автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Синтез имитационной модели для тренажера управления технологическим процессом ректификации

На правах рукописи

ОИ4612722

Колмогоров Алексей Геннадьевич

"ИНТЕЗ ИМИТАЦИОННОЙ МОДЕЛИ ДЛЯ ТРЕНАЖЕРА УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ПРОЦЕССОМ РЕКТИФИКАЦИИ

Специальность 05.13.06-Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (промышленность)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 8 НОЯ 2010

Иркутск-2010

004612722

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Ангарская государственная техническая академия»

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент

Благодарный Николай Семенович

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

старший научный сотрудник Дозорцев Виктор Михайлович доктор технических наук, доцент Пашков Николай Николаевич

Ведущая организация: ООО «Ангарское-ОКБА»

Защита состоится «9» декабря 2010 года в 12-00 часов на заседании совета по защите кандидатских и докторских диссертаций Д218.004.01 при ГОУ ВПО «Иркутский государственный университет путей сообщения» (ИрГУПС) по адресу. 664074, г. Иркутск, ул. Чернышевского 15, ауд. А-803.

тел: (8-3952) 63-83-11, (8-3952) 38-76-07.

факс: (8-3952) 38-76-72

e-mail: mail@irgups.ru

WWW: http://www.irgups.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Иркутского государственного университета путей сообщения

Автореферат разослан «8» ноября 2010 года.

Ученый секретарь совета к.т.н., профессор

И.И. Тихий

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Основная роль при комплексной автоматизации производств отводится автоматизированным системам управления технологическими процессами (АСУТП), являющимися базовым уровнем в иерархической структуре АСУ. Несмотря на постоянное развитие технического обеспечения, одним из «слабых» мест в структуре АСУТП был и остается оперативный персонал, являющийся неотъемлемой ее частью. По мнению исследователей, доля ошибок в принятии управляющих решений оперативным персоналом из-за низкой его квалификации может достигать 70 % от общих причин аварийных ситуаций. Особую значимость квалификация операторов приобретает в условиях взрыво- и пожароопасных производств, когда цена ошибки многократно возрастает.

Не вызывает сомнения необходимость совершенствования квалификации операторов путем проведения регулярных тренировок по отработке навыков поведения при нештатных ситуациях, а также в штатных ситуациях, требующих глубоких знаний и умений. Общепризнанно, что одним из эффективных подходов к обучению и повышению квалификации операторов является применение компьютерных тренажеров (КТ). Обязательное применение КТ зафиксировано Госгортехнадзором РФ в нормативной документации по безопасной эксплуатации оборудования.

Работы над созданием и внедрением КТ для химических производств ведутся с начала 80-х годов XX века как отечественными, так и зарубежными специалистами. Оценивая глубину проблемы, следует отметить, что существует значительное отставание России в этом вопросе, в то время как зарубежные успехи свидетельствуют об экономической эффективности решений в этой области. Объем мирового рынка КТ в 2008 году составил около 400 млн. долл. (лидерами тренажеростроения являются фирмы Honeywell, Invensys, Yokogawa и др.). Российский рынок оценивается ежегодным объемом продаж на уровне 3 млн. долл. Обеспеченность российских предприятий КТ составляет около 15 %. Наработки в этой области зарубежных производителей носят закрытый характер, представляя собой объект интеллектуальной собственности.

Основным звеном КТ является математическая модель процесса, имитирующая во времени протекание физико-химических явлений в объекте с учетом воздействия на него участников тренинга с целью приобретения практических навыков по эффективному управлению процессом в различных режимах. Сложность разработки имитационных моделей для КТ заключается в отсутствии единого подхода к их синтезу, учитывающего ряд специфических особенностей, которые обусловлены:

- масштабностью и многосвязностью объектов моделирования;

- наличием большого количества управляющих воздействий, включая ручную и автоматическую запорно-регулирующую арматуру, основные и вспомогательные технологические потоки;

- широким диапазоном изменения переменных процесса, характерным для воспроизведения пусковых и остановочных режимов работы объекта, необходимостью моделирования нештатных и аварийных ситуаций;

- необходимостью воспроизведения динамики поведения объекта, и, как следствие, получения устойчивого решения модели в реальном времени;

- невозможностью оценки адекватности модели методами, основанными на использовании экспериментальных данных (ввиду их ограниченности).

Несмотря на многолетние научные изыскания, многие исследователи сходятся во мнении, что решение всего спектра задач в области промышленного тренажеростроения далеко от завершения.

Работа посвящена решению ряда проблем, связанных с разработкой адекватных имитационных моделей технологического процесса ректификации для КТ (на примере разделения этан-этиленовой фракции), которые являются особо актуальными для обеспечения производственной безопасности, улучшения экономической эффективности и стабильного развития предприятий.

Цель работы - разработка имитационной математической модели процесса ректификации этан-этиленовой фракции (ЭЭФ), воспроизводящей во времени поведение объекта в штатных и нештатных режимах, с адекватной реакцией на управляющие и возмущающие воздействия в процессе компьютерного тренинга.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие основные задачи:

1. Провести анализ задач управления процессом ректификации ЭЭФ и сформулировать принципы синтеза имитационной модели для компьютерного тренинга операторов (тренажерной модели);

2. Разработать:

- алгоритм синтеза тренажерной модели процесса ректификации ЭЭФ;

- формализованное математическое описание элементов, получаемых при декомпозиции объекта и осуществить их алгоритмизацию;

- разработать критерий адекватности тренажерной модели и методику ее проверки;

- инструментальные средства и программное обеспечение для реализации тренажерной модели.

Методы исследования. При решении поставленных задач использованы методы теорий автоматического управления, обработки информации, математического моделирования, нечетких множеств, системного анализа, численных методов.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. На основе результатов анализа задач управления процессом ректификации ЭЭФ определено место компьютерного тренажера в структуре АСУ как элемента, обеспечивающего совместимость и интеграцию АСУТП и АСУП, и сформулированы принципы синтеза тренажерной модели, учитывающие реальные условия эксплуатации технологического процесса.

2. Предложен алгоритм синтеза тренажерной модели, включающий структурную декомпозицию процесса на основе выделения и формализованного математического описания универсальных элементов, осуществляющих транспорт и преобразование информации.

3. Впервые синтезирована тренажерная модель процесса ректификации ЭЭФ, имитирующая во времени поведение объекта в штатных и нештатных режимах, с адекватной реакцией на управляющие и возмущающие воздействия в процессе компьютерного тренинга.

4. Предложен новый критерий адекватности тренажерной модели, основанный на качественном соответствии воспроизведения моделью описанных экспертами реальных тренинговых ситуаций.

Положения, выносимые на защиту:

- принципы синтеза тренажерной модели, вытекающие из специфики компьютерного тренинга;

- алгоритм синтеза тренажерной модели;

- тренажерная модель процесса ректификации ЭЭФ;

- критерий адекватности тренажерной модели на основе описанных экспертами тренинговых ситуаций;

- компьютерный симулятор рабочего места оператора этиленовой колонны.

Практическая значимость работы определяется её направленностью на синтез моделей ТП для промышленных тренажеров для обучения и тренировки персонала нефтехимических предприятий. Практическую значимость работы составляют:

- созданное алгоритмическое и программное обеспечение, реализующее разработанную тренажерную модель;

- разработанное и внедренное на производстве программное обеспечение для симуляции рабочего места оператора технологического процесса ректификации ЭЭФ, основным звеном которого является синтезированная тренажерная модель;

- разработанная методика проведения процедуры оценки адекватности тренажерной модели на основе экспертных знаний о поведении реального объекта;

- разработанное программное обеспечение для автоматизации процедуры оценки адекватности модели в среде Matlab.

Внедрение результатов работы. Практическим результатом диссертационной работы является пакет документов и прикладных программ для симуляции рабочего места оператора, внедренный на производстве этилена ЭП-300 «Ангарского завода полимеров» ОАО «НК «Роснефть» для обучения оперативного персонала.

Математическое и программное обеспечение, разработанное в ходе диссертационного исследования, применяется в учебном процессе Ангарской государственной технической академии (АГТА) при подготовке специалистов по автоматизации и химической технологии.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные проблемы радиоэлектроники и связи» (Иркутск, 2008, 2009), Международных конференциях «Математические методы в технике и технологиях» (Воронеж, 2006, Саратов, 2008, Саратов, 2010), Международном научно-методическом симпозиуме «Современные технологии многоуровневого образования» (Ростов-на-Дону, 2008), ежегодных научно-технических конференциях «Современные технологии и научно-технический прогресс» (Ангарск, 2008, 2009, 2010), расширенном научно-техническом семинаре ОАО «Ангарский завод полимеров» (Ангарск, 2009).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 14 работ, в том числе 10 статей, из них 2 статьи в журналах, рекомендованных ВАК, свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ, 3 тезиса доклада. Результаты работы вошли в заявку на участие в областном конкурсе в сфере науки и техники 2009 года, по результатам которого автор стал лауреатом.

Структура и объем диссертационной работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложения. Общий объем диссертационной работы составляет 160 страниц, в том числе 43 рисунка, 8 таблиц. Библиографический список включает 103 наименования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность исследований, определены их цель и задачи.

В главе 1 на основе результатов анализа литературных источников были определены цели и задачи компьютерного тренинга, проанализированы основные аспекты и принципы построения KT для технологических процессов (ТП). Большой вклад в развитие методологии построения промышленных тренажерных комплексов внесли российские ученые В.М. Дозорцев, Т.Б.Чистякова, С.И. Магид, С.А. Рубашкин и др., а также ряд зарубежных ученых.

