Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Разработка средств математического и имитационного моделирования для исследования и построения систем управления газоизмерительными станциями Беликов Александр Борисович

Разработка средств математического и имитационного моделирования для исследования и построения систем управления газоизмерительными станциями
<
Разработка средств математического и имитационного моделирования для исследования и построения систем управления газоизмерительными станциями Разработка средств математического и имитационного моделирования для исследования и построения систем управления газоизмерительными станциями Разработка средств математического и имитационного моделирования для исследования и построения систем управления газоизмерительными станциями Разработка средств математического и имитационного моделирования для исследования и построения систем управления газоизмерительными станциями Разработка средств математического и имитационного моделирования для исследования и построения систем управления газоизмерительными станциями Разработка средств математического и имитационного моделирования для исследования и построения систем управления газоизмерительными станциями Разработка средств математического и имитационного моделирования для исследования и построения систем управления газоизмерительными станциями Разработка средств математического и имитационного моделирования для исследования и построения систем управления газоизмерительными станциями Разработка средств математического и имитационного моделирования для исследования и построения систем управления газоизмерительными станциями
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Беликов Александр Борисович. Разработка средств математического и имитационного моделирования для исследования и построения систем управления газоизмерительными станциями : Дис. ... канд. техн. наук : 05.13.11 : Москва, 2004 144 c. РГБ ОД, 61:04-5/3703

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Анализ методов и средств построения информационно-метрологического обеспечения газоизмерительной станции 8

1.1 Анализ структуры, компонентного состава и основных систем газоизмерительной станции 8

1.2 Анализ современных интеллектуальных устройств и методов измерения параметров природного газа 14

1.3 Требования к системам управления ГИС .16

1.4 Анализ существующих программных средств автоматизации ГИС ...27

1.5 Выводы по главе 1 30

Глава 2. Разработка математической модели газоизмерительной станции .32

2.1 Агрегатная схема ГИС 32

2.2 Агрегат внешняя среда 33

2.3 Информационный агрегат 37

2.4 Управляющий агрегат 42

2.5 Технологический агрегат 67

2.6 Выводы к главе 2 71

Глава 3. Разработка программного имитатора газоизмерительной станции 73

3.1 Анализ и выбор основных подходов к построению имитатора 73

3.2 Выбор средства разработки имитатора 77

3.3 Система конфигурирования 80

3.4 Система ведения архива 82

3.5 Система визуализации 85

3.6 Система имитации нерегулярных событий 87

3.7 Имитации протекания газа через ГИС 89

3.8 Система инициализации 92

3.9 Имитатор системы управления ГИС. 92

3.10 Редактор базы знаний 93

3.11 Выводы по главе 3 96

Глава 4. Разработка методики тестирования систем управления газоизмерительной станции 97

4.1 Анализ и выбор методов тестирования программных продуктов 97

4.2 Методика детерминированного тестирования 100

4.3 Методика имитационного тестирования 103

4.4 Тестирование системы управления ГИС фирмы Nuovo Pignone на примере ГИС «Сохрановка I» с использованием разработанной методики . 106

4.5 Выводы по главе 4 ...112

Заключение 114

Список литературы 116

Введение к работе

Развитие рыночной экономики потребовало ускоренной выработки новых технических решений в целях получения оперативной и достоверной информации о количестве и качестве добываемого и транспортируемого природного газа, поставляемого потребителям России и на экспорт. Эта задача может быть решена только при условии комплексного подхода к автоматизации сбора и обработки указанной информации, повышению точности измерений за счет использования современных технических средств [1].

Для проведения единой технической политики в области создания систем управления в ОАО «ГАЗПРОМ» была разработана и утверждена «Программа поэтапного развертывания работ по созданию отраслевой системы оперативно-диспетчерского управления (ОСОДУ) Единой системы газоснабжения России (ЕСГ)» [2, 3]. ОСОДУ ЕСГ России предназначена для централизованного управления единым технологическим комплексом добычи, транспорта, хранения и переработки газа.

