Разработка библиотеки функциональных блоков

Наименование элемента:

Танкер (Tanker).

Назначение элемента:

Моделирование работы нефтяного танкера.

Изображение элемента:

Описание входов (входных сигналов):

? Finish - сигнал о завершении разгрузки танкера, должен подаваться импульс, равный по величине порядковому номеру танкера.

Описание выходов (выходных сигналов):

? Number - порядковый номер танкера, если танкер находится в плавании, то сигнал равен 0;

? In Port - сигнал равен 1, если танкер находится в порту (ожидает разгрузки в очереди или разгружается), и равен 0 в противном случае (танкер в плавании).

Состояния элемента:

Элемент «танкер» может находиться в двух состояниях:

? танкер находится в плавании;

? танкер пребывает в порту (ожидает разгрузки в очереди или разгружается).

События, на которые реагирует элемент:

Когда на вход Finish блока подается сигнал, равный по порядковому номеру танкера, танкер переходит в состояние «находится в плавании». В этом состоянии танкер находится на протяжении промежутка времени, необходимого для пути до места загрузки, загрузки и пути обратно, после чего переходит в состояние «пребывает в порту».

Алгоритм функционирования:

При переходе элемента в состояние «в плавании» генерируются 3 случайные величины, соответствующие времени в пути до места назначения, загрузки и пути обратно. Эти величины складываются и производится отсчет промежутка времени, равного данной сумме. Во это время выходы Number и In Port равны 0. По истечении сего промежутка времени элемент возвращается в состояние «в порту».

Схема модели:

Параметры, устанавливаемые пользователем:

? Порядковый номер танкера - уникальный номер, отличающий данный танкер от остальных;

? Время до первого прибытия - начальный промежуток времени, в который танкер будет находиться в состоянии «в плавании».

Окно установки параметров:

Наименование элемента:

Разгрузочный док (DOC).

Назначение элемента:

Моделирует разгрузку танкера, находящегося в доке.

Изображение элемента:

Описание входов (входных сигналов):

? Tankers Queue - количество танкеров в порту;

? Out Access - доступ к разгрузке танкера (к подаче нефти из танкера на выходной вентиль дока);

Описание выходов (выходных сигналов):

? T_Finish - сигнал о завершении разгрузки танкера (единичный импульс);

? Out Speed - скорость разгрузки.

Состояния элемента:

Элемент «док» может находиться в следующих состояниях:

? Разгрузка танкера - когда нефть из танкера подается на выходной вентиль дока;

? Простой дока - когда подача нефти не осуществляется.

События, на которые реагирует элемент:

Когда разгрузка танкера закончена (объем нефти, оставшейся в танкере равен 0) на выход T_Finish блока подается единичный импульс.

Алгоритм функционирования:

Если в порту есть хотябы 1 танкер и есть доступ к разгрузке, то на выход Out Speed подается величина, равная заданной скорости разгрузки танкера. В противном случае на этот выход блока подается 0.

Схема модели:

Параметры, устанавливаемые пользователем:

? Вместимость танкера - объем нефти, перевозимой каждым танкером;

? Скорость разгрузки - величина, подаваемая на выход Out Speed при разгрузке.

Окно установки параметров:

Наименование элемента:

Хранилище нефти (Storage).

Назначение элемента:

Моделирует работу хранилища нефти заданного объема.

Изображение элемента:

Описание входов (входных сигналов):

? In Speed - скорость подачи нефти в хранилище;

? Out Speed - скорость откачки нефти из хранилища.

Описание выходов (выходных сигналов):

? In Access - доступ к подаче нефти в хранилище;

? Out Access - доступ к откачке нефти из хранилища;

? Volume - уровень нефти в хранилище.

Состояния элемента:

? Хранилище закрыто для заполнения - есть доступ только к откачке из хранилища;

? Хранилище закрыто для откачки - есть доступ только к подаче нефти;

? Хранилище открыто - есть доступ как для подачи, так и для откачки нефти из хранилища.

События, на которые реагирует элемент:

Если уровень нефти в хранилище превысит верхний предел, то элемент перейдет в состояние «закрыто для заполнения». Если уровень нефти в хранилище станет меньше нижнего предела, то элемент перейдет в состояние «закрыто для откачки».