асуп

Руководство предприятия ь Контроль '

■и и • -и

ТПП тэп УКП

'Монимич.

1Т11 Э<1>'1кМ1 Теории

асутп

Оперативный персонал [

и

ТО по I ио

Наныкм

Математическая модель ТП

Технологический процесс

Рис. 1. Место КТ в структуре АСУ

Являясь автоматизированным имитационным средством обучения, КТ имеет очевидные преимущества по сравнению с традиционной дидактической системой подготовки операторов, в связи с чем необходимость включения КТ в состав АСУ предприятия не

...... вызывает сомнений. Традиционно в

асу | АСУ обеспечение эффективности и безопасности производств распределено между функционирующими в ее составе АСУП и АСУТП (рис. 1). В состав АСУТП, наряду с несколькими видами обеспечений, входит организационное (ОО), которое, согласно ГОСТ 24.104-85, «...должно быть достаточным для эффективного выполнения персоналом возложенных на него обязанностей». Использование КТ в структуре АСУ позволяет организовать эффективное взаимодействие между двумя системами. Со стороны АСУТП, оператор, отрабатывая на КТ полученные теоретические знания, приобретает практические навыки, необходимые для надежного и грамотного управления ТП. Со стороны АСУП, служба управления персоналом (УП), осуществляя полноценный автоматизированный контроль за квалификацией оператора, вправе прогнозировать экономический эффект в виде снижения издержек за счет более эффективного управления и минимизации аварийности.

Анализ основных аспектов показал, что процесс разработки КТ является сложной многогранной задачей, требующей организации взаимодействия между аппаратной, программной и методической частями. Основой КТ является программно-информационная часть, в состав которой входят интерфейсы оператора и инструктора, а также математическая модель ТП, составляющая ядро КТ.

Разработка математической модели ТП является наиболее трудоемким процессом. Основные трудности связаны с необходимостью учета при моделировании ряда специфических особенностей, отличающих математическую модель для КТ от других, что позволяет отнести данную модель к отдельному классу - тренажерных моделей (ТМ). Являясь, по сути, имитационной, ТМ должна адекватно воспроизводить во времени поведение объекта в штатных и нештатных режимах, реагируя на управляющие и возмущающие воздействия со стороны оператора и инструктора в процессе компьютерного тренинга.

На основе анализа целей и задач тренинга, особенностей построения КТ, а также литературных источников в области математического моделирования ТП сформулированы общие принципы синтеза ТМ, которые представлены на рис. 2.

Соблюдение при моделировании всех обозначенных принципов означает четкое определение структуры модели, сохранение большинства причинно-следственных связей, присутствующих в реальном объекте, что требует проведения глубокого анализа данной проблемной области. Определено, что основным методом моделирования, способным обеспечить наиболее полное соблюдение всех принципов, является метод дедуктивного моделирования. Полученные на основе данного метода модели предельно подробны и точны для явлений, которые они описывают, т.к. основаны на фундаментальных законах, количественно описывающих поведение или свойства системы.

Рис. 2. Принципы синтеза тренажерных моделей

Основа методологии синтеза КТ, изложенная в литературе, позволяет обозначить пути достижения поставленной цели - создание эффективного программно-технического средства для обучения оперативного персонала. Наряду с этим, отсутствие математических моделей ТП, удовлетворяющих всем сформулированным принципам, а также методики их синтеза и алгоритма проведения исследований затрудняет решение ряда вопросов при разработке КТ.

В заключение главы проведен анализ ТП ректификации ЭЭФ, как объекта компьютерного тренинга, выявлены особенности его аппаратурного оформления и управления, определены основные группы нештатных и аварийных ситуаций, необходимые для реализации в рамках КТ. Проведен анализ процесса ректификации ЭФФ с точки зрения математического моделирования. Исследования автора базировались на трудах ученых Кафарова В.В., Глебова М.Б., Балакирева B.C., Гартмана Т.Н., Томаса Ф., Фрэнкса Р. и др., сделавших значительный вклад в развитие методов математического моделирования ТП. На основе обзора существующих подходов к построению моделей химико-технологических процессов определено, что существующие математические модели процесса ректификации не в полной мере удовлетворяют сформулированным принципам синтеза ТМ.

В главе 2 разработан алгоритм синтеза ТМ (рис. 3), в рамках которого определены основные этапы работы над моделью.

Подготовительный этап

Источники исходной информации

Технологическая установка

(записи трендов, технологический регламент, журналы операторов)

Существующие модели

Эксперты (технологи)

Эксперты (разработчики)

ТЗ на тренажер

= -в- Е

! I s

Этап разработки модели

Декомпозиция объекта. Выявление элементов модели

Разработка обобщенной структурной схемы модели

Выявление аналитического описания элементов модели ' 1 ...... "

Параметрическая идентификация

•элементов модели -1

Этап реализации и уточнения модели

Программная реализация модели. Разработка интерфейса

._ i11 1:"

Численный эксперимент

Проверка адекватности (экспериментальные данные, акслартные знания)

И еудоалет верительная адештхоегь Удовлетворительная адекватность

корректировка модели

[ Готовая модель

Рис. 3. Алгоритм синтеза тренажерной модели 7

Алгоритм подразумевает достижение цели путем итерационной процедуры, обеспечивающей возврат на промежуточные этапы в случае обнаружения неудовлетворительной адекватности модели. Далее в главе раскрыты суть и содержание подготовительного этапа, а также осуществлена разработка обобщенной структуры ТМ процесса ректификации ЭЭФ в рамках этапа разработки модели.

На подготовительном этапе проведен сбор и анализ исходной информации о ТП на основе нормативных технологических документов, технического задания (ТЗ) на разработку тренажера, изучения существующих моделей процесса, экспериментальных данных (полученных в результате обработки трендов, журналов операторов, данных

пассивного эксперимента). На рис. 4 приведена зависимость одной из переменных процесса - температуры куба колонны (7) от величины управляющего воздействия - расхода теплоносителя в кипятильник (Р), являющаяся результатом обработки журнала оператора за 2-х месячный период. Исследования подобных областей для всех наблюдаемых на объекте переменных показали, что они составляют 3 - 10 % от возможного диапазона их изменения, что говорит о существенной ограниченности экспериментальных данных. Проведение активного эксперимента на работающей установке затруднительно.

Данные обстоятельства ставят под сомнение возможность дальнейшей проверки адекватности ТМ реальному ТП ввиду отсутствия экспериментальных данных в широком диапазоне изменения параметров модели для сопоставления с ними расчетных значений. Возможным решением в подобной ситуации является использование экспертных оценок. Эксперты являются потенциальными пользователями КТ на базе синтезируемой ТМ, поэтому их оценки в виде чувственно-образных представлений, либо анализа и обобщения исторически накопленного опыта возникновения подобных ситуаций, являются определяющими. Вопросы о накоплении и формализации экспертных данных, а также методика их использования при оценке адекватности ТМ рассмотрены в главе 4.

Для синтеза структуры ТМ процесса ректификации ЭЭФ осуществлен ряд процедур, включающих декомпозицию объекта на основе выявления и классификации информационных потоков и их преобразователей с последующим агрегированием полученных элементов в обобщенную структурную схему модели.

Под информационным потоком (ИП) понимается элемент ТМ, представляющий собой математическую модель технологического потока (материального или энергетического), наделенную вектором свойств, включающим качественные и количественные характеристики, необходимые для описания процесса передачи физических свойств в пространственно распределенной динамической системе, с учетом особенностей ТМ.

Под преобразователем информационного потока (ПИП) понимается элемент ТМ, представляющий собой математическую модель аппарата или его части, выполняющий преобразование качественных и количественных значений переменных, передаваемых ему информационными потоками, в соответствии с его внутренней функциональной структурой. Применительно к технологической схеме ректификации, ПИП может пред-

Г,°С

1 ) | 1 I 1 1 1 и 1.2 1 1 1 )

I7!.......- 1 1 . _;_______________-2

______'________|_______________ 1

< I у | 1..... 1 ! 1 . 1 I . ....

в в.! 7 7.) 8 15 9 9.5 10

/\ т/ч

Рис. 4. Зависимость температуры куба колонны (Т) от расхода теплоносителя в кипятильник (Р~)

ставлять собой модель отдельного аппарата технологической схемы либо составной части аппарата, что характерно для описания сложных объектов (например, ректификационной колонны, состоящей из 120 ступеней разделения), формализация которых в рамках одного элемента затруднительна или нецелесообразна. Модель кубового кипятильника, например, структурно представляет собой два взаимосвязанных тепловым ИП преобразователя (модели трубного и межтрубного пространства), изменяющих качественные и количественные значения переменных (фазовое состояние, температуру, давление и концентрации) смежных с ним ПИП.

Проведенный анализ процесса ректификации ЭЭФ выявил общие закономерности явлений, протекающих во всех аппаратах технологической схемы, основанные на равновесии в парожидкостной системе при кипении или конденсации многокомпонентных (в общем случае) смесей. Это обстоятельство делает возможным построение универсального ПИП, на базе которого может быть разработано полное математическое описание аппаратной части процесса ректификации ЭЭФ. В общем случае ПИП характеризуется совокупностью внутренних параметров <Д>={/, Х,(0, ¥,(1), К,}, часть из которых (Х,(1)) преобразуется внутри него (температура, давление, концентрации компонентов) и передаются выходящими ИП другим преобразователям. Переменные вектора У//) определяют свойства и внутренние процессы данного преобразователя и не передаются другому ПИП. Вектор коэффициентов К, характеризует конструктивные параметры, / - порядковый номер ПИП в структуре модели. Внутренняя структура универсального ПИП раскрыта в главе 3.

