TRNSYS,SolarDesigner,LEAD Project,その他、環境工学系のツールの話
TypeStudioで作るTRNSYSコンポーネント（１）～（４）をまとめたテキストを公開しました。
元記事に加筆修正、画像の調整などを行ってテキスト形式にまとめています。
GitHub/TRNSYS.JP（以下のリンク先）でView Rowをクリックするとダウンロードできます。
関連
TypeStudioで作るTRNSYSコンポーネント（１）
TypeStudioで作るTRNSYSコンポーネント（２）
TypeStudioで作るTRNSYSコンポーネント（３）
TypeStudioで作るTRNSYSコンポーネント（４）
前回ビルドしたコンポーネントを動かしてみます。
テスト用になにかプロジェクトを用意します。
今回はExamplesからBegin.tpf（”C:TRNSYS18\Examples\BeginBegin.tpf”）を使ってテスト用のプロジェクトを作成します。
すこしコンポーネントを整理して、前回作成したコンポーネント（Type201Heater)を図のように配置して接続します。
Type138は今回作成したヒーターと同じ計算を行っています。計算結果の比較のため、Type138からRequired Energy Inputの値をType65へ出力します。
Inputは集熱パネルから出口温度（Outlet temperature）、流量(Outlet flowrate)の値をそれぞれ対応するTin,mへ接続します
そしてOutputはType65へ負荷（Q)を接続しておきます。
最後に、配置されているType138の設定温度（Setpoint temperature）に合せて、Type201Heaterの設定温度（Tset）を60℃へ変更します。
そして結果がこちら。
Type138とType201の結果がまったく同じになるため、グラフがぴったりと重なって描かれています。少々分かりにくい画面になってしまいましたが、正しく動作しているようです。（注：画面はType65/Prameters/Left axis maximumを10000へ変更しています）
今回は同じ計算を行うコンポーネントがあったので、簡単に比較検証できました。普通は存在しないのでなんらかの方法で結果を検証する必要があります。
ここでは関連するデータを書き出してExcelで検証する方法をご紹介します。まずは検証用のデータを書き出すためType25を配置して、図のように接続します。
コンポーネントが計算に使用するためInputsで受け取っているパネルの出口温度、流量、それとコンポーネントの計算結果をType25で出力します。ちなみに接続は図のような感じで。。。
書き出された値を使ってExcelで計算して同じ結果になるか比較、検証します。図のようにコンポーネントが行っているのと同じ計算式をセルに入力します。
注：上の図では、なぜか0hourのQの値が変な値になっていますが、これは出力値の初期化に由来します。理由と対策は後述します。そして、QとExcelで計算した値を比べてみると、同じ値になっている事が確認できます。
さて、0hourでおかしな値が出力されていた件ですが、これはOutputの初期化が原因です。コンポーネントのソースコードを再確認すると Output の初期化を行っている箇所があります。（下図の赤枠の関数）
ここで、Outputの1番目、つまりQの値を”0”に初期化しています。計算の開始時点なので、”0”で問題なさそうですが、この書き方はFORTRANでは整数値として扱われます。
やや専門的な話になりますが、この関数では実数値で値を受ける取る事を期待しています。ここで整数値から実数値へのキャスト（変換）で微少な誤差が発生しているようです。
さきほどの図では見切れていてますが、値は “+4.2439915819305446-314″（指数表記）で書き出されています。実質は限りなく”0″なので実用上は問題ありませんが、計算上はこういうケースが発生します。
対策はごくごくシンプルで”0“から”0.0“へ書き換え、実数としてFORTRANが認識できるようにすれば解決です。
以下の環境で動作を確認しています。
Windows10 Pro(64bit, 1803)
TRNSYS18.00.0019(64bit)
関連
TypeStudioで作るTRNSYSコンポーネント（１）
TypeStudioで作るTRNSYSコンポーネント（２）
TypeStudioで作るTRNSYSコンポーネント（３）
TypeStudioで作るTRNSYSコンポーネント（４）
前回はProformaを作成して配置まで行いました。今回は、いよいよ計算部分を作り込みます。シリーズ３回目にしてようやくTypeStudioの登場です。
前回作成したProformaからソースコードの雛形をエクスポートします。
はじめに、Simulation Studioを起動して、Proformaを開きます。（”C:TRNSYS18\Studio\Proformas\MyComponents\Type201Heater.tmf”）
