Компьютерный тренажерный комплекс для технологических установок

Обновлено: 07.07.2024

Компьютерный тренажёрный комплекс «Тропа» (КТК «Тропа») предназначен для создания на его базе тренажёров для подготовки оперативного и обслуживающего персонала предприятия к работе на реальном технологическом оборудовании, поддержания и оценки его квалификации, отработки навыков безопасного и экономичного управления оборудованием в сложных переходных и аварийных режимах и т.д.

Тренажёры, созданные с использованием КТК «Тропа», позволяют провести тренировки с отработкой персоналом способности правильно реагировать на нештатные ситуации, безошибочно определять пути выхода из любых сложившихся условий, возникающих на производстве.

2021: Включение в Реестр отечественного ПО

26 января 2021 года компания НПФ "Круг" сообщила о том, что компьютерный тренажерный комплекс «Тропа» приказом Минцифры РФ (КТК «Тропа») внесен в Реестр отечественного ПО под номером 8669.

КТК «Тропа» используется при создании тренажеров для оперативного и обслуживающего АСУ ТП персонала предприятия с целью:

подготовки к работе на реальном технологическом оборудовании (АСУ ТП)
поддержания на требуемом уровне квалификации и ее оценивания
отработки навыков безопасного и экономичного управления оборудованием в сложных переходных и аварийных режимах
и т.д.

2018: Области применения и основные функции КТК «Тропа»

(данные актуальны на июнь 2018 года)

Области применения

На базе тренажёрного комплекса «Тропа» могут быть созданы тренажёры для обучения и тестирования работников различных отраслей промышленности, включая теплоэнергетику, нефтяную, газовую, нефтехимическую промышленности и т.д.

Тренажёрный комплекс применяется как для создания тренажёров для обучения оперативного персонала, в котором изучаются вопросы ведения технологических режимов, поведения в аварийных ситуациях и т.д., так и для создания тренажёров для обслуживающего АСУ ТП персонала, вырабатывающих навыки настройки регуляторов, работы с алгоритмами защит и блокировок и т.д.

С использованием КТК «Тропа» могут быть созданы как «большие» полномасштабные тренажёры с высокой точностью модели объекта управления, так и более простые и бюджетные с меньшей точностью математической модели объекта управления для использования их при изучении ПЛАС или формировании навыков настройки регуляторов.

Тренажёрный комплекс может применяться для проверки работоспособности программно-технического комплекса до момента его установки на объекте управления и для виртуального ввода объекта в работу. Таким образом, разработчик АСУ ТП имеет возможность отладить алгоритмы управления до начала пусконаладочных работ на объекте и без наличия у него контроллерного оборудования, что позволяет сократить сроки внедрения системы.

Основные функции

КТК «Тропа» имеет в своём составе легко осваиваемые инженерами по автоматизации программные средства, позволяющие на 100% имитировать поведение реальной АСУ ТП. В связи с большой гибкостью и широкими возможностями с использованием КТК «Тропа» можно моделировать поведение АСУ ТП различных производителей.

