Математика/5. Математическое моделирование

Мущинин А.В.

Нижнекамский химико-технологический институт (филиал) Казанский национальный исследовательский технологический университет, Россия

Математическое моделирование системы регулирования температуры продукта на выходе из теплообменника в конструкторе распределенного компьютерного тренажера

В работе описывается процесс разработки математической модели в конструкторе распределенного компьютерного тренажера [3]. В качестве объекта моделирования выбран кожухотрубчатый теплообменный аппарат T-1. В трубное пространство подается водный азеотроп кубовой жидкости ректификационной колонны К-1, который нагревается до требуемой температуры и возвращается в колонну. Расход водного азеотропа регистрируется прибором FI-1. В качестве теплоносителя используется техническая вода, приходящая с рубашки охлаждения реактора Р-1. Регулятор TIC-1 предназначен для регулирования температуры уходящего водного азеотропа расходом технической воды. На рис.1 представлен уровень визуального отображения технологического оборудования «Design».

Рисунок 1 – Визуальное отображение теплообменного аппарата

Разработка математической модели происходит во вкладке «Diagram» (Рис.2), где отображаются функциональные блоки всех моделируемых единиц оборудования.

Рисунок 2 – Структурная схема системы регулирования температуры

Меню настройки функционального блока состоит из двух частей. Во вкладке «Params» происходит настройка параметров, необходимых для отображения на уровнях функциональных блоков и визуализации (Рис. 3).

Рисунок 3 – Окно настройки параметров функционального блока

Рисунок 4 – Окно скриптового описания функционального блока

Вкладка «Code» представляет собой окно разработки скриптового описания математических моделей (Рис. 4). Язык разработки по синтаксису подобен языку программирования Паскаль, что не вызывает сложностей в работе пользователя, имеющего минимальный уровень подготовки. При разработке компьютерного тренажера пользователь создает математические модели для каждого аппарата, которые могут использоваться в дальнейшей работе. Все модели являются открытыми, что позволяет не только использовать их, но производить настройку, изменение и модернизацию математических моделей, в соответствие с конкретными технологическими процессами.

Для связи уровня визуализации и уровня функциональных блоков необходимо установить связи для всех отображаемых параметров. Для этого в меню настройки отображаемого объекта выбирается пункт «Set parameter» и в появившемся окне (Рис. 5) выбираются требуемый функциональный блок и параметры.

Рисунок 5 – Окно настройки связи уровней визуализации и функциональных блоков

После нажатия кнопки «Ok» выбранный параметр отображается на уровне визуализации. Связь задается не только для отображения параметров, но и для управления регулирующими органами, насосами и др.

Описанные компьютерные модели использовались при разработке распределенных компьютерных тренажерных комплексов по обучению промышленного персонала действующих технологических производств операциям пуска, останова и ликвидации нештатных аварийных ситуаций, что подтверждает актуальность рассмотренной тематики [1, 2].

Литература:

1. Авт. свид. РФ 2013618498 (2013).

2. Авт. свид. РФ 2013618499 (2013).

3. А.В. Мущинин, А.В. Долганов, Д. В. Елизаров, В. В. Елизаров, Вестник Казан. технол. ун-та, 16. 12. 269–272 (2013).