次にメニューから [File]-[Export as]-[Fortran] を選んでソースコードをエクスポートします。この機能ではProformaの情報を使って、ソースコードの雛形の書き出しを行います。
① エクスポート先のフォルダとして”C:TRNSYS18\MyTypes“を選択。
② ファイル名、”Type201Heater.f90“を指定。
③ 「保存」ボタンをクリックします。
エクスポートが終わるとTypeStudioで編集を促す、図のようなメッセージが表示されます。
スタートメニューからTypeStudioを起動して、エクスポートしたソースコードを読み込みます。TypeStudioのメニューから[Workspace]-[Add Source Files]を選択して、
① 先ほど保存したフォルダ “C:TRNSYS18\MyTypes“を選び、
② “Type201Heater.f90“を選択して
③ 「開く」ボタンのクリックしてソースコードを読み込みます。
下の図のような表示になっていれば準備完了です。
ソースコードの中身を確認すると、61行目から67行目にProformaのParameters,Inputsの値に相当する変数が宣言されている事が確認できます。
さて、次は雛形のソースコードへ計算処理や出力を実装します。
前回用意した式の”Q“に対応する変数を追加します。
図の赤枠のようにParameters,Inputsの変数宣言の後へ変数”Q“を追加します。
コンポーネントのソースコードでは処理を追加する位置が決められています。ソースコードのコメントで”PERFORM ALL THE CALCULATION HERE FOR THIS MODEL. “と書かれた位置に処理を追加します。
この例では180行付近にコメントがあるので、前回準備した計算式に沿って、図のように処理を追加してください。
最後に、計算した値をOutputsへ出力処理を追加します。これも追加する位置が決まっています。ソースコードのコメント”Set the Outputs from this Model (#,Value)“を探して、その後に出力処理を記述します。
この例では214行目付近にコメントが見つかります。すでに出力処理の雛形が用意されているので、出力する値の部分のみを図のように書き換えます。
ソースコード修正が終わったら、いよいよビルドです。（ソースコードからコンポーネントの実体を生成します）メニューから[Build]-[Compile Workspace]を選択します。
図のように画面右上に緑色のメッセージが表示されればビルドは成功です。もし違うメッセージが表示されていたら、どこかに間違いがあります。ソースコードを見直して再度ビルドを行ってください。
これでコンポーネントが利用できる状態です。ということで、次回は簡単なプロジェクトを用意して動作を確認してみます。つづく
以下の環境で動作を確認しています。
Windows10 Pro(64bit, 1803)
TRNSYS18.00.0019(64bit)
関連
TypeStudioで作るTRNSYSコンポーネント（１）
TypeStudioで作るTRNSYSコンポーネント（２）
TypeStudioで作るTRNSYSコンポーネント（３）
TypeStudioで作るTRNSYSコンポーネント（４）
さて、まずはじめにコンポーネントを作成する前にProformaを用意します。普段はあまり意識しないProformaですが、Simulation Studioでコンポーネントとして見ているアイコンの実体がProformaです。
Simulation Studioでコンポーネントの設定で使う図のような画面（Variables Window）が表示されますが、この画面に表示される内容を定義しているのがProformaファイル（拡張子.TMF）です。
TRNSYSのコンポーネントの実体はFORTRANのサブルーチン（C言語だと関数）に相当します。ProformaはSimulation Studioの画面とサブルーチンのデータ（Parameters,Inputs,Outputs)の橋渡しルールを定義しています。
まずは、これから作成するコンポーネントの式を用意します。今回はドキュメントに載っているシンプルなヒーターの式を例にProformaを作成します。
Tset 設定温度
Tin 入口温度
ｍ 流量
Cp 比熱
Q 負荷
TRNSYS18, Vol.7 Developer’s / Programmer’s Guide, p7-17, Eq.7.3.1-1 より
さて、この式を元にコンポーネントのProformaを作っていくわけですが、はじめにそれぞれの値をPrameter,Input,Outputに割り当てていきます。
Qは計算結果なのでOutputで問題なさそうです。ｍ, Tset, Tinは時系列で変化する値としてInputに割り当てます。Cpは時系列で変化するならInputで、それほど影響がないようであれば固定値でParamterで扱います。今回はParameterで扱うことにします。