Управление модельным временем. КТК «Тропа» позволяет запускать, останавливать, «отматывать» назад, ускорять и замедлять время в компонентах системы.
Управление исходными состояниями. КТК «Тропа» позволяет сохранять значения всех параметров системы и осуществлять запуск с данными значениями. Данные функции служат для создания и загрузки исходных состояний тренировок, а также применяются для сохранения промежуточных результатов с целью продолжения тренировки в будущем. Отличительной особенностью КТК «Тропа» является возможность сохранять в качестве исходного состояния не только «срез» значений параметров системы, но и историю изменения параметров.
Управление неисправностями оборудования и сценариями.
Демонстрация. Данные функции позволяют просматривать действия обучаемого в режиме демонстрации с выбранного момента времени. Демонстрацию можно осуществлять как в обычном режиме, так и в режиме ускоренного времени. При останове демонстрации в любой временной точке имеется возможность продолжения тренировки с данной временной отметки.
Обмен информацией с математическими моделями объектов управления сторонних производителей с использованием различных протоколов, например ModBus, через файлы и т.д.
Моделирование объекта управления. С использованием данных функций возможно создание математической модели объекта на базе типовых динамических звеньев (дифференцирование, интегрирование, запаздывание и т.д.). Данный метод может быть применён при невысоких требованиях к точности математической модели. В то же время использование готовых алгоблоков типовых динамических звеньев в среде разработки значительно сокращает трудозатраты и время на разработку математической модели, а соответственно, и её стоимость. Такой подход также даёт возможность корректировки модели непосредственно заказчиком с использованием среды разработки, так как в данном случае модель объекта создаётся с использованием того же технологического языка программирования (ФБД и СТ), соответствующего стандарту МЭК 61131-3, что и технологические программы в контроллерах.
Функции конфигурирования тренажёра, позволяющие настраивать разные проекты с разным набором программных компонентов и функционалом, управлять набором тренировок, исходных состояний и неисправностей.

В то же время КТК «Тропа» выполняет все функции, характерные для программно-технических комплексов, а именно:

Компьютерный тренажер для операторов технологического процесса – это аппаратно-программный комплекс, реализующий среду обучения персонала технологических установок, с большой степенью достоверности повторяющую реальный технологический объект и среду управления.

Практика внедрения тренажерных комплексов свидетельствует о том, что при проведении систематического обучения персонала на тренажерах, происходит формирование навыков поведения персонала в штатных и нештатных режимах работы установки, за счет чего снижается вероятность возникновения аварийных ситуаций по вине персонала, как следствие, увеличивается безопасность и эффективность производства

НАШИ ПРЕИМУЩЕСТВА

Независимый разработчик компьютерных тренажеров, поэтому можем учитывать предпочтения Заказчика по используемой тренажерной платформе.
Наши специалисты имеют богатый опыт разработки математических моделей технологических процессов и конфигурации РСУ
Полная имитация распределенной системы управления и противоаварийной защиты
Реализация сценариев технологического процесса. (Имитация нормального режима, пуска технологического объекта, внесение неисправностей в работу технологического объекта.)
Контроль процесса обучения персонала. (Протоколирование действий, оценка знаний)

ЭФФЕКТЫ ДЛЯ ЗАКАЗЧИКА

Подготовка и обучение кадров, осуществляющих управление пожаро-взрывоопасными производственными объектами.
Осуществление тренинга производственного персонала по отработке процедур пуска и останова технологических установок
Осуществление тренинга технологического персонала и приобретение практических навыков выполнения операций по предупреждению, локализации и ликвидации аварийных ситуаций.
Повышение качества подготовки технологического персонала.
Снижение вероятности возникновения аварийной ситуации по причине появления человеческого фактора.

Данный раздел находится в разработке!

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ

Учебные стенды – наиболее эффективный инструмент, используемый в процессе обучения для формирования у производственного персонала необходимых умений и навыков работы с оборудованием. Организация теоретических и практических занятий на основе стендов позволяет работникам всесторонне изучить техническую базу оборудования КИПиА и АСУТП, алгоритмическое и программное обеспечение АСУТП, а также получить практические навыки работы с современными техническими и программными средствами автоматизации для оказания качественных услуг по техническому сервису.

Компания оказывает услуги по проектированию, монтажу, наладке учебных стендов для обучения в сфере эксплуатации средств КИПиА, АСУТП. Для стендов разрабатывается учебная программа, включающая практические и теоретические занятия, а также перечень контрольных заданий.

Также наша компания оказывает услуги по разработке учебных стендов в 3D-среде. Такие стенды основаны на 3D модели оборудования, что позволяет воссоздать всю геометрию объекта и динамические операции, выполняемые на реальном оборудовании. Разработка стендов в 3D позволяет исключить затраты на приобретение дорогостоящего оборудования, используемого в учебных целях, гибко модернизировать разработанные ранее 3D стенды.

