Руководства, Инструкции, Бланки

Simintech руководство пользователя

Категория: Руководства

Описание

Simintech руководство пользователя

ООО «ЗВ Сервис», 2016

Введение. Концепция создания комплексной модели объекта в среде SimInTech

Среда динамического моделирования технических систем «SimInTech» является гибким и мощным средством для разработки сложных (другое название – комплексных) расчетных моделей. Создание таких моделей требует особого подхода и использования специального инструмента для подготовки модели, при сохранении возможности ее разделения на более простые части для удобств коллективной работы, и создания из них единой комплексной модели. В комплексной модели могут быть объединены расчеты различных физических процессов, в том числе рассчитываемые различными расчетными кодами (теплогидравлическими, электрическими и др.).

Одной из основных особенностей использования SimInTech для комплексных моделей является идеология использования «Базы данных сигналов » - структурированного списка переменных, обеспечивающих обмен расчетными значениями между расчетными схемами в единой модели.

База данных сигналов SimInTech является объектной и обеспечивает пользователю удобное решение следующих задач:

• Объединение нескольких расчетных схем в единую модель;

• Обеспечение возможности векторной обработки сигналов для типовых алгоритмов управления;

• Объектно-ориентированное проектирование модели технических систем;

• Автоматизацию создания и обработки переменных в комплексных моделях.

Общий вид концепции применения базы данных сигналов для комплексного моделирования представлен на рисунке:

Рисунок В.1. Концепция базы данных сигналов и комплексной модели в SimInTech

При создании модели с использованием базы данных сигналов возможно разделение сложной комплексной модели на произвольное количество более простых расчетных схем и отладка каждой схемы, сначала автономно, потом в составе комплексной модели.

Использование базы данных сигналов позволяет подключать сторонние расчетные коды для моделирования специализированных физических процессов. База данных сигналов обеспечивает также подключение реальной аппаратуры управления к модели, для тестирования аппаратуры управления на математической модели объекта.

В следующих 10 упражнениях на простейшей модели будет показан пример создания комплексной модели с использованием механизма базы данных сигналов.

Для создания простых моделей возможности базы данных сигналов могут показаться лишними и обременительными, однако для комплексных моделей (например, комплексная математическая модель динамики ЯЭУ), использование предложенного подхода дает огромное преимущество перед конкурентными моделирующими программными продуктами.

Первый запуск среды SimInTech

Перед тем, как приступать к выполнению вводного курса, состоящего из 10 пошаговых упражнений, рассмотрим саму среду динамического моделирования SimInTech. Порядок установки и регистрации описан в «Инструкции по установке и регистрации ПО SimInTech» (доступна для скачивания на сайте www.simintech.ru).

Запуск среды SimInTech осуществляется одним из двух способов:

1) С помощью ярлыка, появляющегося на рабочем столе после установки SimInTech;

2) В зависимости от версии операционной системы (применительно к ОС Windows):

- Windows XP, 7, 10 – с помощью стартового меню «Пуск »;

- Windows 8, 8.1 – с помощью выбора соответствующего ярлыка на экране приложений.

После запуска приложения на экране появится Главное Окно среды динамического моделирования SimInTech (рисунок В.2)

Рисунок В.2. Главное Окно SimInTech

Данное окно можно поделить на три области:

- 1 область – Главное Меню;

- 2 область – Панель инструментов (кнопок);

- 3 область – Палитра блоков.

Рассмотрим за что отвечает каждая из областей подробнее.

Главное меню позволяет производить настройку программы под конкретные нужды пользователя, управлять созданием, редактированием и расчетом сформированных схем, содержит инструменты работы с базой данных, настройки визуального вида схемного окна и пр.

Панель инструментов является настраиваемой областью с набором кнопок, отвечающих за некоторые часто используемые команды. Данная панель служит для ускорения доступа к этим командам. Кнопки, содержащиеся в панели, разбиты по группам в соответствии с выполняемыми функциями.

