Программное обеспечение информационно-управляющей системы сушильной установки Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ИНФОРМАЦИОННО-УПРАВЛЯЮЩЕМ СИСТЕМЫ СУШИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ

А.Н. Грибков, к.т.н. (Тамбовский государственный технический университет,

[email protected]. ги)

Рассмотрены вопросы разработки программного обеспечения информационно-управляющей системы сушильной установки с использованием CASE-технологий.

Ключевые слова: информационно-управляющая система, CASE-технологии, фреймовая база знаний.

При разработке программного обеспечения информационно-управляющих систем (ИУС) промышленных объектов часто используют готовые инструментальные средства, предназначенные для создания систем автоматизации и управления технологическими процессами, например SCADA-системы.

Другим возможным подходом к созданию программного обеспечения ИУС являются проектирование и разработка с использованием инструментальных средств на основе CASE-технологий. Данный подход, в частности, применяется при создании наукоемких информационных систем, в которых при проектировании математического и алгоритмического обеспечения широко используются методы искусственного интеллекта и теория оптимального управления.

В статье рассмотрены вопросы проектирования программного обеспечения ИУС динамическими режимами энергоемких объектов на примере многосекционной сушильной установки [1].

Разрабатываемая система включает четыре модуля, БД, БЗ и подсистему пользовательского интерфейса.

Модуль анализа оптимального управления (ОУ) обеспечивает получение условий существования решения задачи ОУ, определение всех возможных видов функций ОУ, нахождение границ областей видов функций, получение соотношений для расчета параметров функций ОУ.

Модуль имитационного моделирования осуществляет имитирование влияния внешних возмущающих воздействий и смены состояния функционирования объекта, планирование эксперимента и получение статистических данных по заданному количеству опытов.

Модуль идентификации состояния функционирования позволяет идентифицировать текущее состояние функционирования сушильной установки.

Модуль синтеза ОУ реализует процедуры оперативного синтеза управляющих воздействий в зависимости от текущего состояния функционирования сушильной установки.

БД предназначена для хранения исходных данных и результатов работы ИУС. В качестве модели представления данных в системе выбрана реляционная модель. Функции системы управления БД реализованы в модулях ИУС с помощью компонентов доступа к данным библиотеки VCL.

При проектировании объектно-ориентированных программных систем часто используют языки визуального моделирования. В качестве стандарта визуального моделирования программного обеспечения в настоящее время принят язык визуального моделирования UML (Unified Modeling Language) [2], который используется для визуализации, спецификации, конструирования и документирования программного обеспечения информационных систем, построенных с использованием технологий объектно-ориентированного и визуального программирования.

При моделировании объектно-ориентированных систем наиболее часто в качестве представления статической структуры системы применяют диаграмму классов, показывающую набор классов, интерфейсов и их отношений.

Ядром программного обеспечения ИУС является фреймовая БЗ, в которой хранятся процедурные знания в виде фреймов, реализующих алгоритмическое обеспечение ИУС. Программно БЗ представляет собой набор классов, созданных в среде визуального программирования Borland Developer Studio 2006 на языке Object Pascal. Статическая модель БЗ (диаграмма классов) приведена на рисунке.

frSynthVar Синтезирующие переменные

__ __________A.b frFunc

Базовый алгоритм ОУ Функционал затрат

frCustomA.g

frMasReqv Массивы исходных данных

frStageMode. Модель стадии

frA.gl Алгоритм ОУ 1

frA.gN Алгоритм ОУ N

frSectionMode. Модель секции сушилки

frObjectMode. Модель объекта управления

frSynthesisOC Синтез ОУ

frMSF Множество состояний функционирования

frAna.ysisOC Анализ ОУ

frlmitationModelling Имитационное моделирование

frSolveExists

Условия существования--

решения ОУ

frAreaLimits Границы областей видов функций ОУ

frFunctionOC Виды функций ОУ

frParamOC Параметры функций ОУ

Фреймы, представленные в виде классов, используются для обеспечения функциональности модулей ИУС. Модуль расширенного анализа использует фрейм анализа ОУ frAnalysisOC), вклю-

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,