Аннотация научной статьи по компьютерным и информационным наукам, автор научной работы — Нургалиев Р.К., Рыжов Д.А., Гайнуллина А.А., Шигапов А.И.

В данной статье рассматривается компьютерный тренажерный комплекс, разработанный авторами для применения его при подготовке бакалавров и магистрантов по направлениям «Управление в технических системах», «Автоматизированные системы управления технологическими процессами ». Данный комплекс позволяет изучать взаимосвязи различных технологических процессов , аварийные и нештатные ситуации, возникающие на технологических процессах , а также способы их устранения, влияние изменений динамических характеристик объектов на качество работы регуляторов, производить их настройку, а также расчет оптимальных настроечных коэффициентов регуляторов, на базе математической модели процесса.

Текст научной работы на тему «Компьютерный тренажерный комплекс как инновационное средство обучения в инженерном образовании»

Р. К. Нургалиев, Д. А. Рыжов, А. А. Гайнуллина, А. И. Шигапов, А. И. Шигапов

КОМПЬЮТЕРНЫЙ ТРЕНАЖЕРНЫЙ КОМПЛЕКС

КАК ИННОВАЦИОННОЕ СРЕДСТВО ОБУЧЕНИЯ В ИНЖЕНЕРНОМ ОБРАЗОВАНИИ

Ключевые слова: компьютерный тренажер, технологический процесс, обучение, модель, система управления.

В данной статье рассматривается компьютерный тренажерный комплекс, разработанный авторами для применения его при подготовке бакалавров и магистрантов по направлениям «Управление в технических системах», «Автоматизированные системы управления технологическими процессами». Данный комплекс позволяет изучать взаимосвязи различных технологических процессов, аварийные и нештатные ситуации, возникающие на технологических процессах, а также способы их устранения, влияние изменений динамических характеристик объектов на качество работы регуляторов, производить их настройку, а также расчет оптимальных настроечных коэффициентов регуляторов, на базе математической модели процесса.

Keywords: computer simulator, process, training, model, control system.

Современные химико-технологические процессы и производства представляют собой сложную систему взаимодействующих организационно-технических процессов. При этом одним из наиболее важных критериев функционирования данной системы является обеспечение безопасности производства и квалифицированная (без нарушений) отработка штатных производственных заданий по изменению технологических режимов эксплуатации. Основным залогом выполнения поставленных целей является использование в работе

высококвалифицированных специалистов, имеющих все необходимые знания и навыки. Как известно, приобретение навыка обеспечивается

использованием знаний в постоянной практике, а приобретение знаний невозможно без соответствующего образовательного процесса. При этом, как получение знаний, так и приобретение навыков гораздо эффективнее при использовании соответствующих инструментов, позволяющих отрабатывать как новую, так и имеющуюся теоретическую информацию в приближенных к реальным условиям. Одним из таких инструментов, используемых для целей подготовки оперативного технологического и обслуживающего персонала технологических установок и производств являются компьютерные тренажеры. Обучение на данных тренажерах обеспечивает приобретение

практических навыков безопасного выполнения работ, предупреждения аварий и ликвидации их последствий на реальных объектах управления.

В данной статье предлагается рассмотреть возможности использования компьютерных тренажеров в качестве инновационного инструмента в инженерном образовании [1].

Разработка и использование тренажеров в образовательном процессе является перспективным направлением, как в подготовке

высококвалифицированных специалистов, так и для повышения квалификации инженерно-технических работников промышленных предприятий. Эффективное применение виртуальных тренажеров в образовательном процессе будет способствовать не только повышению качества образования, но так же устранить недостатки традиционной формы обучения.