ИП осуществляет транспорт информации о значениях переменных вектора Х,(0 от передающего ПИП к принимающему и характеризуется совокупностью <2р-={к, вь бь 4» Afc.it, |//, (г), Уи>к ((), /ДО» /ч(0}> которая структурно делится на внутренние, управляющие и выходную характеристики потока (к - порядковый номер ИП).

Внутренние характеристики ИП. Характеристика в^ - качественная, отражающая природу технологического потока {пар (П) / жидкость (Ж) / тепло (Т)}. Коэффициент .чк является индивидуальной расчетной характеристикой ИП, с помощью которой учитываются размерность и пропускная способность потока. Значение двоичной переменной 5к = [0; 1] отражает присутствие {ёк = 1) в потоке обратного клапана, препятствующего изменению направления движения потока. Характеристики Ик и тк учитывают в модели пространственное расположение потока в виде перепада его по высоте и протяженности (транспортное запаздывание).

Управляющие характеристики ИП. Эти характеристики являются внешними по отношению к рассматриваемому потоку, с помощью которых осуществляется моделирование воздействия на ИП с целью изменения его выходной характеристики. Их значения передаются ИП от модели АСУТП, и представляют собой расчетную величину положения рабочих органов моделей запорно-регулирующей арматуры непрерывного типа (регулирующие клапаны или ручные задвижки), а также выходную характеристику перекачивающего оборудования дискретного действия (насосы). В составе вектора управляющих характеристик также входит величина возмущающего воздействия от интерфейса инструктора, позволяющая изменять величину ИП в соответствии со сценарием развития моделируемой нештатной ситуации.

Переменная ^(0 характеризует величину воздействия в модели АСУТП на аналоговый исполнительный механизм и может принимать значение из диапазона [0...1], что соответствует текущему положению рабочего органа (0 - полностью закрыт, 1 -полностью открыт). При отсутствии рабочих органов в технологических потоках

y/k{t) =1. Переменная hrk (t) отражает наличие в потоке насоса и характеризует его напорную характеристику, которая может принимать значения: hpk(t)= 0 - насос остановлен либо отсутствует в потоке; 0 < hpk(t)< hpkmsx(t) - насос работает, где hpiaiBi(t)-

максимальная величина напора. Характеристика хМ отражает возможность появления в потоке нештатной ситуации (ухудшение передающих свойств) и может принимать значения из диапазона %к(0 = [0... 1 ].

Выходная характеристика ИП Fk(t) определяет величину расхода массы или тепла и зависит от типа потока, состояния его внутренних и управляющих переменных, а также переменных, входящих в вектор Х$) передающего и X/t) принимающего ПИП. Вычисление I'\(t) осуществляется по алгоритму, изображенному на рис. 5.

Интерфейс инструктора Модель АСУТП

m yt(t),hP,(t)

Хиф

7\

Fk(t)

тр

P¡(t-n) Ti(t-n)

I

ПИП/ m к ИП» J ПИПу

Xi(t),Yi(t),K -✓ k,Bk,St,5K,ht,TK -s m,Yj(t).Kl

m

m

I

ж

А

F*(t)

Рис. 5. Алгоритм вычисления выходной характеристики ИП

На основе результатов анализа процесса ректификации ЭЭФ, как объекта компьютерного тренинга, выявлены элементы ТМ и определены взаимосвязи между ними. Разработана обобщенная структурная схема ТМ процесса ректификации ЭЭФ (рис.6).

от Ane (пропилен) к А1м(пропилем)

@ Г - Ш - * А1«(теплопотери) ! rlïii--->kAu2 (разгерметизация)

к Aui (сдуека)

or Ai3i (ЭЭФ)

к Амо (этилен) ^

^ к Апг^геппопотерц^

к Ai33 (дренаж) _

-txj—►-- /

к Anz( разгерметизация)

I---&---,->

^к Ак12(теплопотери)

^ кА^этилен)

к Ai32 (дренаж)

к Ага(этан)

Рис. 6. Обобщенная структурная схема ТМ процесса ректификации ЭЭФ: 1 - модель регулирующего клаяана; 2 - модель обратного клапана; 3 - модель ручной задвижки; 4 - модель насоса; 5, 6, 7 - модели парового, теплового и жидкостного потоков; А - условное обозначение ПИП; Щ- условное обозначение ИП

—

А)_<

.........-т--...... 120-я тарелка

131) К!

фй 119-я тарелка

33-я тарелка

43

.¿..^.'г.г...и.. , /(..¡■IV'... >0-1 \®*>Аиг

Аю_130

№

—— 2-я тарелка

фф 1-я тарелка

а

Уи»<ми ь. .-б 1

фф кубовая секция

10

Г&>Ат<г

.......Ф'ф""'""

Аш Агзг

Данная структурная схема содержит ИП, необходимые для реализации всех задач тренинга, в т.ч. по отработке аварийных ситуаций, связанных, например, с разгерметизацией аппаратов.

Такие «неявные» ИП обозначены на схеме в виде пунктирных линий. Модели сложных аппаратов, состоящих из множества ПИП, обозначены на схеме двойной нумерацией, например /410_130 (для колонны), обозначающей, что аппарат моделируется на базе 121 ПИП, индексы которых в общем перечне принадлежат диапазону от 10 до 130. Структурные схемы для таких аппаратов (рис. 7) приводятся в дополнение к схеме, изображенной на рис.6.

Всего модель процесса ректификации ЭЭФ содержит 396 потоков и 142 преобразователя (включая необходимые внешние), что требует упорядочивания переменных модели. С этой целью схемы на рис. 6, 7 в диссертации дополнены тремя информационными таблицами (с характеристиками ИП, ПИП и перерабатываемых веществ), в которых сведены все необходимые для составления математического описания ТМ переменные.

Глава 3 включает процедуру выявления основных теоретических уравнений для математического описания элементов ТМ.

Вид выражения для выходной характеристики Fk{t) информационного потока определяется в зависимости от значения характеристик вк и 8к. Так, например, для жидкостных потоков (при вк = {«Ж»}) при отсутствии в них обратного клапана (т.е. 8к = 0) поток может поменять свое направление. При этом Рк(1) будет определяться:

Ъ С) = *к-¥к (0" ^ (0' [Ри, (/ - тк ) + ИРк (0 +Р11.&-Нк-Р1 (0] х

х уЦ-Л* (г- тк) + Ир„ (г)+рьг§-Ик-Р] (/)| ' 0)

где (г - тк) - давление в передающем ПИП с учетом времени запаздывания тк и гидростатического давления столба жидкости; РД0 - давление в принимающем ПИП; рц плотность /-го компонента в жидкой фазе; g - ускорение свободного падения; [/(•)] - функция определения знака выражения /(•). При 6к = {«П»} и 4 = 1 необходимо использовать переключение вида: ) = и: • ЩС) • Хк(О^С-гк)~р1 (/))■(Р,и-тк) + Р1 (/))]/2, прит-тк)> Ру(0_ [о, при Р,^ - гк)< (г) При вк = {«Т»} выражение однозначно определяется как:

-п 'Хк '(тя-ъу-щ0), (3)

где - тк) - температура в передающем ПИП с учетом времени запаздывания тк;

ГД0 - температура в принимающем ПИП.

Для формализации процессов, протекающих в аппаратах процесса ректификации ЭЭФ, была разработана концепция универсального ПИП, основанная на явлениях кипе-

ис. 7. Структура ректификационной колонны

т-

• (2)

ния (конденсации) многокомпонентных смесей. При этом в модели была принята следующая система допущений:

1) жидкость в зоне кипения (конденсации) находится при температуре кипения, пар - при температуре конденсации (насыщенный).

2) пар и жидкость находятся в равновесии друг с другом при температуре кипения, равновесие подчиняется закону Рауля.

3) температура во всех точках пространства зоны кипения (конденсации) одинакова.

4) теплосодержание паровой и жидкой фаз рассчитывается по правилу аддитивности через теплосодержание составляющих чистых веществ.

5) входные потоки в зону кипения (конденсации) представляют собой гомогенные паровые или жидкостные смеси.

Структурная схема универсального ПИП представлена на рис. 8.

от ПИПВ, к ПИПд,

Рис. 8. Структура универсального ПИП

Математическое описание универсального ПИП включает следующие уравнения. Общий материальный баланс по жидкой и паровой фазам:

с!МР: (г) __ ■

Л 'ы к=Рп+1

где М.,(/■), М>(0 - масса жидкости и пара; /"^(0. 0 - расходы жидкости и пара;

- поток пара (конденсата), образующийся при кипении (конденсации), (1 — двоичная переменная 1, если описывается кипение; с/ = -1, если конденсация). Уровень жидкости в зоне кипения (конденсации):

м,.( о

*=1 Рп

к=и>+1 Р

■-Т.Ы0-1 ^(0+^-3(0,

(4)

(5)

(6)

п

где 5о(- площадь свободного сечения; /и .(7|(0)_ зависимость плотности жидкой фазы от температуры; х1 / - концентрация у-го компонента в жидкой фазе.

Объем паровой фазы связан с массой жидкости и общим объемом Уо::

м,( о

И}(0 = К>,—г

£>/./7X0) •*,.,)

У=1

Давление паровой фазы определяется из уравнения:

У=1

(7)

где Л - универсальная газовая постоянная; М. - молекулярная массау-го компонента; у,концентрация у-го компонента в паровой фазе.

Давление с учетом гидростатического, определяется по выражению:

= /{(0+£>/.,. (7; (/)) • • я • 4(0.'

