CC BY
36
чающий (агрегирующий) фреймы получения условий существования решения задачи ОУ (frSol-veExists), определения видов функций ОУ (frFunc-tionOC), границ областей видов функций ОУ frA-reaLimits) и расчета параметров функций ОУ (frParamsOC).
Модуль имитационного моделирования использует фрейм frImiШюnModeПmg.
Модуль синтеза ОУ использует фрейм frSyn-thesisOC, включающий фреймы:
- математических моделей динамики: сушильной установки в целом (frObjectModel), ее отдельных секций (frSectionModel) и стадий динамических режимов применительно к одной секции (frStageModeP);
- алгоритмов оптимального управления: базового (frCustomAlg), от которого наследуются фреймы, реализующие различные алгоритмы ОУ;
- множества состояний функционирования сушильной установки (frMSF).
Фрейм массивов реквизитов (frMasReqv) агрегируется во фреймы моделей стадий (frStage-Model) и связан отношением зависимости с фреймом расчета синтезирующих переменных frSynthVar.
Фрейм синтеза ОУ включает продукционные правила, по которым определяется оптимальный
алгоритм ОУ в зависимости от текущего состояния функционирования сушильной установки.
Подсистема пользовательского интерфейса реализована при помощи компонентов VCL с использованием технологии MDI.
Программное обеспечение ИУС разрабатывалось в рамках спиральной модели жизненного цикла информационных систем. Одним из возможных подходов к разработке программного обеспечения при использовании спиральной модели жизненного цикла является получившая в последнее время широкое распространение методология быстрой разработки приложений RAD (Rapid Application Development). При проектировании и разработке программного обеспечения ИУС использовались CASE-средства Erwin 4.0 и BPwin 4.0, а также RAD-система Borland Developer Studio 2006.
Литература
1. Артемова С.В., Грибков А.Н. Задача ресурсосберегающего управления динамическими режимами многосекционных сушильных установок // Информационные системы и процессы: сб. науч. тр.; под ред. проф. В.М. Тютюнника. Тамбов-М.-СПб-Баку-Вена: Изд-во «Нобелистика», 2005. Вып. 3. С. 142145.
2. Нейбург Э.Д., Максимчук Р.А. Проектирование баз данных с помощью UML. М.: Диалектика, 2002. 288 с.
КОМПЛЕКС ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ СХЕМЫ УТИЛИЗАЦИИ ВТОРИЧНЫХ ЭНЕРГОРЕСУРСОВ
А.А. Оленников (Сибирский государственный индустриальный университет, г. Новокузнецк, [email protected]); Е.А. Оленников, д.т.н. (Тюменский государственный университет, [email protected]); В.П. Цымбал, д.т.н. (Сибирский государственный индустриальный университет,
г. Новокузнецк, [email protected])
Предложен программный продукт для проектирования и выбора оптимальной схемы утилизации вторичной энергии от агрегата жидкофазного восстановления самоорганизующегося струйно-эмульсионного реактора.
Ключевые слова: етруйно-эмульсионный реактор, утилизация, вторичные энергоресурсы, коэффициент полезного действия, моделирование, база данных.
В процессе работы агрегатов жидкофазного восстановления с отходящим газом теряется существенное количество физической и химической энергии, в результате снижаются КПД агрегата, а следовательно, и выход основной продукции. К тому же постоянный рост тарифов на энергоносители приводит к существенному удорожанию получаемого металла. Попытки увеличить КПД путем возврата энергии в металлургический агрегат не приводят к желаемым результатам. Например, подогрев шихты, топлива и окислителя является экономически невыгодным вариантом, так как затраты на установки подогрева весьма велики, а
КПД возрастает незначительно. Выбрать конкретный вариант непросто. Необходимо знать цели использования утилизируемых вторичных энергетических ресурсов (ВЭР), а также выполнить трудоемкие сравнительные расчеты [1]. Одним из наиболее перспективных способов выбора оптимального варианта утилизации ВЭР является моделирование на ЭВМ, что позволяет существенно сократить трудоемкость и избежать многих ошибок при проектировании и оценке [2, 3].