В качестве преимуществ использования тренажеров в образовательном процессе следует отметить следующее:

- Отсутствие необходимости использования реальных лабораторных стендов;

- Возможность изучения технологических процессов и исследования различных режимов работы оборудования на виртуальных моделях;

- Изучение влияния различных технологических параметров на качество производимого сырья;

- Определение основных переменных влияющих на критерий оптимальности и показателей качества, для организации оптимального управления технологическим процессом;

- Расчет оптимальных настроек регуляторов на базе математической модели процесса.

Компьютерный тренажерный комплекс (КТК) представляет собой программно-вычислительный комплекс в составе нескольких персональных компьютеров, оснащенных системным и прикладным программным обеспечением, и объединенных в единую локальную сеть.

Программное обеспечение компьютерного тренажера включает в себя динамическую модель технологической установки, автоматизированную систему управления технологическим процессом или его эмуляцию в среде моделирования.

В данном тренажере работу завода имитирует модель, разработанная в программной среде Omega Land [2], а управление осуществляется через интерфейс оператора распределенной системы управления (РСУ) CENTUM VP.

Динамическая модель представляет собой системы дифференциальных уравнений,

описывающих гидродинамические, массообменные, термодинамические, равновесные и другие процессы химической технологии. Динамическая модель настраивается на каждый технологический объект индивидуально, тем самым достигается адекватная имитация процессов, протекающих в аппаратах, в широком диапазоне изменения параметров технологического режима. Это позволяет моделировать различные технологические и аварийные ситуации.

На рисунке 1 представлена общая и детальная схемы замещения реального технологического процесса его математической моделью.

Монтажные работы. Вибродиагностика и вибромониторинг динамического оборудования на опасных производственных объектах газовой, нефтеперерабатывающей, химической и энергетической промышленности.

ООО «МонтажКипСтрой»
г. Воолглград, ул. Баррикадная, 1, кабинет 24.

Компьютерные тренажерные комплексы

Одним из наиболее важных факторов безопасного и эффективного функционирования нефтегазовых, нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств является использование в работе высококвалифицированных специалистов, имеющих необходимые навыки управления технологическим процессом в любых условиях.
Компьютерный тренажёрный комплекс (КТК), внедряемый ООО «МонтажКипСтрой», предназначен для создания на его базе тренажёров 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.
Практика внедрение компьютерных тренажерных комплексов (КТК) на ведущих предприятиях отрасли продемонстрировала максимальное соответствие решений компании потребностям Заказчиков.
Мировая практика внедрения тренажерных комплексов свидетельствует о том, что при постоянном проведении обучения персонала на КТК, значительно уменьшается вероятность допущения ошибок операторами, что способствует комплексному увеличению безопасности объекта, увеличивает эффективность производства и, как следствие, повышает рентабельность предприятия в целом.

Компьютерные тренажерные комплексы предназначены для решения следующих задач

отработка навыков безопасного управления установкой в режимах пуска, останова, при возникновении штатных, нештатных и аварийных ситуаций;
освоение технологического процесса начинающими операторами;
детальный анализ технологических процессов операторами и инженерно-техническими работниками;
изучение влияния различных параметров и управляющих воздействий на качественные и количественные показатели продукции.

Преимущества тренажерных комплексов

Максимальная адаптация параметров математических моделей под конкретное производство;
беспрецедентный набор отказов и возможность неограниченно расширять дидактические свойства, банк отказов и аварийных ситуаций;
полная имитация РСУ и ПАЗ с поддержкой оригинальных конфигурационных файлов;
развитая система моделирования и представления объектов управления, расположенных “по месту” (технологическая схема, панорама, 3D);
возможность полного автоматизированного контроля и оценки персонала.

Структура стандартного решения по КТК

Расчёт стоимости внедрения

Стоимость компьютерных тренажерных комплексов и платформы для моделирования технологических процессов расчитывается индивидуально.

Стоимость зависит от следующих факторов:

сложность и объём моделируемого объекта;
производитель и версия РСУ, ПАЗ и локальных систем управления;
метода реализации интерфейса "полевого" оператора.

Читайте также: