Разработка компьютерного тренажера в производсве метилдиэтаноламина

РАЗРАБОТКА КОМПЬЮТЕРНОГО ТРЕНАЖЕРА В ПРОИЗВОДСВЕ МЕТИЛДИЭТАНОЛАМИНА

Кулигина Наталья Олеговна, ст.преподаватель Дзержинский политехнический институт (филиал) Нижегородского государственного технического университета

им. Р.Е. Алексеева)

Компьютерный тренажер в производстве МДЭА разрабатывается в соответствии с требованиями «Общих правил взрывобезопасности для взры-вопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств».

Тренажер разрабатывается с целью создания условий проведения тренировок по управлению технологическим процессом МДЭА в условиях, максимально приближенных к реальным условиям. Он предназначен для приобретения практических навыков безопасного выполнения работ, предупреждения аварий и ликвидации их последствий. В качестве учебного автоматизированного рабочего места (УАРМ), тренажер обеспечивает персонал возможностью отработки приемов работы на установке в режимах нештатных ситуаций, пуска и остановки узлов.

Пользователями тренажера будут являться технический персонал управления. Обслуживание тренажера будет осуществляться специалистами АСУТП.

Компьютерный тренажер является локальной, замкнутой, автономной системой, выполненной на базе персонального компьютера.

Информационное обеспечение системы составляет информационная база данных, сгенерированная по составу аналогично действующей в составе производства АСУТП. Таблицы, используемые входных аналоговых сигналов дискретных, сигналов, перечни и механизмов, аналоговых регуляторов, блокировок и ПАЗ перечислены в базе данных SIMATIC Sтер7, связаны между собой в функциональных и организационных блоках Step7. Все мнемосхемы технологических процессов организованы в WinCC v.7.0. Динамический режим компьютерного тренажера воспроизводится с помощью Simulator, путем передачи полученных данных тренажера в систему визуализации за счет тэгов, созданных в WinCC.

Функции регулирования обеспечивают стабилизацию текущего значения регулируемой величины изменением положения исполнительного механизма и компенсацию возмущений

Для управления процессами используются модели одноконтурного ПИД-регулирования и модели каскадного ПИД-регулирования.

В составе моделей блокировок и ПАЗ реализованы логические функции сигнализации нарушений и функции автоматического изменения состояния исполнительных дискретных механизмов (отсечных клапанов и насосов).

Создание и развитие различных производственных ситуаций формируется в сценариях пуска и остановки узлов, нештатных ситуаций, связанных с изменением температуры, давления и состава рабочих сред.

Для некоторых стадий МДЭА разработаны сценарии компьютерного тренажера. Всего компьютерный тренажер имеет 17 сценариев:

1. Управление насосами

2. Пуск синтеза МДЭА

3. Пуск узла отгонки МА

4. Остановка синтеза МДЭА

5. Остановка отгонки МА

6. Аварийная остановка по технологическим причинам

7. Аварийная остановка при пожаре

8. Аварийная остановка при газовке

9. Увеличение температуры в реакторе 1-й ступени

10. Увеличение давления в реакторе 1-й ступени

11. Уменьшение давления в реакторе 1-й ступени

12. Увеличение содержания ОЭ в реакторе 2-й ступени

13. Увеличение содержания ВК в реакторе 2-й ступени

14. Увеличение давления в колонне

15. Уменьшение температуры куба в колонне

16. Увеличение температуры верха в колонне

17. Увеличение содержания ВК в кубе в колонне

Каждый сценарий является этапом технологического процесса производства МДЭА, и имеет конкретные технологические параметры.

Каждый сценарий имеет свой алгоритм работы, согласно которому: осуществляется процесс производства МДЭА. Алгоритмы описаны в виде функциональных блоков в программном пакете SIMATIC Step7. В блоке прописана та функция, которая необходима для реализации сценария.

Результаты работы моделей отображаются и регистрируются в документах (сообщения) и формах, аналогичных действующей АСУТП.

