Основные правила пользования

К.В. Федотов, А.В. Кудинов

 

DESIGN-II для Windows

ОСНОВНЫЕ ПРАВИЛА ПОЛЬЗОВАНИЯ

ПРОГРАММНЫМ ОБЕСПЕЧЕНИЕМ

Часть 1.

 

Методические указания по пользованию программным обеспечением

 

 

Пермь 2009

ВВЕДЕНИЕ

Хорошо известно, что в последнее время особое внимание в промышленности стало обращаться на оптимизацию производственных процессов. Однако из-за высокой интеграции химико-технологических процессов их анализ и оптимизация весьма сложны и неизменно требуют применения вычислительной техники. Отсутствие соответствующего программного обеспечения, наряду с ограничением стоимости работ и времени, необходимых для выполнения работ, может привести к анализу и оптимизации только части существующей технологии или рассмотрению меньшего количества вариантов технических решений. Кроме того, для более полной проработки режимов работы технологии и управления в масштабах завода, в некоторых случаях возникает необходимость моделирования химико-технологических систем в динамических условиях.

Ранее, процесс моделирования технологических процессов и систем требовал применения языков программирования и поэтому использовался исключительно специалистами, свободно разбирающимися в химической технологии, моделировании и программировании. Бурное развитие мощных персональных компьютеров и интуитивных графических интерфейсов пользователя позволило создать специализированные программные оболочки, автоматизирующие сложные вычисления и наглядно отображающие результаты расчета. Сейчас в мире существует небольшой выбор конкурентоспособных программных оболочек для моделирования стационарных, динамических и периодических химико-технологических систем, которые применяются для проведения технологических расчетов при инженерном анализе и проектировании. При использовании этих программных оболочек пользователю нет необходимости очень хорошо знать языки программирования, так как процесс составления модели производства заключается в использовании базы данных по процессам, с помощью которой пользователь на экране компьютера составляет технологическую схему, соединяя аппараты технологическими потоками.

До последнего времени такое программное обеспечение в России не применялось. Вероятно это связано с тем, что наряду с относительно высокой ценой на приобретение лицензии по его использованию и достаточно высокими затратами на подготовку квалифицированных пользователей оно относится к разряду “высоких технологий”, и на которое до недавнего времени существовало ограничение на продажу в Россию (в настоящее время этот список включает Ливию, Кубу, Северную Корею, Иран, Ирак и Сирию). Однако в отличие от стран Западной Европы и Америки, в России широкого использования подобного программного обеспечения не произошло. Вероятно это связано с уровнем подготовки инженерных кадров, так как для успешного применения подобных программных оболочек необходимо наличие на предприятии высококвалифицированных специалистов-технологов, имеющих соответствующую теоретическую подготовку и опыт работы с подобными программными продуктами. Так, например, каждый университет США, производящий подготовку инженерно-технических кадров, обязательно использует в учебном процессе подобное программное обеспечение.

Существуют два семейства программных оболочек: off-line и on-line. Семейство off-line оболочек (не взаимодействующих непосредственно с технологическим процессом) может использоваться в инженерно-технических отделах компаний и в отделах оперативного бизнес-планирования. Они позволяют проектировать новое производство, помогают устранять узкие места в технологической цепочке, моделируют отдельные установки или весь завод, позволяют моделировать реконструкцию действующих установок для оценки возможностей перехода от существующей технологии к перспективной. В целях оптимизации производства или анализа существующих проблем и аварийных ситуаций, эти системы помогают оценивать экономические аспекты производства, планировать ресурсы, продукцию и график работ. Семейство on-line оболочек работает непосредственно в технологической цепочке производства в режиме реального времени. При его функционировании в режиме реального времени собирается информация от систем, датчиков и контроллеров, далее эта информация архивируется и предоставляется операторам, технологам и менеджерам в удобной для них форме. Так же на основе полученной информации и модели процесса соответствующие модули вычисляют оптимальные значения управляющих параметров, выставляют требуемые значения на внешние устройства и отслеживают реакцию процесса. Поэтому производство работает в оптимальном режиме, минимизируются затраты энергии и материалов, повышаются качество и выход готовой продукции. Однако для установки on-line продуктов необходимо иметь работающую систему распределенного управления нижнего уровня (датчики, контроллеры, оборудование с автоматическим управлением) и адекватные модели основных процессов и системы (цеха или завода) в целом.