Неотъемлемой частью ОСОДУ является отраслевая система учета расхода газа (ОСУРГ), предназначенная для сбора, обработки и анализа данных по учету газа. ОСУРГ позволяет достигнуть существенного повышения оперативности и объективности полученной информации о количестве и качестве добываемого, транспортируемого, поставляемого потребителям природного газа, что, в свою очередь, повышает эффективность управления процессами транспорта и распределения газа, а также точность сведений материальных балансов [4, 5].

Одним из основных источников информации для ОСУРГ являются газоизмерительные станции (ГИС) [6]. ГИС представляют собой самостоятельный технологический объект магистральных газопроводов, производящий коммерческий учет проходящего через него газа. ГИС

5 оснащается автоматизированными измерителями расхода газа и системой управления ГИС.

# Система управления ГИС обеспечивает точность, оперативность и
достоверность результатов измерения расхода газа, представляющих
коммерческую ценность, а также надежность, непрерывность и безопасность
функционирования ГИС.

Ввиду важности возложенных на систему управления ГИС функций необходимо провести исследования процессов управления ГИС и разработать средства проведения экспериментов над системой управления ГИС с целью проверки правильности принятия ею решений по управлению станцией. Из-за невозможности проведения некоторых важных групп экспериментов на реальных ГИС возникает необходимость создания модели объекта управления - ГИС, а также модели системы управления ГИС.

Цель диссертационной работы — разработка математической и программного обеспечения систем анализа, управления и обработки информации ГИС.

Для достижения поставленной цели в работе решались следующие

* основные задачи:

  1. Анализ предметной области, выявление обобщенной структуры, состава ГИС, алгоритмов управления и требований к системам управления ГИС.

  2. Построение математической модели ГИС, включающей модель системы управления ГИС.

  3. Разработка программных средств, реализующих математическую модель ГИС, с возможностью настройки этих средств на конкретную конфигурацию исследуемой ГИС.

  4. Разработка методики тестирования существующих и проектируемых систем управления ГИС с помощью созданных программных средств.

В качестве методов исследования используются теоретические основы теории моделирования, теории проектирования систем управления, теории экспертных систем и аппарата имитационного моделирования.

Научная новизна: Обоснованы и разработаны теоретические основы математического и имитационного моделирования ГИС и систем управления ГИС.

Основные положения, которые выносятся на защиту:

  1. Математическая модель ГИС и систем управления ГИС,

  2. Комплекс программных средств имитации ГИС и систем управления ГИС,

  3. Методики тестирования систем управления ГИС.

Практическая ценность работы заключается в построении математической модели ГИС, включающей модель системы управления ГИС, создании программных средств, реализующих математическую модель ГИС, с возможностью настройки этих средств на конкретную конфигурацию исследуемой ГИС, которые использовались при:

  1. Проведении комплексных испытаний систем управления ГИС на разработанных моделях, включая эксперименты, которые в силу специфики объекта, не могут быть осуществлены на реальном объекте,

  2. Проектировании новых систем управления ГИС, что приводит к ускорению и повышению эффективности процесса проектирования,

  3. Обучении технического персонала ГИС. Результаты работы реализованы:

предприятием ОАО «ГАЗ АВТОМАТИК А» ОАО «ГАЗПРОМ» при разработке комплекса программно-технических средств автоматизации ГИС МГ «Смоленск III».

внедрены в учебный процесс Московского Государственного института электроники и математики (технического университета).

7 Основные положения диссертации изложены на международных и всероссийских научных конференций и опубликованы в сборниках научных трудов:

Отраслевой экспертный совет по автоматизации ОАО «Газпром» (Россия, Сочи, 2001)

XXX Юбилейная международная конференция. I международная конференция молодых ученых «Информационные технологии в науке, образовании, телекоммуникации и бизнесе». IT+SE'03" (Украина, Крым, Ялта-Гурзуф, 2003),

Межвузовский сборник научных трудов «Программное и информационное обеспечение систем различного назначения на базе персональных ЭВМ» (Москва, 2003),

Международная студенческая школа-семинар «Новые информационные технологии» (Украина, Крым, Судак, 2001, 2002, 2003),

Научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых специалистов МГИЭМ (Москва, 2001,2002, 2003).