Подсистема моделирования устанавливается и работает на ПК- сервере.

Исходное состояние: виртуальный контроллер запущен, на процессорном модуле контроллера горит зеленый светодиод «RUN», отсутствует свечение красных светодиодов на модулях контроллера; программное обеспечение тренажера запущено (включение/отключение и обслуживание программного обеспечения виртуального контроллера и станции оператора осуществляет инженер АСУТП).

УАРМ обеспечивает выбор сценариев, режима работы тренажера, нагрузки установки по ОЭ, выбор и активацию возмущений, осуществляет представление текущей информации, реализует изменение режима и задания регуляторам, производит управление отсечными клапанами, насосами и вентилями.

Оператор и мастер в процессе работы взаимодействует с имитационной моделью технологического объекта:

• оператор с помощью инструментов УАРМ (регуляторов, переключателей, и т.д.),

• мастер - выбором и посылкой возмущений.

Компьютерный тренажер разработан в двух режимах работы - «Обучение» и «Экзамен».

Алгоритм действия оператора в режиме «Обучение».

Режим «Обучение» выбирается оператором путем нажатия на соответствующую кнопку справа на главном кадре (после запуска тренажера режим «Обучение» выбран по умолчанию). Оператор ПК, тренируясь, самостоятельно реализует одно из возмущений, предварительно выбрав нужный сценарий.

Алгоритм действий оператора по устранению аварии прописан в справке, которую можно вызвать нажатием правой кнопки мыши непосредственно по кнопке сценария.

После проведения соответствующих действий, указанных в справке авария будет устранена. Действия, проделанные оператором, будут прописаны в строке сообщений в верхней части экрана и в сообщения вызываемых нажатием кнопки «Сообщения» в области клавиатур расположенной снизу базового видеокадра.

Далее оператор сможет отрабатывать навыки ликвидации нештатных ситуаций на технологическом объекте производства МДЭА, выбрав другой сценарий.

Алгоритм действий оператора в режиме «Экзамен».

Режим «Экзамен» выбирается оператором путем нажатия соответствующей кнопки справа на главном кадре. В данном режиме работы компьютерного тренажера оператору ПК справка сценариев: недоступна, т.е. все действия по устранению аварии должны проводиться по отработанному заранее в режиме «Обучение» алгоритму. Самостоятельно реализовать одно из возмущений, предварительно выбрать нужный сценарий у оператора не получится, т.к. данная задача предоставлена мастеру проводящему экзамен. Действия по устранению аварии, по которым мастер сможет оценить работу оператора, будут прописаны в строке сообщений верхней части экрана или в области сообщений, вызываемой путем нажатия кнопки «Сообщения», расположенной в нижней части базового видеокадра,

Алгоритм устранения аварии на технологическом объекте в режиме «Экзамен» соответствует алгоритму устранения аварии в режиме «Обучение». К экзамену оператор приступает только после основательной подготовки к управлению технологическим процессом в режиме: «Обучение».

Алгоритм действий мастера в режиме «Экзамен».

Прежде, чем оператор приступит к устранению аварии в режиме: «Экзамен», мастеру предстоит выбрать для него сценарий и возмущение, над которым оператор будет работать. После устранения аварии, мастер оценивает процесс работы оператора и ситуацию на технологическом объекте по сообщениям. Если все устранено, и процесс производства МДЭА вновь запущен, то мастер может дополнительно сообщить оператору какое-либо возмущение, приостанавливающее технологический процесс.

Каждый сценарий имеет свой алгоритм работы, согласно которому: осуществляется процесс производства МДЭА. Алгоритмы описаны в виде функциональных блоков в программном пакете SIMATIC Step7. В блоке прописана та функция, которая необходима для реализации сценария.

Интерфейс системы

Интерфейс предназначен для управления технологическим процессом и визуализации результатов работы компьютерного тренажера. Интерфейс обеспечивает:

1. Задание исходного состояния системы в составе:

• выбор сценария;

• выбор нагрузки синтеза по ОЭ;

• выбор режима работы (обучение/экзамен).