Основываясь на вышесказанном, с целью повышения уровня подготовки отечественных студентов-технологов, кафедры ТНВ и ТТУМ химико-технологического факультета Пермского государственного технического университета (ПГТУ) приобрели академическую лицензию на использование программной оболочки Design-II для Windows (off-line типа), использующегося рядом зарубежных технических университетов и компаний.

Особенность программной оболочки Design-II для Windows соответствует названию оболочки: "Design" – проектирование, конструирование. На самом деле, наряду с возможностями производить моделирование и оптимизацию сложных химико-технологических систем эта программная оболочка позволяет одновременно производить проектный расчет параметров основного технологического оборудования и выполнять функции, отсутствующие у других программных оболочек:

  уточненное моделирование системы трубопроводов (горизонтальные, вертикальные, наклонные) для двухфазных систем с учетом теплопередачи и возможностью образования жидкостных и газовых "пробок";

  расчет параметров различных смесей аминов, позволяющие считать колонные аппараты с учетом кинетики массоотдачи;

   уточненный расчет ректификационных колонн с расчетом их диаметра;

   расчет параметров теплообменников и сепараторов;

  наличие у каждого модуля оборудования возможности детального определения режимов расчета с помощью ключевых слов и внедрения в модуль программы пользователя на алгоритмическом языке Фортран;

  обработка экспериментальных данных и расчет недостающих свойств по существующим свойствам чистых веществ и структуре вещества с одновременным созданием файла базы данных пользователя;

   легкое расширения баз данных по веществам и процессам;

  возможность создания неограниченной ХТС посредством "сшивки листов";

  возможность доступа пользователя к базе данных по свойствам чистых веществ, включающей: молекулярную массу, структуру, критические свойства, давление насыщенного пара, теплоту парообразования, теплоемкость идеального газа, вязкость газа и жидкости, теплопроводность газа и жидкости, удельный объем, поверхностное натяжение, др;

   возможность экспорта результатов расчета в MS Excel.

 

Рассмотрим основные правила пользования программной оболочкой Design-II для Windows в на примере создания ХТС (пошагово).

Запуск программы DESIGN-II

Для запуска программы необходимо войти в сеть факультета с ИМЕНЕМ и ПАРОЛЕМ пользователя, которые предусматривают доступ к сетевому диску с DESIGN-II (ИМЯ и ПАРОЛЬ на вход в сеть сообщаются преподавателем или обслуживающим персоналом перед началом занятий).

ВНИМАНИЕ: Во избежание несанкционированного доступа к этому сетевому диску и возможной порче программного обеспечения, пользователи обязаны хранить полученные ИМЯ и ПАРОЛЬ на вход в сеть в тайне.

После входа в сеть запуск программы осуществляется двойным щелчком левой кнопки мыши по значку программы на рабочем столе WINDOWS-98. После нормального запуска DESIGN-II на экране монитора появится следующее изображение.

 

 

Создать новый документ

Для создания нового документа нажать кнопку и выбрать размер рабочего листа и его ориентацию на экране.

 

Выбрать систему измерений

– Выбрать пункт " Preferences " в разделе меню " Specify ";

– В разделе " Units " выбрать систему СИ " SI System ";

– Для более детального выбора единиц измерения можно нажать " Override specific units… " в поле Units, и изменить единицы измерения.

 

 

Пример написания программы для просмотра свойств воды (ID 62).