Основные результаты опубликованы в 7 печатных работах.

Автор выражает глубокую благодарность за постоянное внимание, поддержку и совместную научную работу своему научному руководителю д.т.н., проф. Кравченко Виктору Алексеевичу; за ценные обсуждения и полезные советы к.т.н., доцентам Байкальцеву Борису Петровичу и Никольскому Сергею Николаевичу, а также всему коллективу кафедры АИЛУ МГИЭМ за доброжелательное отношение и содействие в работе.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения списка литературы из 115 наименований и 3-х приложений.

Анализ современных интеллектуальных устройств и методов измерения параметров природного газа

Функции измерения количества газа выполняют линейные вычислители расхода газа на основе показаний средств измерений количества и качества газа, входящие в состав ИЛ. В настоящее время создано несколько сотен конструкций расходомеров, основанных на различных физических принципах и методах измерения. Существующие расходомеры и счетчики, несколько условно, можно разделить на следующие группы [8, 9, 11, 13]: приборы, основанные на гидродинамических методах, приборы с непрерывно движущимся телом, приборы, основанные на различных физических явлениях, приборы, основанные на особых методах. Из первой группы наиболее широкое распространение получили расходомеры переменного перепада давления с сужающими устройствами, В настоящее время известно около тридцати типов сужающих устройств, и работы по их совершенствованию постоянно ведутся во всем мире [13]. Среди приборов второй группы наибольшее распространение получили турбинные и камерные. При индивидуальной градуировке в узком диапазоне измерения турбинный расходомер позволяет получить погрешность не более 0,15-0,25% [8]. Из приборов третьей группы наиболее распространены электромагнитные, которые применяются прежде всего для измерения расхода воды. Приборы четвертой группы (меточные, корреляционные, концентрационные) применяются крайне редко. В настоящее время наиболее распространенными среди всего класса расходомеров являются расходомеры переменного перепада давления с сужающими устройствами, что объясняется целым рядом преимуществ по сравнению с расходомерами других типов [12, 13]. Такими преимуществами являются следующие: исключительная универсальность применения. Они пригодны для измерения расхода любых однофазных веществ (а частично и двухфазных) в очень широком диапазоне измерения давления, температур и расходов газа; удобство массового производства. Наиболее сложные части расходомера - дифманометр и вторичный прибор — можно изготовлять крупными партиями, так как они не И зависят от рода вещества и значений расхода; отсутствие необходимости в образцовых расходомерных установках для градуировки и поверки, так как градуировка может быть выполнена расчетным путем. Однако, помимо преимуществ, методу переменного перепада давления присущи и недостатки, наиболее существенным из которых является квадратичная зависимость между перепадом давления и расходом. Указанная зависимость ограничивает диапазон измерения, который обычно составляет 30-100% условной шкалы расходомера. Такое ограничение обусловлено существенным возрастанием относительной погрешности измерения перепада давления при малых расходах. К недостаткам метода также относятся: относительная сложность аналитических зависимостей между величинами, входящими в уравнение расхода (особенно для газа); влияние нарушения однофазности потока и влияние механических примесей на процесс измерения; необходимость изготовления относительно больших по длине прямых участков трубопровода; трудоемкость расчета сужающего устройства; зависимость результата измерения от измерения плотности среды. Некоторые из перечисленных недостатков ограничивают общую ошибку измерения, которая обычно превышает 1,5% [9].

