Тренажер для операторов технологических установок на базе детерминированных математических моделей объектов управления


Назначение


Тренажёр предназначен для подготовки оперативного и обслуживающего персонала предприятия к работе на реальном технологическом оборудовании, поддержания и оценивания его квалификации, отработки навыков безопасного и экономичного управления оборудованием в сложных переходных и аварийных режимах и т.д. Тренажёр позволяет провести тренировки с отработкой персоналом способности правильно реагировать на нештатные ситуации, безошибочно определять пути выхода из любых сложившихся условий, возникающих на производстве.

Тренажёр может применяться для построения цифровой модели производства в рамках концепции «Индустрия 4.0». С его помощью возможно проводить проверки работоспособности АСУТП до момента её установки на реальном объекте управления для виртуального ввода объекта в работу. Таким образом, разработчики АСУТП имеют возможность отладить алгоритмы управления до начала пусконаладочных работ на объекте и без наличия у них контроллерного оборудования, а оперативный персонал получает навыки эксплуатации объекта до ввода его в эксплуатацию.

Цели



  • Проведение подготовки оперативного персонала в различных формах:
    • начальное обучение
    • поддержание навыков управления технологическим процессом
    • повышение квалификации персонала
  • Выработка навыков безопасного и экономичного управления оборудованием, в том числе в сложных переходных режимах
  • Повышение психологической устойчивости оперативного персонала при действиях в нештатных ситуациях
  • Сокращение числа технологических нарушений, связанных с ошибками персонала
  • Повышение уровня безопасности, надежности, безотказности работы оборудования, сохранности имущества, здоровья и жизни персонала
  • Проверка (тестирование) профессиональной квалификации оперативного персонала, в том числе его умения управлять оборудованием в сложных режимах в соответствии с требованиями ПТЭ и производственных инструкций
  • Проверка работоспособности АСУТП до момента ввода её в эксплуатацию.

Объекты


На базе данного решения могут быть созданы тренажёры для объектов различных отраслей промышленности, включая теплоэнергетику, нефтяную, газовую, нефтехимическую промышленности и т.д. Объектами управления могут быть котлы, паровые и газовые турбины, ГРП, нефтеперерабатывающие установки, нефте- и газохранилища, парки ГСМ, топливозаправочные комплексы и т.д.

Основные функции


Функции моделирования

  • Моделирование технологического процесса агрегатов с формированием значений параметров как входящих в АСУТП, так и местных показывающих приборов.
  • Моделирование исполнительных механизмов, включая как электрифицированную (управляемую из АСУТП), так и неэлектрифицированную арматуру.
  • Моделирование работы вспомогательного оборудования.
  • Моделирование работы информационных и управляющих контроллеров АСУТП.
  • Моделирование работы серверов БД АСУТП.
  • Моделирование работы станций оператора.

Специализированные функции тренажёра

  • Работа системы в темпе управляемого «модельного» времени с функциями:
    • приостановки и возобновления хода времени
    • ускорения / замедления хода и «перемотки» времени в пределах имеющейся истории тренировки
  • Создание, сохранение и последующая загрузка требуемых для проведения тренировок «исходных состояний» модели
  • Создание, сохранение и последующая загрузка последовательности изменений параметров модели в виде «сценария тренировки»
  • Расширенное ведение истории тренировки с возможностью:
    • просмотра хода тренировки в нормальном и (или) ускоренном темпе «модельного» времени (демонстрация) с отображением данных непосредственно на мнемосхемах модели АСУТП
    • возобновление тренировки из любой промежуточной точки имеющейся истории;
    • сохранение и загрузка истории тренировки для просмотра ее хода, анализа ошибочных действий и «работы над ошибками» (повторение тренировки из точки, предшествующей ошибочным действиям)
  • Проведение как индивидуальных, так и групповых тренировок операторов
  • Проведение экзаменов с выставлением оценки и формированием экзаменационного протокола.

Архитектура системы


Тренажёр выполнен с использованием компьютерного тренажёрного комплекса «ТРОПА» (КТК ТРОПА®) и представляет собой одну из возможных структур, в которой моделирование работы технологического оборудования осуществляется с использованием ПО сторонних производителей. Тренажёр имеет трехуровневую архитектуру.