AB123 * H2O PROPERTIES VIEW   COMP = 62     SI UNI OUT C- MET UNI OUT TEM UNI OUT = C C- PRE UNI OUT = MMHG   TAB P-T(C) 62 = -50, 500, 50   TAB L-T(C) 62 = -50, 500, 50 TAB CP-T(C) 62 = -50, 500, 50 TAB VIS-T(C, LIQ) 62 = -50, 500, 50 TAB VIS-T(C, VAP) 62 = -50, 500, 50 TAB THE CONT-T(C, LIQ) 62 = -50, 500, 50 TAB THE CONT-T(C, VAP) 62 = -50, 500, 50 TAB V-T(C) 62 = -50, 500, 50 TAB SUR TEN-T(C) 62 = -50, 500, 50   PRINT PROPERTIES   END

Обязательный текст для начала задачи Обязательный комментарий после "* "   № компонента (если их больше одного, то список через запятую: СОМР = 62, 63, 64)   Переключение результатов расчета в систему СИ (активен) или в Метрическую систему (неактивен) Переключение температуры при выводе в °С (активен) …давления при выводе в мм.рт.ст (неактивен) (Внимание: по умолчанию используется американская система измерений: Фунт-Фут-Фаренгейт-Btu)   Давление насыщенного пара от –50°С до +500°С, шаг 500 Теплота испарения Теплоемкость идеального газа Вязкость жидкости Вязкость газа Теплопроводность жидкости   Теплопроводность пара   Удельный объем Поверхностное натяжение   Команда вывода указанных свойств в файл в виде таблиц в соответствующих единицах измерения Конец текста программы

 

К.В. Федотов, А.В. Кудинов

 

DESIGN-II для Windows

ОСНОВНЫЕ ПРАВИЛА ПОЛЬЗОВАНИЯ

ПРОГРАММНЫМ ОБЕСПЕЧЕНИЕМ

Часть 1.

 

Методические указания по пользованию программным обеспечением

 

 

Пермь 2009

ВВЕДЕНИЕ

Хорошо известно, что в последнее время особое внимание в промышленности стало обращаться на оптимизацию производственных процессов. Однако из-за высокой интеграции химико-технологических процессов их анализ и оптимизация весьма сложны и неизменно требуют применения вычислительной техники. Отсутствие соответствующего программного обеспечения, наряду с ограничением стоимости работ и времени, необходимых для выполнения работ, может привести к анализу и оптимизации только части существующей технологии или рассмотрению меньшего количества вариантов технических решений. Кроме того, для более полной проработки режимов работы технологии и управления в масштабах завода, в некоторых случаях возникает необходимость моделирования химико-технологических систем в динамических условиях.

Ранее, процесс моделирования технологических процессов и систем требовал применения языков программирования и поэтому использовался исключительно специалистами, свободно разбирающимися в химической технологии, моделировании и программировании. Бурное развитие мощных персональных компьютеров и интуитивных графических интерфейсов пользователя позволило создать специализированные программные оболочки, автоматизирующие сложные вычисления и наглядно отображающие результаты расчета. Сейчас в мире существует небольшой выбор конкурентоспособных программных оболочек для моделирования стационарных, динамических и периодических химико-технологических систем, которые применяются для проведения технологических расчетов при инженерном анализе и проектировании. При использовании этих программных оболочек пользователю нет необходимости очень хорошо знать языки программирования, так как процесс составления модели производства заключается в использовании базы данных по процессам, с помощью которой пользователь на экране компьютера составляет технологическую схему, соединяя аппараты технологическими потоками.

До последнего времени такое программное обеспечение в России не применялось. Вероятно это связано с тем, что наряду с относительно высокой ценой на приобретение лицензии по его использованию и достаточно высокими затратами на подготовку квалифицированных пользователей оно относится к разряду “высоких технологий”, и на которое до недавнего времени существовало ограничение на продажу в Россию (в настоящее время этот список включает Ливию, Кубу, Северную Корею, Иран, Ирак и Сирию). Однако в отличие от стран Западной Европы и Америки, в России широкого использования подобного программного обеспечения не произошло. Вероятно это связано с уровнем подготовки инженерных кадров, так как для успешного применения подобных программных оболочек необходимо наличие на предприятии высококвалифицированных специалистов-технологов, имеющих соответствующую теоретическую подготовку и опыт работы с подобными программными продуктами. Так, например, каждый университет США, производящий подготовку инженерно-технических кадров, обязательно использует в учебном процессе подобное программное обеспечение.