Несмотря на недостатки, более 95% добываемого, перерабатываемого, транспортируемого и распределяемого природного газа измеряется методом переменного перепада давления с применением сужающего устройства и лишь, примерно, 5% - турбинными и ротационными счетчиками, соплами и другими методами и средствами измерения [11]. В свою очередь, из І1 видов нормальных сужающих устройств более 90% составляет стандартная диафрагма, как наиболее простая из всех сужающих устройств. Замена установленных и находящихся в эксплуатации расходомеров переменного перепада давления с сужающими устройствами преобразователями других типов не только не всегда желательна и целесообразна, но и не всегда возможна.

Рассматриваемые в работе ГИС оснащены и в ближайшее время будут использовать для вычисления расхода газа именно расходомеры переменного перепада давления с сужающим диафрагменным устройством [6], поэтому при построении математической модели ГИС нами было решено использовать именно этот метод.

В настоящее время в системе Газпром (ОАО «Газавтоматика») находятся в стадии разработки «Единые технические требования на газоизмерительные станции». Учитывая эти требования, нами были сформулированы конкретные требования к системам управления ГИС. Ниже приведены требования к поведению основных систем и объектов ГИС в штатных и аварийных ситуациях.

На ГИС предусмотрены ручной и автоматический режимы управления исполнительными механизмами станции. В любой момент времени возможен только один режим управления. При ручном режиме управление станцией осуществляется оператором с синоптической панели ГИС, При автоматическом режиме управляющую функцию берет на себя система управления ГИС.

При переходе станции в автоматический режим управления необходимо открыть все закрытые входные пневмоприводные краны измерительных линий, кроме резервной. Таким образом открытие/закрытие измерительных линий осуществляется только открытием/закрытием их выходных кранов.

При автоматическом режиме система управления ГИС должна обеспечивать удержание значения перепада давления на измерительных линиях в рабочем диапазоне измерения установленного расходомера. Это осуществляется открытием дополнительных измерительных линий при превышении верхнего предела значения перепада давления на измерительной линии. И, соответственно, закрытием избыточных измерительных линий при снижении значения перепада давления ниже нижнего предела.

Анализ существующих программных средств автоматизации ГИС

Нами установлено, что в настоящее время на ГИС, расположенных на границах РФ, внедрены и освоены две системы автоматического управления, отвечающие основным функциональным требованиям, предъявляемым к ГИС (см. п. 1.3), представляющие собой централизованные системы диспетчерского управления распределенными дискретными технологическими объектами реального времени и осуществляющие мониторинг параметров природного газа, состояний технологического оборудования и управление системами и агрегатами ГИС: 1. Система управления фирмы «Nuovo Pignone» (Италия) «Система управления для газовых измерительных станций», работа над которой была начата в начале 90-х годов по заказу ОАО «ГАЗПРОМ»; в настоящее время используется версия 2.8 разработки 2001 года, 2. Система управления фирмы «СОВТИГАЗ» (Россия) «Программно-технический комплекс для газоизмерительных станций». В основу системы управления фирмы «СОВТИГАЗ» заложен разработанный ранее комплекс HOST-IP, который выполнял следующие функции [14]: автоматический сбор информации с вычислителей типа «СуперФло» о расходе газа, вмешательствах и аварийных событиях, мониторинг текущих значений давления, температуры, перепада давления, мгновенного расхода и других вычисляемых параметров, отслеживание действующих значений состава газа и других параметров, влияющих на величину расхода газа. Используемая в настоящее время система управления фирмы «СОВТИГАЗ» содержит указанный комплекс как составную часть, к которой добавлены следующие важнейшие функции: мониторинг текущего состояния технологического оборудования и автоматизированное управление технологическими системами и объектами ГИС [15].

Выполним сравнительный анализ операционных систем, используемых рассматриваемыми системами управления. Система управления фирмы «СОВТИГАЗ» работает на персональных IBM-совместимых компьютерах под управлением операционной системы QNX фирмы «QSSL Ltd» (Канада), а для отображения информации используется графический интерфейс пользователя Photon Micro GUI [14]. Это операционная система реального времени на данный момент является одной из наиболее защищенных операционных систем, что позволяет существенно повысить надежность непрерывного функционирования системы управления при длительном использовании [16].