Для решения данной задачи использованы базовые математические модели теплопередачи и газодинамики энергоутилизирующих агрегатов,
систем газоочистки, а также составлены алгоритмы для определения оптимального варианта утилизации энергии отходящих газов, модель для расчета сквозного коэффициента использования энергии газов. Для реализации данных моделей и алгоритмов разработана структура (рис. 1), а на ее
Рис. 1. Структура взаимодействия блоков программного пакета SKV Sapr
основе - программный продукт БКУ_8арг, позволяющий моделировать варианты утилизации физической и химической энергии отходящего газа применительно к агрегату струйно-эмульсионного реактора (СЭР) [4]. В задачу программного продукта входят: компоновка схемы утилизации энергии отходящих газов; конструктивный расчет теплоэнергетических установок, используемых в схеме; расчет количества тепла, воспринятого установками энергоутилизации; оценка потерь давления по газовому тракту, включая энергоутилизаторы; расчет физических параметров отходящих газов на каждом участке газового тракта; поиск оптимального варианта теплоэнергетической установки и всей схемы с участием эксперта; выдача технической документации и рекомендаций по проектированию.
При разработке системы моделирования SKУ_Sapr был использован объектно-ориентированный подход, при котором для описания каждой модели разрабатывается отдельный класс. Такой подход позволяет, с одной стороны, изолировать внутри класса все специфические свойства и методы расчета, реализуемые в модели, а с другой -предоставить стандартизированный интерфейс для взаимодействия с данной моделью. Применение данного подхода позволяет экспортировать результаты расчета одной модели на вход другой, что, в свою очередь, дает возможность выстраи-
вать произвольные цепочки из моделей в любой разумной комбинации и с наименьшими затратами разрабатывать новые модели на основе существующего базового класса.
В программном продукте предусмотрены три расширяемые базы данных, разработанные в среде Access, которые содержат нормативную, конструкторскую, теплофизическую и энергетическую документацию стандартных моделей теплоутили-заторов и систем газоочистки. Организация структуры БД формируется с учетом адекватности описываемому объекту/системе на уровне концептуальной и логической модели, а также удобства использования для ведения учета и анализа данных.
Все БД расширяемы. Такой подход позволяет редактировать и добавлять новые данные. А используемая среда Access является весьма распространенной, поставляется с пакетом Microsoft Office, что исключает потребность в приобретении и установке альтернативного программного обеспечения.
На начальном этапе моделирования генерируются файлы, необходимые для работы с программным продуктом. Задаются технические условия и выходные параметры отходящего газа металлургического агрегата: состав, расход, давление, температура. Далее выполняется компоновка схемы энергоутилизации, при этом возможно обращение к расширяемой БД для выбора варианта, рассчитанного ранее, либо конструирования нового (рис. 2). В левой части оконного интерфейса находятся модели энергоутилизаторов и аппаратов очистки, соответствующие определенному классу.
Рис. 2. Компоновка схемы энергоутилизации отходящих газов
В правой части компонуется схема энергоутилизации в строгой последовательности по ходу движения отходящего газа. Затем выполняется графическая прорисовка схемы (рис. 3). На каждом участке газохода вычисляются термодинамические параметры отходящего газа на основе известных законов, которые необходимы для дальнейшего анализа газа, моделирования энергоутилизаторов и систем газоочистки. Каждый энергоутилизатор, соединительный канал и унифицированный узел имеют собственный оконный интер-
фейс, который содержит блок ввода и вывода информации. Такое решение дает возможность на любом этапе моделирования выполнять корректировку входных параметров, производить перерасчеты и оптимизацию конструкции энергоутилизаторов с участием эксперта. Блок ввода информации состоит из конструкторской, термодинамической и теплотехнической частей, где выполняется полное описание моделируемых агрегатов и узлов.
