЕМНОСТРУКТУРНОГО ПОДХОДА
К СИНТЕЗУ ТМ ПРОЦЕССА РЕКТИФИКАЦИИ ЭЭФ.
2.1. Разработка алгоритма синтеза тренажерной модели.
2.2. Получение исходной информации для синтеза тренажерной модели процесса ректификации ЭЭФ
2.3. Основные элементы и их взаимосвязи в модели технологического процесса ректификации ЭЭФ
2.3.1. Общие принципы декомпозиции модели
2.3.2. Информационные потоки.
2.3.3. Преобразователи информационных потоков
2.4. Структурная схема модели технологического процесса ректификации ЭЭФ.
2.5. Выводы и основные результаты по главе.
ГЛАВА 3. ПОСТРОЕНИЕ ИМИТАЦИОННОЙ МОДЕЛИ ПРОЦЕССА РЕКТИФИКАЦИИ ЭЭФ.
3.1. Математическое описание информационных потоков.
3.2. Математическое описание универсального преобразователя.
3.3. Математическое описание модели технологического процесса
ректификации ЭЭФ
3.4. Математическое описание модели АСУТП.
3.4.1. Модель системы измерений.
3.4.2. Модель системы регулирования.
3.4.3. Модель системы исполнительных механизмов.
3.5. Параметрическая идентификация ГМ процесса ректификации ЭЭФ.
3.5. Выводы и основные результаты по главе.
ГЛАВА 4. ОЦЕНКА АДЕКВАТНОСТИ ТРЕНАЖЕРНЫХ МОДЕЛЕЙ.
4.1. Проблема оценки адекватности тренажерных моделей
4.2. Подход к проверке адекватности тренажерной модели.
4.2.1. Построение ситуационной модели
4.2.2. Процедура проверки адекватности тренажерной модели
4.3. Проверка адекватности тренажерной модели процесса
ректификации ЭЭФ.
4.4. Выводы и основные результаты по главе.
ГЛАВА 5. РАЗРАБОТКА СИМУЛЯТОРА РАБОЧЕГО МЕСТА ОПЕРАТОРА ЭТИЛЕНОВОЙ КОЛОННЫ
5.1. Структура программного обеспечения симулятора.
5.2. Описание программных интерфейсов симулятора.
5.2.1. Программный интерфейс оператора.
5.2.2. Программный интерфейс инструктора.
5.3. Выводы и основные результаты по главе.
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИИ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


В результате анализа проблемы выработан подход к формализации знаний эксперта на основе ситуационной модели управления объектом с использованием теории нечетких множеств. Разработана методика проверки адекватности ТМ и программное обеспечение, предназначенное для автоматизации этой процедуры. В главе 5 описано разработанное программное обеспечение, реализующее симулятор рабочего места оператора узла ректификации ЭЭФ, основным звеном которого является синтезированная ТМ. Созданы программные модули, реализующие систему управления, систему исполнительных механизмов, систему отображения информации в виде интерактивных графических форм. Создана база данных, включающая набор начальных условий для пускового и нормального режимов процесса ректификации ЭЭФ. Реализован набор аварийных ситуаций, характерных для данного процесса. ГЛАВА 1. Химические и нефтеперерабатывающие установки, оборудованные АСУТП (как интегрированными, так и распределенными), относятся к сложным эргатическим системам, где оператору отводится немаловажная роль. Это связано с тем, что при управлении подобными системами не всегда существует однозначное решение выполнения намеченной цели. Опыт эксплуатации таких систем [] показывает, что при любом уровне автоматизации процессов в случае возникновения предаварийной или нештатной ситуации требуется вмешательство человека-оператора. Ответственные специфические решения оператор должен принимать и при выполнении ряда штатных процедур, таких как пуск или останов производства, переключение на резервное оборудование и т. В зависимости от уровня подготовки оператора результат этих управленческих решений может быть как положительным, гак и отрицательным. Причем положительный результат не всегда оказывается оптимальным с точки зрения поставленных экономических целей, т. С повышением уровня автоматизации производств, требования к надежности оператора, как неотъемлемой части АСУТП, не только не снижаются, но и существенно возрастают [7]. Оператор, работающий с распределенными системами управления должен обладать не только запасом знаний о происходящих процессах, но и сложными формами оперативного мышления, умением решать неожиданно возникающие ответственные задачи в условиях ограниченного времени и высокого нервного напряжения. Многие начинающие операторы, несмотря на хорошие теоретические знания, долгое время не могут приступить к самостоятельной оперативной работе. Исследования показывают, что при однократном резервировании технических устройств квалифицированным оператором, надежность системы оказывается выше, чем при использовании четырехкратного технического резервирования. С другой стороны отсутствие у оператора должной подготовки может свести к нулю даже самый высокий уровень надежности технических устройств. Таким образом, повышение квалификации оператора является важным условием повышения надежности АСУТП и безопасности производства в целом. По оценке западных специалистов [1], доля потерь нефтеперерабатывающих производств от ошибок оперативного персонала может достигать %, в то время как Российские аналитики оценивают эту цифру для опасных производственных объектов в % []. По данным Минтруда, в России только 5 % работников обладает высоким уровнем квалификации, тогда как в США - %, а в Германии - %. Поэтому модернизация предприятия должна происходить по пути наращивания не только технологического потенциала, но и в сфере повышения квалификации оперативного персонала. Повышение квалификации оператора, в основном, сводится к снижению количества допускаемых им ошибок. Оператор часто допускает ошибки, применяя алгоритм, приемлемый при наличии условий, отсутствующих в данный момент. Причины ошибок разнообразны, но в большинстве случаев они являются следствием низкой квалификации оперативного персонала, вызванной недостатками системы обучения (чаще отсутствием нормальных дидактических средств или неправильной организацией обучения). Основным инструментом обучения операторов в большинстве случаев является нормативно-техническая документация, входящая в организационное обеспечение АСУ. Сотни страниц текста, содержащегося в инструкциях, регламентах и т.