Отображение групп кнопок пользователь может изменять по своему усмотрению. Для того, чтобы отобразить или скрыть нужные кнопки, необходимо кликом правой кнопки мыши по области меню вызвать выпадающее меню, в котором затем нужно проставить или снять галочки напротив нужных пользователю групп кнопок (рисунок В.3).

Рисунок В.3. Контекстное меню настройки панелей инструментов в Главном Окне SimInTech

Палитра блоков – это набор библиотек блоков, который используется для формирования расчетных схем. Создание расчетных схем с помощью блоков – один из способов разработки расчетных моделей. Стоит отметить, что набор блоков в Палитре блоков изменяется в зависимости от выбранного типа решателя схемы, т.е. когда мы выбираем решатель «Автоматика», то отображается палитра блоков для реализации схем автоматики, а когда мы выбираем решатель «Теплогидравлика», то отображается уже набор блоков для реализации теплогидравлических моделей.

Создать новую расчетную схему можно двумя способами:

1) Выбрать в Главном меню пункт «Файл », далее пункт «Новый проект » и из выпадающего списка выбрать нужный тип расчетной схемы;

2) Воспользоваться кнопкой «Новый проект » в панели инструментов (данная кнопка находится в группе «Файл », поэтому если она не отображена в основном окне, то необходимо вызвать меню активации групп и активировать для отображения группу «Файл »). Затем выбрать нужный тип файла. В зависимости от установленной конфигурации среды SimInTech может отображаться разный набор типов файлов. В базовой версии среды SimInTech доступны следующие типы:

После выполнения одного из вышеупомянутых способов на экране появится новое окно. Для данного окна полностью применим функционал стандартных методов операционной системы при работе с окнами: можно изменять визуальные размеры окна, его расположение на экране, можно сворачивать окно, разворачивать окно на весь экран и пр. При сохранении проекта сохраняются и визуальные настройки окна, такие как размеры и расположение на экране.

При открытии окна, когда уже ранее открыто несколько окон, данное окно будет активным для редактирования, остальные же окна автоматически перейдут в пассивный режим. Активировать их можно одиночным кликом левой кнопки мыши по окну либо вызвав данное окно из строки состояния.

Рассмотрим подробнее области данного окна:

- 1 область – меню окна проекта;

- 2 область – панель инструментов настройки схемы и управления расчетом;

- 3 область – форма расчетной схемы;

- 4 область – строка отображения расчетной информации.

Меню окна проекта отвечает за основные функции работы со схемой, такие как создание новой схемы, сохранение схемы, открытие ранее созданных схем, вызов базы данных, предоставление доступа к справочным материалам, а также настройку визуального отображения схемы.

Панель инструментов настройки параметров расчета схемы содержит две группы объектов для настройки и управления расчетной схемой. Данные группы можно отобразить или скрыть на схемном окне. Для этого можно либо пройти в меню «Вид » - «Панель инструментов » и активировать/деактивировать соответствующие пункты, либо необходимо кликом правой кнопки мыши по области вызвать выпадающее меню, в котором можно сделать то же самое.

Рассмотрим подробнее содержание данных групп.

Рисунок В.4. Панели инструментов Схемного Окна SimInTech

В первой группе содержатся следующие объекты (рисунок В.4):

- кнопка доступа к окну изменения расчетных параметров схемы;

- поле активации и отображения выбранного пользователем решателя;

- кнопка выбора режима отображения схемы;

- кнопка работы со слоями;

- кнопка активации показа значений на линиях связи.

Во второй группе содержатся кнопки управления расчетом (рисунок В.4):

- инициализация – инициализирует расчетную схему, но не запускает ее расчет;

- пуск – инициализирует расчетную схему и сразу запускает ее расчет;

- сделать шаг – задача делает один шаг с величиной, заданной пользователем в расчетных параметрах схемы;

- пауза – приостанавливает расчет;

- стоп – останавливает расчет.

Форма расчетной схемы имеет два режима отображения (рисунок В.4): режим схемы и режим скрипта.

В режиме схемы на форму можно помещать блоки, находящиеся в палитре блоков, с помощью них создавать расчетные схемы, редактировать ранее набранные схемы, создавать собственные блоки и многое другое.