Операционная система QNX недавно появилась на рынке подобных систем, что и определяет некоторые проблемы, связанные с ее использованием. Указанная система имеет высокую стоимость, недостаточно документирована, не все фирмы производители компьютерного оборудования предоставляют драйверы для своих устройств под эту операционную систему. Следует отметить, что в настоящее время идет процесс преодоления указанных недостатков.

Система управления фирмы «Nuovo Pignone» разработана с использование инструментального средства Microsoft Visual Basic под операционную систему Windows 9х, которая не является промышленной операционной системой, а также системой, работающей в реальном времени. В связи с этим она не обеспечивает требуемой надежности длительного функционирования. В то же время эта система широко документирована, имеет невысокую цену, хорошо обеспечена драйверами различных устройств и обеспечивает использование современных компьютерных технологий.

По нашему мнению, перспективным является построение систем управления ТП, работающих под операционными системами реального времени.

Для осуществления связи с внешними устройствами (линейные вычислительные комплексы, ПЛК, газохроматограф и другие) обе рассматриваемые системы управления используют интерфейс RS-232/RS-485 и протоколы типа Modbus [15]. Это единообразие в способе обмена информацией позволяет в плане настоящей диссертации разработать общее для обеих рассматриваемых систем управления средство имитации ГИС и внешних измерительных устройств. Средство имитации для проведения исследований системы управления должны формировать и передавать данные об объекте управления в систему управления ГИС в соответствии с указанными протоколами.

В системе управления фирмы «Nuovo Pignone» используется конфигурационный файл и база данных для настройки системы управления на различную конфигурацию ГИС. Кроме того, в этой системе обмен информацией между различными приложениями осуществляется с помощью механизма DDE. Этот механизм не совсем пригоден для обмена данными в реальном масштабе времени из-за своих ограничений по производительности и надежности. В настоящее время для этих целей вводится в широкое использование промышленный стандарт ОРС (OLE for Process Control), разработанный организацией «ОРС Foundation». Стандарт ОРС регламентирует методы обмена данными между приложениями в режиме реального времени [17]. Способ решения упомянутых вопросов в системе управления фирмы «СОВТИГАЗ» нам не известен, поскольку информация об этой системе весьма ограничена.

Обе системы, рассчитанные на работу как в ручном, так и в автоматическом режиме управления, на практике используются только для работы в ручном режиме. Это связано с недоверием персонала ГИС к автоматизированному управлению и высокой коммерческой стоимостью ошибки в управлении. В соответствии с программой создания ОСУРГ, предусматривается перевод в ближайшее время всех объектов газотранспортной системы в автоматический режим управления [2]. Таким образом приобретает особую важность и актуальность поставленная в настоящей диссертации цель: разработка математического и программного обеспечения систем анализа, управления и обработки информации ГИС.

Система имитации нерегулярных событий

Модели представления знаний обычно делят на логические (формальные) и эвристические (формализованные) [45]. В основе логических моделей представления знаний лежит понятие формальной системы (теории). Примером формальных теорий может служить исчисление предикатов. В логических моделях, как правило, используется исчисление предикатов первого порядка, дополненное рядом эвристических стратегий. Эти методы относятся к системам дедуктивного типа, поскольку в них используется модель получения вывода из заданной системы посылок с помощью фиксированной системы правил вывода. Дальнейшим развитием предикатных систем являются системы индуктивного типа, в которых правила вывода порождаются системой на основе обработки конечного числа обучающих примеров [32, 46].

В логических моделях представления знаний отношения, существующие между отдельными единицами знаний, выражаются только с помощью тех немногих средств, которые диктуются синтаксическими правилами используемой формальной системы.

В отличие от формальных моделей эвристические модели имеют разнообразный набор средств, передающих специфические особенности той или иной проблемной области. Именно поэтому эвристические модели превосходят логические как по возможности адекватно представить проблемную среду, так и по эффективности используемых правил вывода [47, 48]. К эвристическим моделям, используемым в экспертных системах, можно отнести сетевые, фреймовые, продукционные и объектно-ориентированные модели [44].