(9)

У=>

Покомпонентный баланс по жидкой и паровой фазам:

I (10,а)

¿=1 ¿=¿«+1

4^(0-дДО] ^ л

I г" X,

X ^Д'КДО+с,.(<К,(0,у = 1,2.../-.(ю,б)

Уравнение (10, а) используется в случае рассмотрения процесса кипения, а (10, б) - процесса конденсации.

Равновесные концентрации веществ в противоположных фазах (для кипения - в паровой фазе, для конденсации - в жидкой) находятся из закона Рауля:

(А'-ТХО + В'Л-х.ХО-Г,

У,,(0= ' Л ^ ; (11,а)

X, ,(0 =-;— -;-, ] ~ 1,2...Г. (11,6)

Здесь (А* -7](0 + В') - линеаризованное уравнение Антуана для упругости паров _/'-го компонента; Л', 5* - известные коэффициенты; коэффициент активности.

Для определения температуры смеси при кипении (12, а) или конденсации (12, б) воспользуемся стехиометрическими соотношениями:

£(л;-г,(о+в;)-хи(о-г,

№

X М*™ = 1,2...г.

(12, а) (12, б)

Общий тепловой баланс

а

2>/( 7;«)) ■ *,,)мдо+¿(ср,(7;(0) ■ х.Ж^О)

_/=1

Щ

л

= 1

¡-I

/л +2

Х(а/Щ)

7=1

-I

*=.Д|+| I

-х

¿(^(0)^)^(0^(0

+ (13)

.л

где а^Т^О); ср^Т^))— теплоемкости жидкой и паровой фаз; - удельная теплота парообразования (конденсации).

Внутренняя структура универсального ПИП раскрыта на схеме, представленной

Рис. 9. Внутренняя структура универсального ПИП На схеме внутренние переменные ПИП разбиты на блоки, в соответствии с принадлежностью их к векторам Xj, У„ Kh а направленные связи отражают номер / уравнения, связывающего переменные, содержащиеся в этом уравнении. Из структуры легко проследить переменную, вычисляемую из уравнения с номером / - это та переменная, в вершину которой приходят ветви с номером I. С помощью внешних связей (пунктирные линии) переменные векторов X, и Y, связаны с / входными и т выходными информационными потоками вектором расходных характеристик F. С помощью данных ИП осуществляется транспорт векторов переменных Т, х, у от/ внешних ПИП, а также производится передача переменных вектора Х-, рассматриваемого /-го ПИП к m смежным преобразователям.

На базе модели универсального ПИП построена и реализована ТМ процесса ректификации ЭЭФ. Идентификация параметров модели осуществлялась решением обратной задачи на основе усредненных данных пассивного эксперимента, проведенного на

реальном объекте (см. рис. 4). На рис. 10 представлено сравнение экспериментальных и расчетных данных в координатах изменения трех взаимозависимых наблюдаемых параметров: расхода теплоносителя в кипятильник (F), температуры куба колонны (7) и уровня конденсата в кипятильнике (L). Как видно из рис. 10, модель адекватно описывает поведение реального объекта в области экспериментальных значений переменных.

Реализация модели осуществлялась в программной среде Delphi с использованием метода Рунге-Кутта 4-го порядка в качестве численного метода решения системы дифференциальных уравнений.

Рис. 10. Сравнение экспериментальных и расчетных данных: точки — экспериментальные данные, поверхность - расчетные данные модели

В главе 4 на основе результатов анализа литературных источников было определено, что существующие методы проверки адекватности математических моделей в условиях ограниченности экспериментальной информации об объекте не в полной мере подходят для проверки адекватности ТМ в широком диапазоне изменения переменных.

В работе предложен подход проверки адекватности ТМ в широком диапазоне изменения переменных на основе формализации знаний экспертов путем построения ситуационной модели процесса с использованием теории нечетких множеств.

Ситуационная экспертная модель процесса формируется в виде нечеткой ситуационной сети, представляющей собой ориентированный взвешенный граф С = (рис.11). Здесь:

5 = — множество нечетких эталон-

ных ситуаций, Я = - нечеткое множе-

ство управляющих воздействий.

Одна из эталонных ситуаций л0, описывающая нормальный режим работы ТП, называется базовой (на рис. 11 обозначена двойной окружностью). Каждая ситуация характеризуется значениями нечеткого ¿-мерного множества признаков ситуации Р = {р^,рг,...,рк}, включающего подмножества наблюдаемых переменных процесса и средних скоростей изменения этих переменных (темпов переменных). Каждый признак р1 (/' б {1, 2, ..., £}) описывается лингвистической переменной вида (Д, 5„ Д), где /3, -обозначение признака, В: = {Вп,В12,...,В1т} - дг-мерное множество термов лингвистической переменной ;'-го признака с функциями принадлежности рв (д) (/ е {1, 2, ..., т)), А - базовое множество признака (диапазон шкалы переменной процесса р,). Управляющие воздействия (/ е {1, 2, ...,/}) описываются лингвистическими переменными вида: (уь Аь Д), где: А, = {лп,А11,...,А1„\ - «-мерное множество термов с функциями принадлежности Ма,^) (Я е 2,..., л}).

Для построения сети предполагается изменение одного или одновременно нескольких управляющих воздействий из множества Л. В результате процесс переходит в новую ситуацию ^, характеризующуюся изменившимися значениями функций принадлежности признаков. Их вычисление производится путем нечеткого вывода на основе экспертных знаний о поведении процесса, сформулированных в виде нечетких продукционных правил вида:

Пч: ЕСЛИ г, есть И ... И г^естьА^, ТО р\ есть 5ц И ...И рк есть Вц . (14) Следующую ситуацию эксперт может определить либо исходя из текущей ситуации либо вновь исходя из базовой ситуации ?0, также по правилам (14) при изменении управляющих воздействий из множества Я (см. рис.11). Для формализации экспертных знаний была разработана методика опроса экспертов путем составления экспертных карт и формирования ситуационной сети. Если при формировании ситуации используется только одно управляющее воздействие, правила удобнее формулировать в форме экспертной карты, фрагмент которой представлен на рис. 12. В столбцы карты заносятся управляющие воздействия и их термы (ОН - «очень низкий», НР - «норма», ОВ

Рис. 11. Ситуационная экспертная модель

^^^ВоЗДСЙСТНЮ Расход пара, т/ч

он | Н | НР | в | ов

) 3 7 9 12 11

и в * а 1 1 1 н он -20 -13 -8 -3 Э 10

н СБ СБ

НР X

в РМ

ов РМ

Рис. 12. Фрагмент экспертной карты

- «очень высокий» и т. п.), а в строки - наблюдаемые переменные и их термы. Заполненные клетки означают работу соответствующих правил, а значения в этих клетках - значения термов средних скоростей изменения переменных в правилах (СБ - «снижается быстро», РМ -«растет медленно», X - «не изменяется» и т. п.). Пустые клетки означают отсутствие в заключениях правил информации о соответствующих этим клеткам термах. Общее число XV ситуаций определяется экспертом и должно быть не слишком большим, но достаточным для выполнения проверки адекватности модели в широком диапазоне (для моделируемого процесса

введение нечеткости

ректификации ЭЭФ рассматривалось 25 ситуаций).

После формирования ситуационной экспертной модели производится процедура проверки ее адекватности по всем рассматриваемым ситуациям. Под адекватностью ТМ понимается нечеткое равенство эталонных (прогнозируемых экспертом) и текущих

§*' (возникших в ТМ) ситуаций на всем множестве IV ситуаций сети ge{l,2,...,w}. Процесс формирования этих ситуаций, а также критерия адекватности ТМ проиллюстрирован на рис. 13. Эталонная ситуация получается путем нечеткого логического вывода по

экспертным продукционным правилам (14) при известном управляющем воздействии. Нечеткая ситуация, возникающая в ТМ, получена приведением к нечеткости отклика тренажерной модели на то же управление.

Нечеткое равенство двух ситуаций (при я = 1) осуществляется вычислением степени нечеткого равенства ситуаций которая определяется из выражения:

,«,")=&( &( Йв (А) <-> /Ч (Р,')))

где & и <-» - символы операций конъюнкции и эквивалентности, соответственно, р\ — значения признаков текущей ситуации. Степ.снь истинности высказывания об эквивалентности функций принадлежности определяется по формуле:

формирование критерии формирование-

текущей адекватности эталонной :

ситуации ситуации :

: (г?/ \ ) :

нечеткий вывод

4)

агрегирование; предпосылок \ правил

база нечетких '. ; продукционных-правил

ту

Рис. 13. Процедура формирования критерия адекватности модели

Мв„ (А) /Я ^ = п»11«^3^1 - Йв„ (/>/)).тах(/^ (д),0 ~Мв,(Р'М ■

Две ситуации считаются нечетко равными, если выполняется условие:

?„£,")>;, (15)

где I - порог нечеткого равенства ситуаций, ( е [0.6... 1]. Выбор конкретного значения I зависит от жесткости требований к точности ТМ. Ввиду того, что выполнение условия

(15) должно проверяться на всем множестве нечетких ситуаций, включенных в ситуационную сеть, критерий адекватности ТМ формулируется в виде:

& 2, (16)

При выполнении условия (16) ТМ адекватно имитирует описанные экспертами реальные ситуации, возникающие при управлении ТП.

На основе разработанного критерия адекватности, а также приведенной в диссертационной работе методики проверки адекватности ТМ создано программное обеспечение в среде МаНаЬ для автоматизации представленной процедуры. Использование данного программного обеспечения для проверки адекватности ТМ процесса ректификации ЭЭФ подтвердило эффективность работы алгоритма. Для рассматриваемого процесса степень нечеткого равенства превысила пороговое значение ? = 0.6 при проведении чис-' ленных экспериментов на модели в широком диапазоне изменения переменных, что сви-: дегельствует об адекватности полученной модели процесса экспертным оценкам о поведении реального объекта.