В режиме скрипта активен редактор программного кода встроенного Языка программирования, в котором можно решить с помощью встроенных операторов и функций, например, такие задачи, как:

- расчет математических выражений и уравнений;

- управление отображением графических примитивов;

- реализация простых алгоритмов управления для настройки и отладки теплогидравлических моделей.

Это лишь небольшой перечень задач, с которыми в состоянии справиться встроенный язык программирования, возможности которого гораздо шире.

При открытии новой, либо ранее сохраненной схемы всегда активирован режим схемы. Активация режима схемы или режима скрипта осуществляется с помощью одиночного клика левой кнопкой мыши по соответствующей закладке с именем режима.

Выбрать нужный блок и поместить его на форму просто:

1) Нужно выбрать необходимую вкладку в Палитре.

2) Выбрать одиночным нажатием тот блок, который необходимо установить на форме. При этом выбранный блок будет подсвечен в Палитре блоков.

3) При появлении курсора в пределах формы расчетной схемы, вид курсора изменится: появится выбранный блок, а вместо курсора появится крестообразный указатель места установки для этого блока. Выбрать место установки блока.

4) Одиночным нажатием левой кнопки мыши на форме установить блок.

Задание свойств блока осуществляется при помощи окна задания свойств. Вызов этого окна можно осуществить двумя способами:

1) Выделив блок одиночным кликом правой кнопки мыши вызвать выпадающее меню, в котором выбрать пункт «Свойства объекта»;

2) Выделив блок нажать на панели кнопок кнопку «Свойства».

После этого на экране появится окно (рисунок В.5).

Рисунок В.5. Окно свойств блока, на примере блока типа «Синусоидальный сигнал».

В окне свойств в зависимости от типа блока могут отображаться следующие вкладки:

- Свойства – расчетные свойства блока, непосредственно влияющие на его исполнение;

- Общие – базовые свойства блока, такие как имя, тип, координаты расположения на листе, видимость и другие;

- Порты – список и редактор параметров входных/выходных портов блока;

- Визуальные слои – редактор расположения блока на одном или нескольких визуальных слоях.

Наиболее часто используемыми вкладками данного окна являются «Свойства» и «Общие».

Примечание: при разработке проектов, особенно скриптов, бывает необходимость обращаться к свойствам и параметрам блоков по именам свойств. Для этого бывает удобно отобразить колонку «Имя» в редакторе свойств блоков, скрытую по умолчанию. Это можно сделать через пункт меню «Вид → Показать поле «Имя» в редакторе свойств блока ».

Simintech руководство пользователя:

  • скачать
  • скачать
  • Другие статьи

    Инжиниринговое программное обеспечение

    Инжиниринговое программное обеспечение 3DTransVidia

    Программный комплекс 3DTransVidia предназначен для обеспечения эффективной трансляции геометрических 3D моделей между различными CAD системами и позволяет проводить их диагностику и исправление. Процесс диагностики и исправления высоко автоматизирован и может быть применен как к отдельным телам, так и к сборкам различной степени сложности. Исправление всегда осуществляется в рамках точности модели, что обеспечивает исходную целостность представления и исключает какие-либо деформации. 3DTransVidia поддерживает все популярные нейтральные и собственные CAD форматы и обеспечивается доступ к техническим требованиям (Product Manufacturing Information), хранящимся в файле.

    3DTransVidia включает весь необходимый набор инструментов для быстрого и эффективного исправления геометрии, ее дальнейшему экспорту в форматы различных CAD/CAE/CAM систем. Средства проверки геометрии нацелены как на получение валидной модели в CAD системах (при трансляции данных), так и на приведение CAD-модели в соответствие с существующими международными стандартами (VDA 4955, JAMA и др.), корпоративными стандартами или задаваемыми пользователями критериями.

    Процесс исправления модели может производиться как в автоматическом, так и в ручном режиме. Обеспечивается работа с CAD-моделями любой степени сложности.

    Программный комплекс для подготовки и оптимизации строительно-монтажных работ с помощью передовых инструментов планирования и моделирования. Предназначен для разработки, проверки и оптимизации плана строительства и обеспечения контроля хода строительства, а также разработки документов в соответствии с потребностями тех или иных участников стройки.