Алгоритм функционирования:

Из состояния «закрыто для заполнения» элемент переходит в состояние «открыто» только после того, как уровень нефти в хранилище опустится ниже уровня возобновления подачи, который ниже верхнего предела. Из состояния «закрыто для откачки» элемент переходит в состояние «открыто» только после того, как уровень нефти поднимется выше уровня возобновления откачки, который выше нижнего предела.

Схема модели:

Параметры, устанавливаемые пользователем:

? Начальное заполнение - начальный уровень нефти в хранилище.

Окно установки параметров:

Наименование элемента:

Перерабатывающее устройство (Driver);

Назначение элемента:

Имитирует работу перерабатывающего устройства, перекачивающего нефть из первичного хранилища в промежуточное.

Изображение элемента:

моделирование имитация функциональный эксперимент

Описание входов (входных сигналов):

? In Access - доступ к поступлению нефти на вход устройства (откачки из первичного хранилища);

? Out Access - доступ к подаче нефти на выход устройства (подача нефти в промежуточное хранилище).

Описание выходов (выходных сигналов):

? In Speed - скорость поступления нефти на вход устройства;

? Out Speed - скорость подачи нефти на выход устройства.

Состояния элемента:

Элемент может либо перекачивать нефть через себя с заданной скоростью, либо простаивать из-за отсутсвия какого-либо доступа.

События, на которые реагирует элемент:

Отказ в доступе перекачки нефти с какой-либо стороны приводит к остановке устройства Возобновление доступа с обеих сторон приводит устройство в действие.

Алгоритм функционирования:

Если устройство действует - перекачивает нефть - то скорости подач равны заданной скорости переработки. В противном случае они равны 0.

Схема модели:

Параметры, устанавливаемые пользователем:

? Скорость переработки - скорость, с которой устройство прокачивает нефть через себя.

Окно установки параметров:

Наименование элемента:

Фильтрующее устройство (Filter).

Назначение элемента:

Моделирует работу фильтрующего устройства и входящего в его состав фильтра.

Изображение элемента:

Описание входов (входных сигналов):

? In Access - доступ к поступлению нефти на вход устройства (откачки из промежуточного хранилища);

? Out Access - доступ к подаче нефти на выход устройства (подача нефти в хранилище готового продукта).

Описание выходов (выходных сигналов):

? In Speed - скорость поступления нефти на вход устройства;

? Out Speed - скорость подачи нефти на выход устройства.

Состояния элемента:

? Готовность - устройство готово к перекачке нефти, фильтр находится в рабочем состоянии;

? Замена фильтра - устройство не может перекачивать нефть так как идет замена фильтра.

События, на которые реагирует элемент:

Устройство перекачивает нефть, если оно находится в состоянии «готовность» и есть доступ как к подаче, так и к откачке нефти. При изменении любого из условий устройство перестает перекачивать нефть.

Алгоритм функционирования:

При переходе в состояние «готовность» (изначально) скорость перекачки нефти наибольшая. Затем, по мере старения фильтра она линейно снижается до наименьшей (эти скорости определены). По истечении срока старения фильтра элемент переходит в состояние «замена фильтра», в котором он находится промежуток времени с продолжительностью распределенной экспоненциально. Затем элемент вновь возвращается в состояние «готовность».

Схема модели:

Параметры, устанавливаемые пользователем:

Элемент не имеет параметров, устанавливаемых пользователем.

Структурная модель системы

Разработка плана экспериментов

По условию задачи время моделирования - 200 сут.

Эксперименты проведем со следующими значениями параметров:

o Время интегрирования 2000 (200 суток - 10 единиц в сутки);

o Шаг интегрирования - Fixed Step: 0.5;

o Метод интегрирования - Метод Эйлера;

o Время до первого прибытия танкеров от 0 до 70 (с периодом 0.5 сут);

o Вместимость танкеров - 150 (тб);

o Скорость разгрузки дока - 30 (300 тб/сут);

o Скорость переработки перерабатывающего устройства - 15 (150 тб/сут);

o Начальное заполнение первичного хранилища - 1000 (тб, 50%);

o Начальное заполнение промежуточного хранилища - 800 (тб, 40%);

o Начальное заполнение хранилища готового продукта - 1200 (тб, 60%);

Для определения интегральных характеристик системы проведем 4 имитационных прогона и в качестве конечного результата возьмем усредненные величины.

Результаты имитационных экспериментов

Графики процессов

Расчётные характеристики

Выводы