По окончании ввода данных выполняется комплексный расчет всей схемы энергоутилизации, результатом которого являются расчеты: теплотехнический, конструктивный, газодинамический, определения коэффициента использования энергии утилизируемого газа, экономический. Все результаты сохраняются в специальной накопительной БД для дальнейшего использования и сравнения с другими вариантами. Для выбора оптимального варианта энергоутилизации выполняется поиск в БД наиболее эффективной схемы по одному из критериев (коэффициенту использования энергии утилизируемого газа или капитальным затратам), используя известные методы оптимизации. Согласно результату и экспертному
заключению вариант может быть рекомендован для проектирования.
Предложенный программный комплекс позволяет сократить время на проектирование, а использование технологий БД дает возможность накапливать проектные решения и производить быстрые перерасчеты с изменением входных параметров. Предложенный программный продукт может использоваться и для других агрегатов жидкофазного восстановления. Его можно применять не только в целях проектирования и научных исследований, но также в качестве обучающей системы для технологического персонала и студентов, обучающихся специальностям по информационным технологиям в металлургии, теплога-зоснабжении и вентиляции.
Литература
1. Оленников А.А., Цымбал В.П. Варианты и оценка эффективности использования вторичных энергоресурсов для агрегатов жидкофазного восстановления // Изв. вузов. 2008. № 6. С. 53-57 (Черная металлургия).
2. Семененко Н.А. Организация теплоиспользования и энерготехнологическое комбинирование в промышленной ог-нетехнике. М.: Энергия, 1976. 280 с.
3. Мигай В.К. Моделирование теплообменного энергетического оборудования. Л.: Энергоатомиздат, 1987. 264 с.
4. Цымбал В.П., Мочалов С.П., Шакиров К.М., Кожемя-ченко В.И., Рыбенко И.А., Красноперов С.Ю. Процесс и агрегат типа самоорганизующийся струйно-эмульсионный реактор как пример наукоемкой технологии в металлургии // Изв. вузов. 2005. N° 6. С. 60-65 (Черная металлургия).
АЛГОРИТМИЧЕСКАЯ ОСНОВА ГЕНЕРАЦИИ ТЕСТОВ С УЧЕТОМ РАДИАЦИОННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ
М.В. Конарев
(Научно-исследовательский институт электронной техники, г. Воронеж,, mkonarev@)mail.ru)
В статье предложен метод генерации тестовых шаблонов, учитывающий воздействие импульсного излучения. Метод основан на Б-алгоритме Рота, специальное воздействие учитывается генераторами тока ионизации и паразитными структурами на транзисторном уровне.
Ключевые слова: интегральная схема, радиация, библиотека, тест, логический элемент, надежность, САПР.
При составлении тестов интегральных схем (ИС) одной из первоочередных задач является определение классов неисправностей, выявляемых тестом. Наиболее распространена модель одиночной константной неисправности, выявляющей такие дефекты, как замыкание с шиной питания и замыкание с землей. Большинство систем технического диагностирования ориентированы на выявление именно одиночных константных неисправностей. Другими логическими неисправностями могут быть короткие замыкания, перепуты-вание, изменения функций отдельных элементов. Последнее характерно для радиационного воздействия. Расширение класса неисправностей делает задачу построения тестов весьма сложной, а во
многих случаях трудноразрешимой. Однако для тестирования ИС на радиационную стойкость необходимо предложить методы ее решения.
Для МОП-(металл-оксид-полупроводник) интегральных схем использование вентильного представления не позволяет описывать реальные физические эффекты как радиационного воздействия, так и всех возможных эффектов обрывов и замыканий транзисторов. Поэтому для составления алгоритма генерации тестов, учитывающего специальное воздействие, следует перейти на схемотехнический уровень. Этот уровень абстракции использует представление устройства на транзисторном уровне и учитывает конкретные особенности топологии МОП-схем.