    3VS SimInTech

    SimInTech – система автоматизированного проектирования логико-динамических систем, описываемых во входо-выходных отношениях, в виде систем обыкновенных дифференциальных уравнений и/или дифференциально-алгебраических уравнений, а также описываемых в виде расчётных («нодализационных») схем для специализированных решателей (расчётных кодов) термогидродинамических и электромеханических процессов.

    SimInTech предназначена для детального исследования и анализа нестационарных процессов в ядерных и тепловых энергоустановках, в системах автоматического управления, в следящих приводах и роботах, и, вообще говоря, в любых технических системах, описание динамики которых может быть представлено в виде системы дифференциально-алгебраических уравнений и/или реализовано методами структурного моделирования. Основными направлениями использования SimInTech являются создание моделей, проектирование алгоритмов управления, их отладка на модели объекта, генерация исходного кода на языке Си для программируемых контроллеров.

    Для SimInTech созданы и разрабатываются модули расширения, позволяющие создавать модели на базе специализированных расчетных кодов и интегрировать их в комплексные модели и проекты.

    • использоваться для моделирования нестационарных процессов в физике, в электротехнике, в динамике машин и механизмов, в астрономии и т.д. а также для решения нестационарных краевых задач (теплопроводность, гидродинамика и др.);
    • функционировать в многокомпьютерных моделирующих комплексах, в том числе и в системах удаленного доступа к технологическим и информационным ресурсам;
    • функционировать как САПР при групповой разработке и сопровождении жизненного цикла изделия (проекта) при модельно-ориентированном подходе к проектированию.

    Не имеет аналогов среди отчественного программного обеспечения; за рубежом аналогами SimInTech являются такие программным продукты как SimuLink, MATRIX, VisSim, SimulationX и некоторые другие.

    Область применения SimInTech:

    1. Проектирование автоматических регуляторов.
    2. Проектирование алгоритмов логико-дискретного и функционально-группового управления.
    3. Проектное расчетное обоснование алгоритмов автоматизированных систем управления технологическими процессами.
    4. Программно-инструментальное средство разработки и функционирования модели АСУ ТП в составе полномасштабной модели объекта управления.
    1. Универсальная модульная графическая оболочка, позволяющая реализовать возможность подключения сторонних модулей и создания расчётных схем различного класса, в сочетании с возможностью создания видеокадров для отображения и управления расчётом.
    2. Возможность моделирования систем различного типа в рамках единой оболочки с обменом данными между различными расчётными программами через единую базу сигналов и синхронизацией.
    3. Моделирование и анализ систем управления.
    4. Генерация кода для исполнительной системы.
    5. Возможность удалённой отладки программ, собранных на целевой системе по сгенерированному коду, с выводом данных непосредственно на исходную схему алгоритма.

    Как заработать на математическом моделировании

    Как заработать на математическом моделировании

    Как создаются автоматизированные предприятия? Технологи проектируют процессы промышленного объекта, а программисты — пишут алгоритмы управления этими процессами. Часто технологам и программистам бывает сложно понять друг друга. Убрать информационный разрыв призван программный комплекс SimInTech (от англ. Simulation In Technic).

    SimInTech позволяет спроектировать алгоритм управления, опробовать его на математической модели, выгрузить как программу на языке С и отладить на контроллерах (управляющих устройствах). Так можно оценить свойства системы управления еще на стадии разработки. Математическое моделирование необходимо при строительстве атомных электростанций, реакторов атомных подводных лодок и других сложных объектов, где цена ошибки в проектировании очень высока.

    SimInTech — альтернатива традиционному «ручному» программированию контроллеров. В ней автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУ ТП) создаются дешевле и быстрее, говорят разработчики продукта. SimInTech обещает отсутствие ошибок программирования и полное соответствие техническому заданию.

