Материал: Оптимизация и моделирование в автоматизированных системах
Конфигурация TeconOPC-сервера представляет собой список переменных целевой задачи (ресурса) контроллера, к которым может быть получен доступ для чтения и записи соответствующих текущих численных значений. Диалоговое окно программы TeconOPC-сервер с загруженойконфигурацией приведено на рис. 5.
Рис. 5. Диалоговое окно программы TeconOPC-сервер с загруженной конфигурацией
Для оперативного диспетчерского управления, сбора и отображения данных в процессе полунатурного моделирования многомерной системы управления жидкофазным химическим реактором разрабатывается графический интерфейс пользователя в SCADA-системе (рис. 6). Для этой цели используется с о- временная, инновационная, мощная и удобная SCADA- и SoftLogic-система MasterSCADA отечественной компании «ИнСАТ».
Рис. 6. Внешний вид главной мнемосхемы технологического процесса
Решающим критерием оценки многомерной системы управления жидкофазным химическим реактором являются показатели качества переходных процессов регулирования. Для нашего объекта управления имеют значение сле-
195
дующие показатели качества: время регулирования ( р ≤ ( ÷ ) об, где об –
постоянная времени объекта по каналу регулирования) и динамическая ошибка (зададимся следующим условием: динамическая ошибка не должна превышать 10% по всем переходным процессам регулирования).
парат |
На рис. 7, 8 представлено изменение регулируемых переменных и регу- |
||
|
. |
(∆ вх) и расходу первого потока на входе в ап- |
|
лирующих воздействий при ступенчатых возмущениях по концентрации ком- |
|||
|
(∆ ) |
|
|
понента |
во входном потоке |
|
|
воздействий при ∆ вх = , (моль/л)
Рис. 7. Изменение регулируемых переменных и регулирующих ступенчатомвхвозмущении= (моль/л:)
(10% от )
Рис. 8. Изменение регулируемых переменных∆ и регулирующих= , (л/мин) воздействий при ступенчатом=возмущении, (л/мин):
(10% от )
На рис. 9, 10 представлено изменение регулируемых переменных и регу-
лирующих воздействий при ступенчатых изменениях задающего воздействия |
|||
|
(∆з) |
з |
и температуре реакцион- |
по концентрации целевого продукта в аппарате |
|||
ной смеси в аппарате |
. |
(∆ ) |
|
196
|
Рис. 9. Изменение регулируемых переменных и регулирующих |
||||||||||||
|
∆ |
|
= , (моль/л) |
|
|
|
|
= , (моль/л) |
|||||
воздействий при ступенчатом изменении задающего воздействия: |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
(10% от |
|
|
|
|
|
|
) |
|
|
|
|
з |
|
|
з |
|
÷ |
|
||||
|
|
|
|
|
|
≤ |
|
|
|||||
Численное значение динамической ошибки |
|
не превышает 10%, а время |
|||||||||||
процессам. |
|
|
р |
удовлетворяет условию: |
|
р |
|
( |
) |
об |
по всем переходным |
||
регулирования |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Рис. 10. Изменение регулируемых переменных и регулирующих воздействий при∆з ступенчатом= ( ) измененииз = задающего( ) воздействия:
(10% от )
Таким образом, можно сделать вывод о том, что синтезированная многомерная система управления жидкофазным химическим ректором, реализованная на базе программно-технического комплекса «стенд ТеконУС 410-02 – ПЭВМ» является работоспособной.
Разработанная методика может использоваться для проведения имитационного (полунатурного) моделирования, структурного, алгоритмического и параметрического синтеза, а также тестирования и отладки систем автоматического управления технологическими объектами на этапе проектирования АСУТП.
197
Технико-экономический эффект от использования предложенной методики выражается в сокращении затрат времени и других ресурсов на пусконаладочные работы при введении АСУТП в эксплуатацию.
Литература
1.Лабутин, А. Н. Технологические процессы и производства как объекты управления: учеб. пособие / А.Н. Лабутин, Г.В. Волкова. – Иваново: Иван. гос. хим.-технол. ун-т., 2010. – 96 с.
2.Невиницын, В.Ю. Прикладное программное обеспечение систем управления на базе ПЛК ТКМ410: учеб. пособие / В.Ю. Невиницын, А.Н. Лабутин, Г.В. Волкова. – Иваново: Иван. гос. хим.-технол. ун-т., 2017. – 96 с.
3.Sascha Rock. Hardware in the loop simulation of production systems dynamics // German Academic Society for Production Engineering (WGP). – 2011. – P. 329-337.