В главе 5 описано разработанное программное обеспечение для реализации синтезированной ТМ в составе симулятора рабочего места оператора этиленовой колонны.

На рис. 14 изображена структура программы, согласно которой ТМ связана с программным интерфейсом оператора при помощи набора динамических элементов, входящих в эмулятор АСУТП и систему визуализации. Взаимодействие ТМ с интерфейсом инструктора осуществляется посредством выделенной области памяти для хранения массива текущих значений переменных модели. В программном интерфейсе инструктора производится обработка и выдача пакетов через базу данных симулятора. Информационный обмен между хранилищами данных осуществляется с использованием вычислительной сети.

Модель АСУТП содержит элементы, необходимые для обеспечения в ТМ функций контроля и регулирования (модели исполнительных механизмов, регуляторов, измерительных приборов). Для взаимодействия оператора с ТМ в работе был разработан ряд интерфейсных элементов, эмулирующих подачу управляющих воздействий через виртуальные приборы КИПиА, в основу которых положены компьютерные модели, отражающие логику функционирования реальных щитовых приборов. На рис.15, а изображены экранные формы рабочего места оператора для отображения процесса в виде мнемосхемы, а на рис. 15, б - в виде щита управления.

Результаты работы в виде симулятора рабочего места оператора внедрены на производстве этилена ЭП-300 «Ангарского завода полимеров» ОАО «НК «Роснефть» для обучения оперативного персонала. Акт о внедрении приведен в Приложении диссертационной работы. Кроме того, математическое и программное обеспечение, разработанное в ходе диссертационных исследований, используется в учебном процессе АГТА при подготовке специалистов по автоматизации ТП.

тренды, журнал.

органы управления исполнительных механизмов

База данных 4_

симулятора

Массив значение переменных модели

Модель технологического процесса

ЗЕ

-Тренажерная модель-

набор начальных

библиотека упражнений

статистика работы оператора

журнал тренинга

Рис. 14. Структура программььсимулятора рабочего места оператора

На программный продукт «Имитатор рабочего места оператора этиленовой колонны» получено свидетельство о государственной регистрации программы на ЭВМ.

а) б

Рис. 15. Экранные формы: а) мнемосхемы процесса; б) щита управления

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

На основании выполненных автором исследований достигнута цель работы - син- I тезирована имитационная модель процесса ректификации этан-этиленовой фракции, являющаяся ядром компьютерного тренажера для обучения операторов эффективному и безаварийному управлению технологическим процессом. В ходе исследований был решен ряд задач, а именно:

1. На основе анализа задач управления технологическими процессами определено место компьютерного тренажера в структуре АСУ и сформулированы принципы синтеза имитационной модели для тренажера (тренажерной модели), учитывающие реальные условия эксплуатации технологического процесса.

2. Разработан алгоритм синтеза тренажерной модели процесса ректификации, | включающий структурную декомпозицию процесса на основе выделения и формализованного математического описания универсальных элементов, осуществляющих транспорт и преобразование информации.

3. На основе предложенного алгоритма впервые синтезирована тренажерная мо- | дель процесса ректификации ЭЭФ, имитирующая во времени поведение объекта в штатных и нештатных режимах, с адекватной реакцией на управляющие и возмущающие I воздействия в процессе компьютерного тренинга.

4. Разработан новый критерий адекватности тренажерной модели на основе экспертных оценок, позволяющий скомпенсировать неполноту экспериментальной информации с объекта моделирования.

5. Разработана методика оценки адекватности тренажерной модели и программное обеспечение для автоматизации этой процедуры.

6. Разработаны инструментальные средства для реализации синтезированной тре- | нажерной модели процесса ректификации ЭЭФ, являющиеся частью промышленного тренажера, внедренного на ОАО «Ангарский завод полимеров».

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Статьи в журналах, входящих в перечень изданий, рекомендованных ВАК

1. Колмогоров, А.Г. Математическое моделирование термодинамических процессов для построения тренажера управления производством этилена / А.Г. Колмогоров, Н.С. Благодарный // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование - Иркутск: Изд-во ИрГУПС. -2010.-№2(26).-С. 51-56.

2. Благодарный, Н.С. Критерий адекватности тренажерной модели / Н.С. Благодарный, М.В. Кривов, А.Г. Колмогоров, В.Ю. Кобозев // Автоматизация в промышленности. - 2010. -№7.-С. 59-65.

Свидетельства об официальной регистрации программных продуктов

3. Имитатор рабочего места оператора этиленовой колонны: свидетельство о государственной регистрации программы на ЭВМ № 2010614444 / В.Ю. Кобозев, Н.С. Благодарный, А.Г. Колмогоров, М.В.Кривов. -2010.

Статьи в сборниках трудов, тезисы докладов

4. Колмогоров, А.Г. Математическая модель статики ректификационной колонны для разделения этан-этиленовой смеси / А.Г. Колмогоров, Н.С. Благодарный // Сб. тр. XIX Международ. науч. конф. «Математические методы в технике и технологиях». - Т.9. - Воронеж: Изд-во ВГТА-2006.-С. 76-78.

5. Колмогоров, А.Г. Концепции связи и обмена данными в компьютерных тренажерных системах /А.Г. Колмогоров // Вестник ИрГТУ. - 2008. - № 4 - С.220-222.

6. Благодарный, Н.С. Компьютерный тренажер управления узлом выделения этилена установки ЭП-300 / Н.С. Благодарный, А.Г. Колмогоров, В.Ю. Кобозев, М.В. Кривов // Сб. тр. XXI Международ, науч. конф. «Математические методы в технике и технологиях». - Т.9. — Саратов: Изд-во СГТУ. - 2008. - С. 207-209.

7. Колмогоров, А.Г. Опыт создания компьютерных тренажерных систем для обучения операторов установки ЭП-300 / А.Г. Колмогоров, Н.С. Благодарный, В.Ю. Кобозев // Вестник АГТА. - 2008. - Т. 2 - № 1.- С. 33-38.

8. Благодарный, Н.С. Использование тренажеров типовых технологических процессов в образовании / Н.С.Благодарный, А.Г. Колмогоров, В.Ю. Кобозев, М.В. Кривов, О.В. Смоляни-нова // Сб. тр. XXII Международ, науч. конф. «Математические методы в технике и технологиях». Международ, науч.-методич. симпозиум «Современные проблемы многоуровневого образования» - Ростов ii/Д: Издательский центр ДГТУ. - 2008. - С. 155-159.

9. Колмогоров, А.Г. Компьютерный тренинг технологического персонала на ОАО «Ангарский завод полимеров» / А.Г. Колмогоров, Н.С. Благодарный, М.В. Кривов // Современные проблемы радиоэлектроники и связи / Материалы VIII Всерос. науч.-технич. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых. - Иркутск: Изд-во ИрГТУ. - 2009. - С. 125-129.

10. Кривов, М.В. Информационное обеспечение распределенной динамической модели в компьютерном тренажере / М.В. Кривов, А.Г. Колмогоров, Н.С. Благодарный, В.Ю. Кобозев // Вестник АГТА. - 2009. - Т.З - № I - С. 33-38.

11. Кобозев В.Ю. Преобразователи информационных потоков / В.Ю. Кобозев, Н.С. Благодарный, А.Г. Колмогоров, М.В. Кривов // Сб. тр. XXIII Международ, науч. конф. «Математические методы в технике и технологиях». - Т.9. - Саратов: Изд-во СГТУ. - 2010. - С. 222-223.

12. Колмогоров, А.Г. Тренажёр управления узлом выделения этилена установки ЭП-300 / А.Г. Колмогоров, Н.С. Благодарный, В.Ю. Кобозев // Сб. «Современные технологии и НТП» / Тезисы докладов науч.-технич. конф. - Ангарск: Изд-во АГТА. - 2008. - С. 10.

13. Благодарный, Н.С. О возможном способе оценки адекватности сложной математической модели / Н.С. Благодарный, А.Г. Колмогоров, В.Ю. Кобозев, М.В. Кривов // Сб. «Современные технологии и НТП» / Тезисы докладов науч.-технич. конф. - Ангарск: Изд-во АГТА. -2009.-С. 4.

14. Колмогоров, А.Г. Особенности тренажерных моделей / А.Г. Колмогоров, Н.С. Благодарный, Б.Ф. Кузнецов // Сб. «Современные технологии и НТП» / Тезисы докладов науч.-технич. конф. - Ангарск: Изд-во АГТА. - 2010. - С. 15.

Подписано в печать 28.10.10. Формат 60x90 1/8. Печать трафаретная. Усл. печ. л. 1,25. Уч. печ. л. 1,25. Тираж 100 экз. Заказ 1381.

Ангарская государственная техническая академия 665835, Ангарск, ул. Чайковского, 60

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ КОМПЬЮТЕРНОГО ТРЕНАЖЕРА ПРОЦЕССА РЕКТИФИКАЦИИ ЭЭФ.

1.1. Значимость компьютерных тренажеров.в обеспечении эффективности и безопасности ТП и их место в структуре-АСУ.

1.2. Аспекты создания компьютерных тренажеров для химико-технологических 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 СИСТЕМНО-СТРУКТУРНОГО 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 ТМ процесса ректификации ЭЭФ. 98 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.

Рост промышленного производства в России, необходимый для быстрого преодоления посткризисных явлений, во многом затруднен отсутствием на многих предприятиях эффективной системы управления производством. В свете последних решений руководства страны о необходимости модернизации предприятий и их инновационного развития роль мероприятий, связанных с управлением производством, трудно переоценить.