値の割り当てを整理すると次の表のようになります。
| Name | Role | Dimension | Unit | Def. |
| m | input | Flow Rate | kg/hr | 100.0 |
| Tset | input | Temperature | C | 50.0 |
| Tin | input | Temperature | C | 20.0 |
| Cp | parameter | Specific Heat | kJ/kgK | 4.190 |
| Q | output | Power | kJ/hr | 0.0 |
※デフォルト値（Def.）はInputでは初期値として使われるので、それっぽい値に設定します。Cpはここでは水の比熱です。
Simulation StudioでProformaを作成します。
① メニューから[File]-[New]を選択する。
② 表示されるウィンドウで「New Component」を選択して、
③ Createボタンをクリックする。
Proformaのウィンドウが表示されるので、式に合せて設定を行います。はじめに「General」タブのType Numberの項目にType番号を指定します。ここでは201を指定してください。
次に、「Variable」タブで、「Variables(Parameters, Inputs, Outputs, Derivatives)」ボタンをクリックして、設定画面を表示します。
Inputの項目を追加します。「Inputs」タブを選んで、画面右のAddボタンをクリックして新しい項目を追加します。
先ほどの表に合せてInputsの項目を3つ追加、設定します。
つづいて、同じように「Outputs」タブで項目を一つ追加、設定します。
そして最後に「Parameters」タブで項目を一つ追加、設定したらOKボタンをクリックしてウィンドウを閉じます。
メニューから[File]-[Save]を選択してProformaを保存します。
① 保存先として新しいフォルダ”C:\TRNSYS18\Studio\Proformas\MyComponents “を作成します。
② ProformaをType201Heater.tmfという名前で保存します。
Simulation Studioのメニューから[Direct Access]-[Refresh tree]を選んで、ツールバーにType201Heaterが表示されればProformaの完成です。
この段階で、すでにコンポーネントとしてを配置、他のコンポーネントと接続できる状態です。ただし、実行してみると図のようなエラーになります。Proformaは出来上がったものの、まだコンポーネントの本体、つまり計算処理の部分は作成されていないためエラーになります。
次回は、計算処理の部分を作成します。つづく。
以下の環境で動作を確認しています。
Windows10 Pro(64bit, 1803)
TRNSYS18.00.0019(64bit)
関連
TypeStudioで作るTRNSYSコンポーネント（１）
TypeStudioで作るTRNSYSコンポーネント（２）
TypeStudioで作るTRNSYSコンポーネント（３）
TypeStudioで作るTRNSYSコンポーネント（４）
TRNSYSには標準的なコンポーネントが多数用意されています。基本的なシミュレーションはそれだけでも出来ますが、特殊な機器や、研究開発中の装置などを組み入れたい場合にはオリジナルのコンポーネントが必要になることがあります。
実は以前にもTRNSYSコンポーネントを作る例を紹介しているのですが。。。
作ってみようTRNSYSコンポーネント（１）~（６）
この例ではTRNSYSそのものの開発にも使われているIntel FORTRANを使用しています。Intel FORTRANは本格的なプログラミングが可能な非常に強力な開発ツールです。開発者向けに様々な機能が提供されていて細かな設定が可能です。でも逆にちょっとプログラムを書いて試してみたいという用途にはハードルが高い仕様になっています。（上記のリンク先にあるように、プログラマー向けのツールなので細かな設定が多くなっています）
TRNSYS18では、コンポーネントの開発用の専用ツール、TypeStudioがリリースされました。こちらはTRNSYS専用FORTRANコンパイラとエディタです。TRNSYSコンポーネントの開発に特化しているので、特に面倒な設定も不要で気軽にコンポーネントの開発を始めることができます。
とはいえ、何段階かの作業があるので、次のような順序で進めていきたいと思います。
てなわけで、つづく。
TypeStudioで作るTRNSYSコンポーネント（１）
TypeStudioで作るTRNSYSコンポーネント（２）
TypeStudioで作るTRNSYSコンポーネント（３）
TypeStudioで作るTRNSYSコンポーネント（４）
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