4.S. A. Belokon’, Yu. N. Zolotukhin, M. N. Filipov. Architecture of a Platform for Hardware-in-the-Loop Simulation of Flying Vehicle Control Systems // Optoelectronics, Instrumentation and Data Processing. – 2017. – Vol. 53, No. 4. – P. 345-350.
5.Igor Henrique Beloti Pizetta, Alexandre Santos Brandao, Mario SarcinelliFilho. A Hardware-in-the-Loop Platform for Rotary-Wing Unmanned Aerial Vehicles // Springer Science+Business Media Dordrecht. – 2016. – P. 1-19.
6.G. Aiello, M. Cacciato, G. Scarcella, G. Scelba. Failure analysis of AC motor drives via FPGA-based hardware-in-the-loop simulations // Springer-Verlag GmbH Germany. – 2017. – P. 1-11.
7.G. G. Kulikov, V. Yu. Ar’kov, A. I. Abdulnagimov. Hardware-in-the-Loop Testing Technology for Integrated Control and Condition Monitoring Systems of Aircraft Gas Turbine Engines // Russian Aeronautics (Iz.VUZ). – 2008. – Vol. 51, No. 1. – P. 47-52.
8.M. H. Lee, H. M. Lee, K. S. Lee, S. K. Ha, J. I. Bae, J. H. Park, H. G. Park, H. J. Choi, H. H. Chun. Development of a Hardware-in-the-Loop Simulation system for electric power steering in vehicles // International Journal of Automotive Technology. – 2011. – Vol. 12, No. 5. – P. 733-744.
9.Алексеев, А.А. Теория управления: учебник / А.А. Алексеев, Д.Х. Имаев, Н.Н. Кузьмин, В.Б. Яковлев. – СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 1999. – 435 с.
10.Ротач, В. Я. Расчет настройки промышленных систем регулирования / В.Я. Ротач. – М.: Госэнергоиздат, 1961. – 344 с.
11.Многофункциональный контроллер ТКМ410. Руководство по эксплуатации.
ФГБОУ ВО «Ивановский государственный химико-технологический университет», Россия
198
УДК 004.94 (336.6)
М.М. Савкин, В.П. Пономарев
КОМПЬЮТЕРНАЯ МОДЕЛЬ УПРАВЛЕНИЯ НЕФТЕДОБЫВАЮЩЕЙ КОМПАНИЕЙ
Для повышения эффективности управления нефтедобывающей компанией предлагается использовать компьютерную модель, созданную на основе модуля Simulink математического пакета Matlab и осуществляющую имитационное моделирование всех бизнес-процессов в компании. В работе рассматриваются вопросы разработки подсистем добычи нефти, транспортировки и сбыта на внутреннем рынке и за рубеж, выплаты налогов, контроля и оптимизации распределения денежных ресурсов. В ходе разработки модели с использованием математических блоков пакета Matlab получены новые расчетные зависимости для прогнозирования добычи нефти из месторождения и оптимизации распределения поставок нефти на НПЗ, магистральный нефтепровод, железнодорожный и речной транспорт. Анализ результатов моделирования для компании с объемом добычи в 5 млн. т нефти в год показал существенные достоинства созданной компьютерной модели.
Ключевые слова: компьютерная модель, нефтедобывающая компания, имитационное моделирование, Simulink, Matlab,
Введение.
В динамических условиях современного рынка от нефтедобывающей компании требуются быстрые и оптимальные управляющие решения по распределению ресурсов на добычу, подготовку новых месторождений, внедрение новых технологий. Также актуальными являются проблемы направлений транспортировки и сбыта нефти (на НПЗ (нефтеперегонный завод), магистральный нефтепровод, железнодорожный и речной транспорт). Как отмечено в [1] - [3] существенное повышение оптимальности управления предприятием, компанией можно получить при использовании интегрированной компьютерной модели, осуществляющей имитационное моделирование всех деловых процессов в производственной цепочке. В настоящей работе предлагается компьютерная модель управления нефтедобывающей компанией, созданная на основе модуля Simulink пакета Matlab. Пакет Matlab является наиболее мощной системой научно-технических расчетов, а его модуль Simulink позволяет осуществлять моделирование непрерывных и дискретных процессов во времени. Отличительной чертой модуля Simulink является визуальное программирование, когда компьютерная модель создается путем переноса объектов мышью из библиотеки на рабочее поле и соединения их функциональными связями. Компьютерная программа для модели создается автоматически и представляет собой систему конечно-разностных уравнений. После ввода характеристик блоков и
199