Руководству промышленных предприятий в непростых условиях конкурентного рынка приходится одновременно решать несколько, порой противоречивых, задач, таких как улучшение качества конечного продукта, увеличение производительности производства, снижение издержек и т.п. Для перерабатывающих отраслей промышленности, немаловажную часть которых в России занимает нефтехимия и нефтепереработка, кроме прибыли, экономичности и конкурентоспособности следует обеспечить безопасность и надежность производственного процесса, а также безопасность и профессиональное долголетие работников. Разработка эффективной автоматизированной системы управления предприятием (АСУП) является многокритериальной задачей, требующей всестороннего исследования по многим направлениям.

Традиционное построение структуры АСУП [30] предполагает наличие в ней функциональной и обеспечивающей частей, взаимодействие между которыми при наличии полноценного инструментария приближает руководство к достижению поставленных целей. Безусловно, основная роль при комплексной автоматизации производств отводится автоматизированным системам управления технологическими процессами (АСУТП), являющимися базовым уровнем в иерархической структуре АСУП. Несмотря на постоянное развитие технического обеспечения, одним из «слабых» мест в структуре АСУТП был и остается человек-оператор, являющийся неотъемлемой ее частью. Вне зависимости от того, построена ли система на локальной щитовой автоматике или основана на современных микропроцессорных распределенных системах управления* (РСУ), оператор является важным звеном в обеспечении эффективности и безопасности функционирования процесса.

Являясь структурным звеном АСУТП, оператор принимает управленческие решения при- выполнении ряда штатных и нештатных процедур, причем результат этих решений не всегда бывает положительным. Виной, этому является недостаток производственного'опыта, потеря квалификации вследствие длительного отсутствия, невнимательность вследствие ухудшения, психоэмоционального состояния и т.п. Особую значимость квалификация оператора приобретает в условиях взрыво- и пожароопасности производства, когда цена ошибки многократно возрастает.

На основании сказанного можно сделать вывод о необходимости совершенствования навыков работы оперативного персонала путем проведения регулярных тренировок по отработке поведения при нештатных ситуациях, а также в штатных ситуациях, требующих глубоких знаний и умений, таких как пуск и останов производства.

Одним из наиболее эффективных подходов к обучению и повышению квалификации операторов является применение компьютерных тренажеров (КТ) реального времени. Применение тренажеров является сложившейся об-, щемировой практикой профессиональной подготовки персонала, поскольку использование при обучении реального оборудования требует очень больших затрат либо в принципе невозможно. КТ представляют собой средство обучения, на порядок увеличивающее его эффективность за счет мобилизации всех механизмов психической деятельности обучаемого (а не только памяти), повышения мотивации и интереса к процессу обучения и его результатам. Обязательное применение КТ зафиксировано Госгортехнадзором России в нормативной документации по безопасной эксплуатации процессов [83].

Работы над созданием и внедрением тренажеров ведутся с начала 80-х годов XX века как отечественными, так и зарубежными специалистами. Оценивая глубину проблемы, следует отметить, что существует значительное отставание России в этом вопросе, в то время как зарубежные успехи свидетельствуют об' экономической» эффективности решений в этой области. Объем мирового рынка1 тренажеров в 2008 году составил около 400 млн. долл. (лидерами тренажеростроения являются фирмы Honeywell, Invensys, Yokogawa.H др.). Российский рынок оценивается ежегодным объемом продаж на уровне 3 млн. долл. Обеспеченность российских предприятий тренажерами'составляет около 15 %. Наработки в этой области зарубежных производителей носят закрытый характер, представляя > собой- объект интеллектуальной собственности.

Большой вклад в развитие методологии построения промышленных тренажерных систем внесли российские ученые В.М. Дозорцев, Т.Б. Чистякова, С.И. Магид, С.А. Рубашкин и др., а также ряд зарубежных ученых.

Систематизация знаний и опыта проектирования промышленных тренажеров выявила, что основным его звеном является математическая модель технологического процесса. Полнота характеристик, гибкость, масштабируемость и адекватность модели реальному процессу является качественным показателем тренажерного комплекса и, следовательно, определяет успешность всего проекта в целом.

Основным процессом нефтехимии и нефтепереработки является процесс ректификации, относящийся к одним из самых энергоемких технологических производств, что делает его объектом многочисленных научных исследований, в т.ч. и по автоматизации. Данная работа посвящена решению научно-технических задач по разработке КТ, применительно к процессу ректификации этан-этиленовой фракции, входящему в состав основного производственного объекта ОАО «Ангарский завод полимеров» - установки по выпуску этилена и пропилена (ЭП-300).

Вместе с тем, несмотря на многолетние научные изыскания, многие исследователи сходятся во мнении, что решение всего спектра задач в области промышленного тренажеростроения далеко от завершения. Не исключением является и проблема, связанная с разработкой математических моделей технологических процессов, в т.ч. для процесса ректификации, удовлетворяющих всем предъявляемым для подобных моделей требованиям. Нерешенным также остается вопрос об оценке адекватности разрабатываемых моделей реальному технологическому процессу в условиях ограниченности экспериментальных данных об объекте.

Таким образом, задачи создания математической, информационной' и программной базы для тренажеров являются особо актуальными в плане обеспечения производственной безопасности, улучшения экономической эффективности и стабильного развития предприятий.

Цель работы - разработка имитационной математической модели процесса ректификации этан-этиленовой фракции (ЭЭФ), воспроизводящей во времени поведение объекта в штатных и нештатных режимах, с адекватной реакцией на управляющие и возмущающие воздействия в процессе компьютерного тренинга.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие основные задачи:

1) Провести анализ задач управления процессом ректификации ЭЭФ и сформулировать принципы синтеза имитационной модели для компьютерного тренинга операторов (тренажерной модели);

2) Разработать:

- алгоритм синтеза тренажерной модели процесса ректификации ЭЭФ;

- формализованное математическое описание элементов, получаемых при декомпозиции объекта и осуществить их алгоритмизацию;

- разработать критерий адекватности тренажерной модели и методику ее проверки;

- инструментальные средства и программное обеспечение для реализации тренажерной модели.

Методы исследования. При решении поставленных задач использованы методы теорий автоматического управления, обработки- информации, математического моделирования, нечетких множеств, системного анализа, численных методов.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. На основе результатов анализа задач управления процессом ректификации ЭЭФ определено место компьютерного тренажера в структуре АСУ как элемента, обеспечивающего совместимость и интеграцию АСУТП и АСУП, и сформулированы принципы синтеза тренажерной модели, учитывающие реальные условия эксплуатации технологического процесса.

2. Предложен алгоритм синтеза тренажерной модели, включающий структурную декомпозицию процесса на основе выделения и формализованного математического описания универсальных элементов, осуществляющих транспорт и преобразование информации.

3. Впервые синтезирована тренажерная модель процесса ректификации ЭЭФ, имитирующая во времени поведение объекта в штатных и нештатных режимах, с адекватной реакцией на управляющие и возмущающие воздействия в процессе компьютерного тренинга.

4. Предложен новый критерий адекватности тренажерной модели, основанный на качественном соответствии воспроизведения моделью описанных экспертами реальных тренинговых ситуаций.

Положения, выносимые на защиту:

- принципы синтеза тренажерной модели, вытекающие из специфики компьютерного тренинга;

- алгоритм синтеза тренажерной модели;

- тренажерная модель процесса ректификации ЭЭФ;

- критерий адекватности тренажерной модели на основе описанных экспертами тренинговых ситуаций;

- компьютерный симулятор рабочего места оператора этиленовой колонны.

Практическая значимость работы определяется её направленностью на синтез моделей ТП для промышленных тренажеров для обучения и тренировки персонала нефтехимических предприятий. Практическую значимость работы составляют:

- созданное алгоритмическое и, программное обеспечение, реализующее разработанную тренажерную модель;

- разработанное и внедренное на производстве программное обеспечение для симуляции рабочего места оператора технологического процесса ректификации ЭЭФ, основным звеном которого является синтезированная тренажерная модель;

- разработанная методика проведения процедуры оценки адекватности тренажерной модели на основе экспертных знаний о поведении реального объекта;

- разработанное программное обеспечение для автоматизации процедуры оценки адекватности модели в среде МайаЬ.

Внедрение результатов работы. Практическим результатом диссертационной работы является пакет документов и прикладных программ для симуляции рабочего места оператора, внедренный на производстве этилена ЭП-300 «Ангарского завода полимеров» ОАО «НК «Роснефть» для обучения оперативного персонала.

Математическое и программное обеспечение, разработанное в ходе диссертационного исследования, применяется в учебном процессе Ангарской государственной технической академии (АГТА) при подготовке специалистов по автоматизации и химической технологии.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные проблемы радиоэлектроники и связи» (Иркутск, 2008, 2009), Международных конференциях «Математические методы в технике и технологиях» (Воронеж, 2006, Саратов, 2008, Саратов, 2010), Международном научно-методическом симпозиуме «Современные технологии многоуровневого образования» (Ростов-на-Дону, 2008), ежегодных научно-технических конференциях «Современные технологии и научно-технический прогресс» (Ангарск, 2008, 2009, 2010), расширенном научно-техническом семинаре ОАО «Ангарский завод полимеров» (Ангарск, 2009).

Публикации;. По материалам диссертации-опубликовано 14 работ, в* том числе 10 статей, из них 2 статьи в журналах, рекомендованных ВАК, свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ, 3 тезиса доклада. Результаты работы вошли в заявку на участие в областном конкурсе в сфере-науки-и техники 2009 года; по результатам которого автор стал лауреатом.