2. Представление мнемосхем процесса с индикацией:

• текущих значений технологических параметров;

• состояния насосов, отсечных клапанов, вентилей;

• нарушений границ изменения параметров.

3. Графическое представление изменения параметров в составе:

• единичных трендов;

• групповых трендов.

4. Управление технологическими процессами в том числе:

• регулирование параметров;

• управление насосами, отсечными клапанами, вентилями;

• представление сообщений об изменении ситуации (технологические, аварийные сообщения и сообщения о действиях оператора).

5. содержание и состав работы персонала с целью:

• получения справок по операциям сценария (репетиторские функции);

• выбора и активации возмущений;

• оценки действий оператора по протоколу работы.

6. Представление инструментов (кнопки, приборы, переключатели).

При отображении информации экран разбивается на пять областей

1. область аварийных сообщений (левая верхняя часть экрана) - содержит последние 2 аварийных сообщения, возникших в ходе технологического процесса;

2. область технологических сообщений (правая верхняя часть экрана) -содержит последние 2 сообщения о ходе технологического процесса;

3. область клавиатуры (нижняя часть экрана) - предназначена для вызова экранов видеокадров;

4. область клавиатуры (правая часть экрана) - предназначена для работы с тренажером (выбор режима работы тренажера, выбор сценария, открытия видеокадра «Вентили и механизмы», выбор возмущений, задание нагрузки синтеза по ОЭ, вывод результата тестирования, индикация включения/отключения АСВП, АВ1, АВ2);

5. область основного изображения (средняя часть экрана) - используется для отображения мнемосхем процесса, графиков, технологических и аварийных сообщений.

Все видеокадры компьютерного тренажера доступны оператору через базовый видеокадр. Базовый видеокадр со всеми элементами управления и визуализации всегда присутствует на экране.

В зависимости от управляемого технологического процесса видоизменяется область основного изображения, остальные области экрана остаются практически без изменений.

Для отображения информации на мнемосхемах применены типовые динамические элементы, показывающие текущее значение контролируемого параметра и состояние оборудования.

Технологический параметр отображается в основном поле вывода, которое состоит из 3 частей. В левой части поля указывается обозначение измеряемого параметра, в средней части - его текущее значение, в правой части - единицы измерения параметра. Так же при нажатии левой кнопки мыши на поле вывода, всплывает окно с его регламентными значениями. При нажатии правой кнопки мыши на поле вывода, всплывает тренд данного параметра. В случае отказа канала измерения фон текущего значения технологического параметра мигает красным цветом.

Разрабатываемый компьютерный тренажер повысит уровень и качество подготовки персонала и поможет отработать действия при нештатных ситуациях. Использование тренажеров на промышленных предприятиях в настоящее время становится правилом.

ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕФОРМИРОВАНИЯ И ПРОСКАЛЬЗЫВАНИЯ ПРОВОЛОКИ ПРИ ЕЕ ЭЛЕКТРОКОНТАКТАКТНОЙ ПРИВАРКЕ К

ЦИЛИНДРИЧЕСКИМ ПОВЕРХНОСТЯМ Латыпов Рашит Абдулхакович, д.т.н., профессор, заведующий кафедрой «Технологии и оборудование металлургических процессов» Латыпова Гюльнара Рашитовна, ст. преподаватель кафедры «Технологии и оборудование металлургических процессов» Московский государственный машиностроительный университет

Булычев Всеволод Валериевич, д.т.н., доцент, профессор кафедры

«Технологии сварки», Калужский филиал МГТУ им. Н.Э. Баумана

Выявлены основные особенности деформирования и проскальзывания привариваемой проволоки по цилиндрической поверхности. Показано, что осаживание проволоки сопровождается ее проскальзыванием по поверхности детали в поперечном и осевом направлениях. Экспериментально исследовано влияние на осевое деформирование проволоки диаметров роликового электрода и детали.