Проанализируем упомянутые модели представления знаний с указанием их достоинств и недостатков с целью выявления наиболее эффективной модели для данного конкретного случая. 1. Наиболее распространенной формальной системой, используемой для представления знаний, является исчисление предикатов первого порядка [49]. Основным достоинством использования исчисления предикатов в качестве модели представления знаний является наличие единообразной формальной процедуры доказательства теорем. Однако высокая степень единообразия влечет за собой и основной недостаток данного подхода -сложность использования при доказательстве эвристик, отражающих специфику конкретной проблемной среды. Указанный недостаток особенно важен при построении экспертных систем, вычислительная мощность которых, в основном, определяется знаниями, характеризующими специфику проблемной среды. К другим недостаткам формальных систем следует отнести отсутствие средств для структурирования используемых элементов и недопустимость противоречий [44]. Так как управление ГИС основано на эвристических знаниях, а ГИС представляет собой сложный структурный объект, то использование исчисления предикатов для построения модели представления управляющего агрегата ГИС не целесообразно. Стремление устранить недостатки формальных систем при их использовании в качестве моделей представления привело к появлению семиотических систем [32]. В семиотических системах в отличии от исчисления предикатов существуют правила изменения четырех компонентов логической модели под влиянием накапливаемого в базе знаний (БЗ) интеллектуальной системы опыта о строении и функционировании сущностей в данной проблемной среде. Но теория таких систем находится на начальной стадии развития.

Семантические сети (СС) традиционно используются для представления структурных знаний в виде графа, вершины которого являются понятиями или фактами предметной области, а дуги — отношения или ассоциации между ними [44, 50]. На основе СС может быть реализован механизм наследования свойств понятий. Но использование семантических сетей оказывается неудобным и неэффективным для представления свойств сущностей, их состояний, возможных событий и ситуаций [51]. Недостатками модели также являются сложность организации механизма вывода, статичность семантических сетей, что резко усложняет представление динамики поведения реального объекта. Указанные недостатки не позволили применить данную модель представления знаний в управляющем агрегате ввиду необходимости для управления ГИС в описании ситуаций и изменения состояния станции во времени.

Фреймы расширяют возможности СС, позволяя представлять сложные объекты не в виде большой семантической структуры, а в виде единой сущности , что естественным образом позволяет представлять объекты предметной области [52]. Фреймы представляют собой структурный объект с поименованными ячейками и связанными с ними значениями. Ячейки фреймов могут не только содержать информацию о свойствах соответствующей сущности, но и процедурные вложения, которые позволяют связать модули программного кода с сущностями фреймового представления [44]. Фреймы дают возможность хранить иерархию понятий в базе знаний в явной форме, обладают способностью наследовать значения характеристик своих родителей, находящихся на более высоком уровне иерархии. К недостаткам фреймовых систем относится их сложность, что снижает скорость работы механизма вывода и затрудняет внесение изменений в иерархию [36]. 4. Продукционные системы состоят из набора правил вида «условие-действие», рабочей памяти (БД), а также механизма выбора [44] и обладают рядом свойств, делающих их весьма удобным средством описания системы, пополнения таких описаний и ее программной реализации [49, 53, 54]: система продукций обладает свойством автономности, то есть независимостью правил, выражающих самостоятельный фрагмент знаний, что делает систему продукций гибкой и легко адаптируемой к любым изменениям в предметной области, позволяя удалять и добавлять правила в нее без внесения изменений в остальные продукции; модульность организации знаний, что позволяет распараллелить работу над созданием системы и отделить схемы управления от модулей, несущих знания о предметной области, обеспечивая возможность применения различных схем управления;

Тестирование системы управления ГИС фирмы Nuovo Pignone на примере ГИС «Сохрановка I» с использованием разработанной методики