    Кто занимается разработкой:

    Продукт «Среда динамического моделирования технических систем SimInTech» разрабатывает и продает московская компания 3V-Services. Ее создал в 2008 году выходец из «Росатома» Вячеслав Петухов. Компания занимается проектированием, внедрением систем управления жизненным циклом продукта, анализом и оптимизацией бизнес-процессов, разработкой ПО и математическим моделированием. Команда под руководством Петухова решает эти задачи с 1998 года — до 3V-Services они включались в проекты как частные лица.

    Над SimInTech работают четыре команды разработчиков из Москвы, Нижнего Новгорода, Санкт-Петербурга и Зернограда (Ростовская область).

    Эксперт, прокомментировавший проект:

    Аналитик кластера ядерных технологий фонда «Сколково». Отвечает за развитие и поддержку курируемых стартапов, участвует в грантовом процессе.

    До «Сколково» занимался инвестиционным проектированием в различных областях промышленности. Оценивал эффективность научно-технических предприятий «Росатома» и строительства АЭС за рубежом. Выпускник НИЯУ МИФИ по специальности «Физика конденсированного состояния вещества» и ЭАИ МИФИ по специальности «Экономика и управление на предприятии в области атомной энергетики». Кандидат экономических наук.

    SimInTech подойдет любой организации, которая занимается проектированием систем управления. Продукт применим для ядерных и тепловых энергоустановок, следящих приводов и роботов, в физике, в электротехнике, в динамике машин и механизмов, в астрономии, в многокомпьютерных моделирующих комплексах, в решении задач по теплопроводности, гидродинамике и других сферах.

    Заказчиков очень много. Везде, где есть системы управления с алгоритмами, можно применить наше решение.

    За плечами команды — более 50 коммерческих проектов по моделированию сложных технических систем в разных областях промышленности: ядерные реакторы АЭС, атомные подводные лодки, ледоколы, подземные хранилища газа, нефтепроводы, авиационное оборудование.

    Для «Росатома» компания смоделировала систему проектирования и отображения для тренажеров АЭС, а также управляющую систему безопасности реактора серии РБМК, для «Транснефти» — автоматизированные системы управления технологическим процессом перекачки нефти, для Минобороны — системы управления атомными подводными лодками.

    В 2012 году 3V-Services участвовала в создании виртуального энергоблока АЭС для ОАО «Санкт-Петербургский Атомэнергопроект» (входит в «Росатом»). «В репортаже не упоминаются наши технологии, но всё что, изображено на экранах, — это SimInTech», - говорят в компании.

    Сейчас 3V-Services разрабатывает компьютерные модели для Балаковской АЭС, атомных подлодок, атомного ледокола и перспективного реактора БРЕСТ.

    По информации гендиректора 3V-Services Вячеслава Петухова, конкурентное решение от MathWork Simulink зарабатывает России $15 млн в год, а в мире — около $1 млрд. В этой области они практически монополисты, отмечает предприниматель, но SimInTech планирует урвать у них долю рынка.

    Средняя стоимость рабочего места, оборудованного SimInTech, составляет 1,5-2 млн рублей.

    Эксперты сходятся на том, что отечественный рынок промышленной автоматизации — на заре своего развития. Пришло время для модернизации базовой автоматизации, унаследованной от Советского Союза. Значит, элементы систем управления производством, в том числе специализированное программное обеспечение, будут востребованы.

    Аналитик кластера ядерных технологий фонда «Сколково»

    До последнего времени на мировом рынке продуктов для моделирования физико-технических объектов и систем не было представлено ни одной российской компании. Весь мир пользуется продуктами SimuLink, SimulationX и их аналогами. Ученые и инженеры, работающие в промышленности и сфере образования, используют эти инструменты для разработки, моделирования, симулирования, анализа и виртуального тестирования сложных систем. Так, например, интерактивная среда Simulink позволяет использовать уже готовые библиотеки блоков для моделирования электросиловых, механических и гидравлических систем, а также применять развитый модельно-ориентированный подход при разработке систем управления, средств цифровой связи и устройств реального времени.