Существуют два семейства программных оболочек: off-line и on-line. Семейство off-line оболочек (не взаимодействующих непосредственно с технологическим процессом) может использоваться в инженерно-технических отделах компаний и в отделах оперативного бизнес-планирования. Они позволяют проектировать новое производство, помогают устранять узкие места в технологической цепочке, моделируют отдельные установки или весь завод, позволяют моделировать реконструкцию действующих установок для оценки возможностей перехода от существующей технологии к перспективной. В целях оптимизации производства или анализа существующих проблем и аварийных ситуаций, эти системы помогают оценивать экономические аспекты производства, планировать ресурсы, продукцию и график работ. Семейство on-line оболочек работает непосредственно в технологической цепочке производства в режиме реального времени. При его функционировании в режиме реального времени собирается информация от систем, датчиков и контроллеров, далее эта информация архивируется и предоставляется операторам, технологам и менеджерам в удобной для них форме. Так же на основе полученной информации и модели процесса соответствующие модули вычисляют оптимальные значения управляющих параметров, выставляют требуемые значения на внешние устройства и отслеживают реакцию процесса. Поэтому производство работает в оптимальном режиме, минимизируются затраты энергии и материалов, повышаются качество и выход готовой продукции. Однако для установки on-line продуктов необходимо иметь работающую систему распределенного управления нижнего уровня (датчики, контроллеры, оборудование с автоматическим управлением) и адекватные модели основных процессов и системы (цеха или завода) в целом.

Основываясь на вышесказанном, с целью повышения уровня подготовки отечественных студентов-технологов, кафедры ТНВ и ТТУМ химико-технологического факультета Пермского государственного технического университета (ПГТУ) приобрели академическую лицензию на использование программной оболочки Design-II для Windows (off-line типа), использующегося рядом зарубежных технических университетов и компаний.

Особенность программной оболочки Design-II для Windows соответствует названию оболочки: "Design" – проектирование, конструирование. На самом деле, наряду с возможностями производить моделирование и оптимизацию сложных химико-технологических систем эта программная оболочка позволяет одновременно производить проектный расчет параметров основного технологического оборудования и выполнять функции, отсутствующие у других программных оболочек:

  уточненное моделирование системы трубопроводов (горизонтальные, вертикальные, наклонные) для двухфазных систем с учетом теплопередачи и возможностью образования жидкостных и газовых "пробок";

  расчет параметров различных смесей аминов, позволяющие считать колонные аппараты с учетом кинетики массоотдачи;

   уточненный расчет ректификационных колонн с расчетом их диаметра;

   расчет параметров теплообменников и сепараторов;

  наличие у каждого модуля оборудования возможности детального определения режимов расчета с помощью ключевых слов и внедрения в модуль программы пользователя на алгоритмическом языке Фортран;

  обработка экспериментальных данных и расчет недостающих свойств по существующим свойствам чистых веществ и структуре вещества с одновременным созданием файла базы данных пользователя;

   легкое расширения баз данных по веществам и процессам;

  возможность создания неограниченной ХТС посредством "сшивки листов";

  возможность доступа пользователя к базе данных по свойствам чистых веществ, включающей: молекулярную массу, структуру, критические свойства, давление насыщенного пара, теплоту парообразования, теплоемкость идеального газа, вязкость газа и жидкости, теплопроводность газа и жидкости, удельный объем, поверхностное натяжение, др;

   возможность экспорта результатов расчета в MS Excel.

 

Рассмотрим основные правила пользования программной оболочкой Design-II для Windows в на примере создания ХТС (пошагово).

Запуск программы DESIGN-II

Для запуска программы необходимо войти в сеть факультета с ИМЕНЕМ и ПАРОЛЕМ пользователя, которые предусматривают доступ к сетевому диску с DESIGN-II (ИМЯ и ПАРОЛЬ на вход в сеть сообщаются преподавателем или обслуживающим персоналом перед началом занятий).

ВНИМАНИЕ: Во избежание несанкционированного доступа к этому сетевому диску и возможной порче программного обеспечения, пользователи обязаны хранить полученные ИМЯ и ПАРОЛЬ на вход в сеть в тайне.

После входа в сеть запуск программы осуществляется двойным щелчком левой кнопки мыши по значку программы на рабочем столе WINDOWS-98. После нормального запуска DESIGN-II на экране монитора появится следующее изображение.

 

 

Создать новый документ

Для создания нового документа нажать кнопку и выбрать размер рабочего листа и его ориентацию на экране.