Полученные параметры природного газа поступают в имитатор измерительной станции. Имитатор измерительной системы ГИС соответствует измерительному агрегату математической модели ГИС. В него включены формулы газодинамики, позволяющие произвести расчет параметров природного газа по имеющимся значениям давления, температуры, компонентного состава газа и перепадов давления на измерительных линиях. Кроме того, в этих формулах задействованы константы, являющиеся параметрами труб, измерительного оборудования и т.п. (таб. 2.2). Значения этих констант хранятся в специальном текстовом файле и могут быть изменены исследователем. . Методы расчета параметров газа часто претерпевают изменения, поэтому они были выделены в отдельный . блок и оформлены в виде динамической подгружаемой библиотеки (DLL), которая может быть изменена или заменена на новую без модификации самого имитатора ГИС. Имитаторы измерительных устройств, а именно вычислителей расхода газа и газохроматографа, осуществляют формирование и передачу данных о качестве и количестве природного газа, полученных в имитаторе газового потока и в имитаторе измерительной системы ГИС, в систему управления ГИС по интерфейсу RS-232 и протоколам, используемым в настоящее время для связи с реальным измерительным оборудованием на станциях. Таким образом обеспечивается полная прозрачность для системы управления ГИС источника информации будь то реальные измерительные приборы или их имитаторы, что, в свою очередь, приближает условия проведения экспериментов над моделью к реальным, повышает объективность результатов моделирования, а также позволяет подключать к системе управления ГИС реальное измерительное оборудование для проведения пол у натурного моделирования. Система инициализации обеспечивает установление начального состояния всех компонент имитатора ГИС в зависимости от выбранной структуры станции. Выбор начального состояния технологического оборудования ГИС осуществляется в соответствии с требованиями к пуску станции, изложенными в п. 1.3. Начальное состояние внешней среды устанавливается в соответствии с описанием математической модели внешней среды (п. 2.4). Данный компонент соответствует управляющему агрегату математической модели. Имитатор системы управления ГИС осуществляет управление станцией на основе анализа экспертных, представленных в виде продукционных правил. Правила для каждого объекта ГИС (см. рис 2.2) было решено хранить в текстовых файлах, что не только позволило на основе информации от системы конфигурирования генерировать проект системы управления ГИС для конкретно варианта структуры ГИС, но и обеспечило возможность внесения изменений в правила поведения объектов ГИС без проведения последующей перекомпиляции всего программного средства при помощи разработанного редактора правил.

Автоматизированная генерация проекта системы управления ГИС происходит на основе данных о структуре и составе ГИС, а также с использованием экспертной информации, хранящейся в базе знаний. Эта информация определяет, какие именно наборы правил следует придать объектам имитационной модели станции, чтобы обеспечить управление ими в соответствии с конкретным вариантом ГИС и с требованиями, предъявляемыми к их функционированию. Требуемые правила загружаются в имитатор из соответствующих файлов базы знаний и приписываются соответствующим объектам модели. Одной из целей разработки имитатора ГИС являлась идея получения проекта системы управления ГИС и на его основе создание программы для ПЛК станции. Для этого при разработке математической модели были выбраны наиболее подходящие структуры и способы представления экспертных знаний, в результате чего сгенерированный проект системы управления ГИС может быть использован для перекодирования его в формат программ, понятных для ПЛК. В настоящее время работы по созданию такого кодировщика для наиболее часто используемого на ГИС контроллера Fanuc 90-30 фирмы General Electric ведутся, но на данный момент еще не закончены.

В соответствии с принципами, принятыми для всего имитатора ГИС, блок имитатора системы управления ГИС осуществляет с периодичностью ДТ последовательное сканирование правил поведения всех объектов станции и в случае истинности их условий генерации управляющих воздействий или изменения состояния ГИС.

При использовании имитатора ГИС для тестирования существующих систем управления ГИС данный блок не принимает участия в моделировании. Для этого необходимо в системе конфигурирования отключить использование блока имитации системы управления ГИС.

Похожие диссертации на Разработка средств математического и имитационного моделирования для исследования и построения систем управления газоизмерительными станциями