1-й (нижний) уровень системы представлен детерминированной математической моделью объектов управления. Модель выполнена с использованием моделирующих пакетов сторонних производителей. Математическое моделирование технологического процесса в данном случае осуществляется на основе решения систем нелинейных дифференциальных уравнений, описывающих физические процессы тепло- и массообмена, химической кинетики, фазовых переходов, теплового и материального баланса системы, движения материальных сред, гидравлики и гидродинамики и т.д. Данная модель обеспечивает расчёт параметров установок во всех режимах функционирования, включая аварийные ситуации и пусковые операции. КТК «ТРОПА» также предоставляет возможность создания математической модели на базе собственных программных средств с использованием типовых динамических звеньев (интегрирование, запаздывание, дифференцирование и т.д.). Параметры таких моделей получаются в результате обработки статистической информации, отражающей штатную эксплуатацию агрегата. Точность таких моделей в аварийных и переходных режимах существенно ниже.

Во 2-й (средний) уровень системы входят:

  • виртуальные имитаторы промышленных контроллеров АСУТП
  • вспомогательные виртуальные контроллеры, имитирующие ввод-вывод сигналов от оборудования, не охваченного существующими АСУТП, а также алгоритмы технологических защит, блокировок и регулирования, реализованные в существующих системах на традиционных средствах (релейные схемы, интеллектуальные приборы и т.д.)
  • устройства и линии связи, обеспечивающие обмен информацией в цифровом виде.

Имитаторы контроллеров запускаются в виде «виртуальных машин» на компьютерах соответствующих серверов АСУТП.

В 3-й (верхний) уровень системы входят:

  • АРМ инструктора, на котором установлены графический клиент КТК «ТРОПА», среда разработки прикладного программного обеспечения для КТК «ТРОПА» и программное обеспечение «АРМ инструктора».

    Программное обеспечение «АРМ инструктора» может быть выполнено как с использованием штатных средств КТК «ТРОПА», так и с использованием программного обеспечения, разработанного сторонней организацией.

    На АРМ инструктора возможно выполнение следующих функций:

    • Запуск / останов компонентов тренажёра
    • Мониторинг действий обучаемых
    • Управление тренировками и функциями тренажёра
    • Создание новых / редактирование существующих уроков и сценариев, сохранение исходных состояний, ввод неисправностей и т.д.
    • Внесение изменений в прикладное программное обеспечение тренажёра
  • Автоматизированные рабочие места операторов на базе КТК «ТРОПА», повторяющие функционал реальной АСУТП
  • Серверы АСУТП на базе КТК «ТРОПА», повторяющие функционал серверов БД реальной АСУТП
  • Пульты ручного управления оборудованием. Для большей идентичности тренажёра с реальным рабочим местом оператора он может быть укомплектован пультом ручного управления, повторяющим реальный пульт с соответствующими органами управления. Обмен информацией с данным пультом производится посредством контроллеров DevLink®-C1000 с соответствующими модулями ввода/вывода физических сигналов от органов ручного управления.

КТК «ТРОПА» позволяет повторить большинство из известных структурных схем АСУТП, включая клиент-серверные архитектуры, многосерверные системы, многомониторные АРМ оператора, экраны коллективного пользования и т.д. При небольшой информационной мощности тренажёра все его компоненты могут размещаться на одном компьютере.

Связь между компонентами КТК «ТРОПА» и программным обеспечением модели объекта, а также ПО «АРМ инструктора» осуществляется с использованием специализированных протоколов обмена (зависит от особенностей ПО стороннего производителя).

Созданный на базе реального программно-технического комплекса КТК «ТРОПА» может повторить почти весь функционал автоматизированных систем, созданных на базе большинства ПТК, используемых при автоматизации технологических процессов. При моделировании АСУТП, созданной на базе ПТК КРУГ-2000, функционал данного ПТК повторяется в тренажёре на 100%.

 

ЗАКАЖИТЕ ТРЕНАЖЕР ИЛИ ЗАДАЙТЕ ВОПРОСЫ
Ваши данные не будут переданы третьим лицам