    Simulink интегрирован в среду MATLAB, что позволяет использовать встроенные математические алгоритмы, мощные средства обработки данных и научную графику. Однако все эти системы достаточно дороги и далеко не все организации (особенно образовательные учреждения) могут себе их позволить. Каждая научная группа выходит из этого положения по-своему: кто-то использует пиратские версии MATLAB и Simulink, которые не всегда корректно работают, кто-то пишет динамические модели «с нуля» на языках программирования С, C++ или Fortran. В первом варианте трудно говорить о точности и корректности вычислений, а во втором в полной мере проявляется «информационный разрыв» между технологами и программистами.

    3V-Services разрабатывала SimInTech исключительно за свой счет, без грантов и внешних инвестиций. Компания вела переговоры с Softline (дистрибьютор SimuLink в России), чтобы подключиться к их каналу продаж. Softline попросила долю 3V-Services, и те отказались.

    На вопрос о денежных и временных вложениях в SimInTech Вячеслав Петухов отвечает шуткой: «На это ушло 40 человеко-лет».

    Конкуренты и преимущества

    Среди отечественного программного обеспечения SimInTech не имеет аналогов, утверждает Петухов. Зарубежные конкуренты — SimuLink, Matrix, VisSim, SimulationX и несколько других.

    В компании утверждают, что SimInTech более приспособлен к российским реалиям: внешний вид схемы модели можно переделать под любой ГОСТ без ущерба для вычислений. В отличие от конкурентов, отечественный проект готов сертифицироваться для применения в оборонно-промышленном комплексе и показать военным свой исходный код.

    Аналитик кластера ядерных технологий фонда «Сколково»

    Как и Simulink, продукт SimInTech обеспечивает генерацию кода стандарта ANSI C, совместимого с множеством компиляторов и кросс-компиляторов. При этом модуль генерации кода сертифицирован по ГОСТ Р МЭК 60880—2010 и является инструментальной программой для разработки программного обеспечения управляющих систем нормальной эксплуатации, важных для безопасности и для управляющих систем безопасности. Кроме того, разработчики готовы предоставить исходный код продукта и, следовательно, пройти сертификацию для применения в ОПК (оборонно-промышленный комплекс).

    Планы и возможности

    SimInTech планируют продавать университетам как обучающую модель. На ней студенты-технари смогут изучить теорию автоматизированного управления и разработать собственные модели, причем с возможностью коммерциализации. Кстати, в немецком центре ядерных исследований GRS SimInTech уже применяется для моделирования систем управления реактором.

    Аналитик кластера ядерных технологий фонда «Сколково»

    Основным преимуществом российской разработки перед многими зарубежными аналогами является ее открытость за счет встроенного в ПК языка программирования высокого уровня, за счет реализации механизмов обмена данными с внешними расчетными программами и устройствами, а также широта использования: в атомной, нефтяной, газовой промышленности, энергетике и робототехнике.

    С заводом «Физприбор», который производит управляющую аппаратуру, 3V-Services договорилась сделать комплексное решение по промышленной автоматизации. «Физприбор» будет использовать SimInTech в проектах на базе своих контроллеров. Совместный программно-аппаратный комплекс станет аналогом флагманским Siemens и Schneider Electric, надеются в компании. Это положит начало импортозамещению.

    SimInTech позволит другим программистам разрабатывать на его платформе математические модели для конкретных отраслей. Например, специалисты по нефтехимии могут сделать модель колонны ректификации и продать своему заказчику.

    Тем самым мы получаем расширение расчетных библиотек к системе и соответственно расширение рынка.

    По словам Петухова, для выхода на зарубежные рынки компании понадобятся внешние инвестиции. 3V-Services уже нашла партнера в Китае и с интересом присматривается к западным рынкам.

    Аналитик кластера ядерных технологий фонда «Сколково»

    В условиях непростой для России международной ситуации крайне важно сегодня иметь российский продукт, сертифицированный для применения в ведущих промышленных областях российской экономики, таких как атомная, газовая и нефтяная и, конечно, оборонно-промышленный комплекс. Хочется верить, что применение SimInTech повысит эффективность взаимодействия между технологами, проектирующими технологические процессы, и программистами, которые пишут программы управления этими процессами.