Структура и объем, диссертационной работы. Диссертационная работа состоит из введения,.пяти глав, заключения, списка литературы и приложения. Общий объем диссертационной работы составляет 160 страниц, в том числе 43 рисунка, 8 таблиц. Библиографический список включает 103 наименования.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИИ

На основании выполненных автором исследований достигнута цель работы - синтезирована имитационная модель процесса ректификации этан-этиленовой фракции, являющаяся ядром компьютерного тренажера для обучения операторов эффективному и безаварийному управлению технологическим процессом. В ходе исследований был решен ряд задач, а именно:

1. На основе анализа задач управления технологическими процессами определено место компьютерного тренажера в структуре АСУ и сформулированы принципы синтеза имитационной модели для тренажера (тренажерной модели), учитывающие реальные условия эксплуатации технологического процесса.

2. Разработан алгоритм синтеза тренажерной модели процесса ректификации, включающий структурную декомпозицию процесса на основе выделения и формализованного математического описания универсальных элементов, осуществляющих транспорт и преобразование информации.

3. На основе предложенного алгоритма впервые синтезирована тренажерная модель процесса ректификации ЭЭФ, имитирующая во времени поведение объекта в штатных и нештатных режимах, с адекватной реакцией на управляющие и возмущающие воздействия в процессе компьютерного тренинга.

4. Разработан новый критерий адекватности тренажерной модели на основе экспертных оценок, позволяющий скомпенсировать неполноту экспериментальной информации с объекта моделирования.

5. Разработана методика оценки адекватности тренажерной модели и программное обеспечение для автоматизации этой процедуры.

6. Разработаны инструментальные средства для реализации синтезированной тренажерной модели процесса ректификации ЭЭФ, являющиеся частью промышленного тренажера, внедренного на ОАО «Ангарский завод полимеров».

1. Embrey D. Refinery Operators: Competency, Procedures and Best Operating Practice / D. Embrey // Proc. of the 1996 European Oil Refining Conference. Antwerp (Belgium), June, 1996. - P. 230.

2. Rafael C. L. Development and implementation of a training simulator for Mexican operators of petrochemical units. All about simulators / C. L. Rafael, A.G. Joaquin // The Society for Computer Simulation, 1984. P. 18-20.

3. Real-time Process Optimization and Training Outlook. Five Year Market Analysis and Technology Forecast through 2013 ARC Advisory Group, 2009.

4. Sheltout Z. Capture the long-term benefits of operator training simulators / Z. Sheltout et al. // Hydrocarbon Processing. 2007. - Vol. 86. - No. 4. - P. 111-116.

5. Tagaki T. Fuzzy identification of systems and its applications to modelling and control / T. Tagaki, M. Sugeno // IEEE Trans. Systems, Man and Cybernetics. 1985. - № 15. - P. 116-132.

6. Thomas P. Simulation of Industrial Processes for Control Engineers / Thomas P. Oxford: Butterworth-Heinemann, 1999. - 390 p.

7. Абрамова H.A. О проблеме рисков из-за человеческого фактора в экспертных методах и информационных технологиях / Н.А. Абрамова // Проблемы управления. 2007. - № 2. - С. 11-21.

8. Абросимов М.Б. О разработке и внедрении тренажера для установки дегидрирования изобутана / М.Б. Абросимов, Е.А. Гильман, А.А. Криво-носов, А.В. Ерхов // Автоматизация в промышленности. 2010. - № 7. - С. 6668.

9. Автоматическое управление в химической промышленности: учебник для вузов / ред. Е. Г. Дудникова. М.: Химия, 1987. - 368 с.

10. Александров И.А. Перегонка и ректификация в нефтепереработке / И.А. Александров. М.: Химия, 1981. - 352 с.

11. Александров И.А. Ректификационные и абсорбционные аппараты. Методы расчета и основы конструирования / И.А. Александров. 3-е изд., перераб. - М.: Химия, 1978. - 280 с.

12. Алиев Р. А. Производственные системы с искусственным* интеллектом / P.A. Алиев, Н.М. Абдикеев, М.М. Шахназаров. М.: Радио и связь, 1990. - 264 с.

13. Алиев P.A. Управление производством при нечеткой исходной информации / P.A. Алиев, А.Э. Церковный, Г.А. Мамедова. М.: Энерго-атомиздат, 1991.-201 с.

14. Анисимов И.В. Математическое моделирование и оптимизация ректификационных установок / И.В. Анисимов, В.И. Бодров, В.Б. Покровский. М.: Химия, 1975. - 216 с.

15. Антонов A.B. Системный анализ: учеб. для вузов / A.B. Антонов. -М.: Высш. шк., 2004. 454 с.

16. Аракелян Э.К. Перспективы использования аналитических компьютерных моделей тепломеханических процессов энергоблоков для повышения уровня проектирования и эксплуатации ТЭС / Э.К. Аракелян, A.C. Ру-башкин // Теплоэнергетика. 2007. - №10. - С. 43-45.

17. Ахметсафин Р. Разработка тренажеров и отладка проектов АСУТП на базе пакетов MMI/SCADA / Р. Ахметсафин, Р. Ахметсафина, Ю. Курсов // Современные технологии автоматизации. 1998. - № 3. - С. 38-41.

18. Белая Т.И. Математическая модель процесса пуска установки каталитического риформинга ядро интеллектуального тренажера / Т.И. Белая, Т.Б. Чистякова // Химическая промышленность. - 2003. - № 2. - С. 41-45.

19. Благодарный Н.С. Критерий-адекватности тренажерной модели / Н.С. Благодарный, М.В. Кривов, А.Г. Колмогоров, В.Ю. Кобозев // Автоматизация в промышленности. 2010. - № 7. - С. 59-65.

20. Борисов В.В. Нечеткие модели и сети / В.В. Борисов, В1В. Круглов,

21. A.C. Федулов. М.: Горячая линия-Телеком, 2007. - 284 с.

22. Гаврилова Т.А. Базы знаний интеллектуальных систем / Т.А. Гав-рилова, В.Ф. Хорошевский. СПб.: Питер, 2000. - 384 с.

23. Галиаскаров Ф.М. Расчет ректификации нефтяных смесей / Ф.М. Галиаскаров. Уфа: Изд-во Башкирского ун-та, 1999. - 154 с.

24. Гартман Т.Н. Основы компьютерного моделирования- химико-технологических процессов: учеб. пособие для вузов / Т.Н. Гартман, Д.В. Клушин. М.: ИКЦ «Академкнига», 2006. - 416 с.

25. Гартман Т.Н. Решение обратных задач при идентификации эмпирических моделей предсказания давления насыщенных паров индивидуальных веществ (детерминированный подход): учеб. пособие / Т.Н. Гартман,

26. B.Н. Калинкин, О.П. Шумакова, общ. ред. Т.Н. Гармана. М.: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2002. - 43 с.

27. Гершберг А.Ф. Компьютерный тренажер для обучения операторовустановки каталитического риформинга ООО «ПО «Киришинефтеоргсинтез» /А.Ф. Гершберг, C.B. Подъяпольский, JI.P. Соркин // Автоматизация в промышленности. 2003. - № 7. - С. 52-53.

28. ГОСТ 24.104-85. Автоматизированные системы управления. Общие требования. Введ. 1987-01-01. - М.: Государственный комитет СССР по стандартам, 1985. - 18 с.

29. Демидович Б.П. Основы вычислительной математики: учеб. пособие для вузов / Б.П. Демидович, И.А. Марон. 6-е изд., стер. - СПб.: Лань, 2009. - 672 с.

30. Дилигенский Н.В. Нечеткое моделирование и многокритериальная оптимизация производственных систем в условиях неопределенности: технология, экономика, экология / Н.В. Дилигенский, Л.Г. Дымова, П.В. Севастьянов. М.: Машиностроение-1, 2004. - 240 с.

31. Дозорцев В.М. Компьютерные тренажеры для обучения операторов технологических процессов / В.М.Дозорцев. М.: СИНТЕГ, 2009. - 372 с.

32. Дозорцев В.М. Компьютерный тренинг операторов технологических процессов: десять «мифов» .и еще пять / В.М. Дозорцев // Датчики и системы. 2009. - № 6. - С. 73-80.

33. Дозорцев В.М. Технологические компьютерные тренажеры: все что вы всегда хотели знать. / В.М. Дозорцев, Д.В. Кнеллер // Промышленные АСУ и контроллеры. 2004. - № 12. - С. 1-13.

34. Дозорцев В.М. Типовой компьютерный тренажерный комплекс для обучения операторов ТП / В.М. Дозорцев, Д.В. Кнеллер // Автоматизация в промышленности. 2003. - № 2. - С. 9-14.

35. Дорохов Б.Ф. Промышленные тренажеры на базе информационной технологии "АТЛАС" / Б.Ф. Дорохов, Д.В. Бушнев // Автоматизация в промышленности. 2008. - № 7. - С. 66-67.

36. Дудников Е.Г. Построение математических моделей химико-технологических объектов / Е.Г. Дудников, B.C. Балакирев, В.Н. Кривсунов, A.M. Цирлин. М.: Химия, 1970. - 312 с.

37. Егоров А. Ф. Управление безопасностью химических производств на основе новых информационных технологий / А.Ф. Егоров, Т.В. Савицкая. М.: Химия, 2006. - 416 с.

38. Ершова- О.В. Структура тренажерно-обучающего комплекса дляпроцесса производства желтого фосфора / О.В. Ершова, Т.Б. Чистякова // Автоматизация в промышленности. 2003. - № 7. - С. 46-49.

39. Жоров Ю.М. Моделирование физико-химических процессов нефтепереработки и нефтехимии / Ю.М. Жоров М.: Химия, 1978. - 376 с.

40. Заде JI. Понятие лингвистической переменной и его применение к принятию приближенных решений: пер. с англ. / JI. Заде. М.: Мир, 1976. -165 с.

41. Зубов Д.В. Математическая модель и оптимальное управление процессом бинарной ректификации: дис. . к-та техн. наук / Д.В. Зубов; Московский государственный университет инженерной экологии. Москва, 2004. -115 с.

42. Инструкция по эксплуатации узла выделения этилена № 310-407. -Ангарск, 2003. 39 с.

43. Исследование операций. Методологические основы и математические методы: пер. с англ. / Под ред. Дж. Моудера, С. Элмаграби. М.: Мир, 1981.-712 с.

44. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии: учебник для вузов / А.Г. Касаткин. 10-е изд., стер., доработанное. Перепеч. с изд. 1973 г. - М.: ООО ТИД «Альянс», 2004. - 753 с.

45. Кафаров В.В. Математическое моделирование основных процессов химических производств: учеб. пособие для вузов / В.В. Кафаров, М.Б. Глебов. М.: Высш. шк., 1991. - 400 с.

46. Кафаров В.В. Основы массопередачи: учеб. для вузов / В.В Кафаров. 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1979. - 439 с.

47. Киселев А.И. Динамическая модель паровой турбины для компьютерных тренажеров: дис. . к-та техн. наук / А.И. Киселев; Ивановский государственный энергетический университет. Иваново, 2004. - 161 с.

48. Кнеллер Д.В. «Компьютерный тренинг это просто.» или мини-энциклопедия расхожих заблуждений / Д.В. Кнеллер // Автоматизация в промышленности. - 2003. - № 7. - С. 29-33.

49. Кобозев В.Ю. Имитатор рабочего места оператора этиленовой колонны. Свидетельство о государственной регистрации программы на ЭВМ № 2010614444 / В.Ю. Кобозев, Н.С. Благодарный, А.Г. Колмогоров, М.В.Кривов.

50. Колмогоров А.Г. Концепции связи и обмена данными в компьютерных тренажерных системах / А.Г. Колмогоров // Вестник ИрГТУ. 2008. -№ 4. - С. 220-222.

51. Колмогоров А.Г. Опыт создания компьютерных тренажерных систем для обучения операторов установки ЭП-300 / А.Г. Колмогоров, Н.С. Благодарный, В.Ю. Кобозев // Вестник ATTA. 2008. - Т. 2. - № 1. - С. 33-38.

52. Косинцев В.И. Математическое моделирование ректификации формалина-сырца / В.И. Косинцев, М.А. Самборская, Е.А. Лактионова // Известия Томского политехнического университета. 2005. - Т. 308. - № 2. - С. 100-104.

53. Кофман А. Введение в теорию нечетких множеств: пер. с франц. / А. Кофман. М:: Радио и связь, 1982. - 432 с.

54. Кривое М.В. Информационное обеспечение распределенной динамической модели в компьютерном тренажере / М.В. Кривов, А.Г. Колмогоров, Н.С. Благодарный, В.Ю. Кобозев // Вестник ATTA. 2009. - Т. 3 - № 1. -С. 33-38.

55. Кривов М.В. Моделирование и оптимизация нечеткоопределенных технологических процессов (на примере процесса паровой конверсии наф-ты): дис. . к-та техн. наук / М.В. Кривов; Ангарский государственный технологический институт. Ангарск, 2000. - 140 с.

56. Крылов A.A. Человек в автоматизированных системах управления / A.A. Крылов Л.: ЛГУ, 1972. - 192 с.

57. Кулида Е.Л. Моделирование процесса обучения операторов, управляющих технологическим процессом, на основе экспертных знаний / Е.Л. Кулида // Промышленные АСУ и контроллеры. 2009. - № 10. - С. 4-90.

58. Куник Е.Г. Архитектура компьютерного тренажера для обучения операторов АСУТП / Е.Г. Куник, А.Н. Коваленко, С.А. Ляшенко // Радиоэлектроника. Информатика. Управление. 2009. - № 1. - С. 128-131.

59. Луценко В.А. Аналоговые вычислительные машины в химии и химической технологии / В.А. Луценко, Л.Н. Финякин. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Химия, 1979. - 248 с.

60. Ляпков A.A. Моделирование и оптимизация установки получения товарного пропилена / A.A. Ляпков, Ю.В. Шеффер // Известия Томского политехнического университета. 2006. - Т. 309. - № 6. - С. 104-109.

61. Магид С.И. Критерии научности в современных технологиях разработки корректного программного обеспечения при моделировании энергообъектов / С.И. Магид, Л.П. Музыка, E.H. Архипова // Энергосбережение и водоподготовка. 2010. - №1. - С. 55-62.

62. Магид С.И. Теория и практика тренажеростроения для тепловых электрических станций / С.И. Магид М.: Изд-во МЭИ, 1998. - 153 с.

63. Матус П. Динамический программный тренажер / П. Матус, М. Чуйко // Наука и инновации. 2009. - № 4. - С. 55-56.

64. Мелихов А.Н. Ситуационные советующие системы с нечеткой логикой /А.Н. Мелихов, Л.С. Берштейн, С.Я. Коровин. М.: Наука,1990.- 272 с.

65. Нечеткие множества в моделях управления и искусственного интеллекта/Под ред. Д.А. Поспелова. М.: Наука, 1986. - 312 с.

66. Новосельцев В.И. Теоретические основы системного анализа / В.И. Новосельцев, Б.В. Тарасов, В.К. Голиков, Б.Е. Демин. М.: Майор, 2006. - 592 с.

67. ПБ 09-540-03. Общие правила взрывобезопасности для взрывопо-жароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств. Введ. 2003-06-21. - М.: Госгортехнадзор России, 2003.

68. Пегат А. Нечеткое моделирование и управление / А. Пегат. М.: Бином. Лаборатория знаний, 2009. - 798 с.

69. Перегудов Ф.И. Введение в системный анализ / Ф.И. Перегудов, Ф.П. Тарасенко. М>.: Высш. шк., 1989. - 367 с.

70. Перельман И.И. Оперативная идентификация объектов управления /И.И. Перельман. М.:.Энергоиздат, 1982. - 272 с.

71. Петлюк Ф.Б. Многокомпонентная ректификация. Теория и расчет / Ф.Б. Петлюк, Л.А. Серафимов. М.: Химия. Серия «Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологий», 1983. - 304 с.

72. Пуликовский К.Б. Приоритет качеству подготовки, профессиональному обучению и аттестации работников организаций, поднадзорных Ростехнадзору / К.Б. Пуликовский // Безопасность труда в промышленности. 2006. - № 7. - С. 2-8.

73. Рид'Р. Свойства газов и жидкостей: Справочное пособие /-Р. Рид, Дж. Праусниц, Т. Шервуд. Л.: Химия, 1982. - 592 с.

74. Самарский A.A. Математическое моделирование: Идеи. Методы. Примеры / A.A. Самарский, А.П. Михайлов. 2-е изд., испр. - М.: Физматлит, 2001.-320 с.

75. Скрипников Д.А. Построение системы и системообразующих сценариев имитационно-компьютерного обучения технологического персонала / Д.А. Скрипников, A.B. Скрипников // Датчики и системы. 2003. - № 12. - С. 10-14.

76. Советов Б.Я. Моделирование систем: учеб. для вузов / Б.Я. Советов, С.А. Яковлев. 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 2001. - 343 с.

77. Соркин Л.Р. Использование имитационного моделирования для обучения операторов и оптимизации технологических процессов / Л.Р. Соркин // Промышленные АСУ и контроллеры. 2008. - № 8. - С. 15-20.

78. Стефенсон Г. За пределами тренинга операторов: другие области применения имитационного моделирования технологических процессов / Г. Стефенсон, П. Хендерсон, Г. Шиндлер, В. Дозорцев // Промышленные АСУ и контроллеры. 2009. - № 6. - С. 22-26.

79. СТУ 115.015-2003. Прикладные программные средства тренажеров тепловых электрических станций и сетей. М.: Министерство РФ по связи и информатизации, 2003.

80. Сучков Б.А. Расчет ректифкационных колонн на ЭВМ. Тематический обзор / Б.А. Сучков. М.: ЦНИИТЭНефтехим, 1971. - 53 с.

81. Ульянов Б.А. Процессы и аппараты химической технологии: учеб. пособие / Б.А. Ульянов, В .Я. Бадеников, В.Г.,Ликучёв Ангарск: изд-во Ангарской государственной технической академии, 2006. - 743 с.

82. Уэйлес С. Фазовые равновесия в химической технологии: в 2-х ч. Часть 1: пер. с англ. / С. Уэйлес. М.: Мир, 1989. - 304.

83. Фрэнке Р. Математическое моделирование в химической технологии: пер. с англ. / Р. Фрэнке. М.: Химия, 1971. - 272 с.

84. Человеческий фактор: в 6 т.: пер. с англ. / Д. Холдинг, И. Голд-стейн, Р. Эбертс и др. М.: Мир. Т.З: Моделирование деятельности, профессиональное обучение и отбор операторов. Часть II. Профессиональное обучение и отбор операторов. - 1991. - 302 с.

85. Чистов В.П. Компьютерный тренажер для операторов технологических процессов доменного производства / В.П. Чистов, Г.Б. Захарова, И.А. Кононенко, В.Г. Титов // Программные продукты и системы. 2002. - № З.-С. 12.

86. Шувалов В.В. Автоматизация производственных процессов в химической промышленности /В.В. Шувалов, Г.А. Огаджанов, В.А. Голубятников М.: Химия, 1991. - 480 с.