Тренажер оператора энергетического объекта

 

ТРЕНАЖЕР ОПЕРАТОРА ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБЪЕКТА, содержащий блок .моделирования реальных процессов, соединенный с входам устройства и с блоком предъявления информации, узлы ввода учебной информа1щи и индикатор , отличающийся тем, что с цель повышения точности , ои сумматоры, инTerpa-tcffiiJ я коммутатор, под:уавочейный иеязсредственно к иедикатору, через последовательно включеншда первый интегратор и первь сумматор - к fixoдам устройства, через последовательно вкл)9Ченные второй и третий суммато ры и второй интегратор - к перво с уэлу ввода учебной информации, (Л причем первый интегратор соединен с с вторьш cyieiaTopoM, а второй узел ввода учебной информацией подключен к третьему сумматору.

„„80<„>

СОЮЗ СОИЕТСНИХ . СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУЬЛИН

4(51) 0 09 В 9 00

Ф

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ к атмс ам сь|датю ем

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИЙ (21) 2597034/18-24 (22} 20.03,78. с (46) 07.О6.85. Вюл. 1» 21. (:72) В.П. Цымбал, А.4. Сакун, В.Ва Иакрушии» НеА.. Калииогорскнй» . А.Г. Падалко, В.Н. Буинцев и Л.Г. Рыбалко (71). Сибирский металлургический. институт им. Серго Орджоникидзе (53) 681. 3. 071(088. 8) .(56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 449364, кл," О 09 В 9!Оо, 1975

2. Вуинцев В.Н. Последовательная идентификация основйых процессов мартеновской плавки методом подстраиваемой модели . Дис.на соиек. учен, степени кащ -тa теxн.наук. Новокузнецк, 1975, с. 125-127 (прототпп), (54) {57) .ТРЕНАЖЕР OBEPATÎÐÀ ЭЩРГЕ-..

ТИЧЕСКОГО ОБЪЕКТА». содержащий блок, моделирования реальных процессов, .со-. единенный с входами устройства.и с блоком предъявдения информации» ysлй .ввода учебной ин4армации и индикатор, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности обучена, он содержит сумматоры, ин-, теграФЩй :и коммутатор, додключенный цеаесредственио к индикатору, eyes последовательно вкщоченные первый. интегратор и первый сумматор. - к вхораре уатройетваа» через последовательно включенные второй и третий сумматоры и:второй.интегратор — к пер- Б воиу узлу ввода учебной информации, причем первый интегратор соединен с вторым сумматором . a второй увал ввода .учебной. информации нопклкяеи к третьему сумматору.

1160462

Йэобретение относится к автомати-, ке и вычислительной технике, в част- ности к техническим средствам обучения, и может быть использовано, например., для подготовки технологичес- 5 кого персонала мартеновских цехов.

Известен тренажер, содержащий блоки моделирования процессов и предъявления информации 1).

Однако этот тренажер имеет ограниченную точность процесса обучения из-за отсутствия экономической оценки деятельности оператора..

Наиболее близким к изобретению . .является тренажер, предназначенный для обработки навыков управления тепловым и окислительным режимом мартеновской плавки в период доводки и содержащий последовательно соединенные блок моделирования марте- 20 новского процесса и блок предъявления информации оператору. Блок моделирования мартеновского процесса предназначен для имитации в тренажере объекта управления и содержит 25 связанные между собой динамические модели нагрева и обеэуглероживания металла и модели ограничений по дав.лению под сводом, температуре свода и дыма и содержанию кислорода и gp продуктах горения, представленные в виде функций основных управляющих воздействий (расходов вентиляторного, компрессорного и инжектируемого

Воздуха маэутау коксового и домен З ного газов, присадок руды и боксита). Этот блок может быть реализован на серийной аналоговой вычислительной машине среднего класса. Блок предъявления информации оператору 4О предназначен для графической регистрации и отображения информации о температуре и содержании углерода

В металле, а также для сигнализации о превышении предельно допустимых значений ограничивающих парамет- ров мартеновской плавки и реализован на серийных контрольно-измеритель ных приборах и сигнальной, аппаратуре.

Контрольно-измерительные приборы подключены к блоку моделирования мартеновского процесса через делите"ли напряжений, а сигнальная аппаратура .— через последовательно. соединенные пороговые элементы и усилите- . ли мощности g2).

Тренажер работает спедующим образом. Перед началом моделирования с помощью реостатных задатчиков начальных условий, проградуированных в натуральных физических переменных, в модель вводят в виде напряжений начальные значения содержания углерода в металле, температуры металла, содержания окиси железа в шлаке и, исходя нз их значений, а также конечных целей плавки, с помощью реостатных задатчиков управляющих воздействий задают требуемые расходы вентиляторного, компрессорного и инжектируемого воздуха, мазута, коксового и доменного газов. Затем осуществляется нуск тренажера (точнее, аналоговой вычислительной машины, на которой реализована модель) и начинается моделирование, которое осуществляется в ускоренном времени.

В соответствии с установленными уровнями управляющих воздействий модель выдает в виде напряжений информацию о текущем содержании углерода и температуре металла, которая поступает на контрольно-измерительные приборы блока представления информации оператору, также проградуированные в натуральных физических переменных, и регистрируется на них. Используя эту информацию, обучаемый наблюдает за ходом процесса и В случае необходимости наносит управляющие воздействия так, чтобы достичь конечной . цели плавки. При этом обучаемый следит, чтобы не были превышены предельные значения ограничивающих параметроз, на что указывает срабатывание соотВетствующих сигналиэатороВ В блоке предъявления информации оператору. В процессе моделирования тренажер может быть остановлен, а по окончании плавки возвращается в исходное положение. Путем многократного проигрывания" плавки обу чаемый добивается выполнения задания и эакренляет навыки его реализация.

При этом возможен поиск оптимальных режимов ведения плавки с точки зре- . ния какого-либо критерия, например минимального времени главки или минимального расхода твердых окислителей.

Однако вследствие сложности расчетов тем более в условиях ускоренного времени моделирования, В нем невозможно оперативно s темпе с процессом обучеющ оценить качество управления каждой плавкой с экономи- з 1160462 ф ческой точки зрения, а значит, нельзя организовать эффективное обучение на основе этого критерия. Поэтому указанный тренажер не может обеспечить выработки оптимальных с экономической точки зрения навыков и умений управления мартеновской плавкой, что снижает. точность обучения.

Цель изобретения — новЫшение точ10 ности обучения за счет использования экономической оценки качества ведения плавки и обучения на основе это- . го критерия, Указанная цель достигается тем, 15 что в тренажер, содержащий блок моделирования реальных процессов, соединенный с входами устройства и с блоком предъявления информации, узлы ввода учебной информации и индикатор, введены сумматоры, интеграторы и

20 коммутатор, подключенный непосредственно к индикатору, через последовательно включенные первый интегратор и первый сумматор - к входам устрой. 25 ства, через последовательно включен= ные второй и третий сумматоры и второй интегратор — к первому узлу ввода учебной. информации, причем первый интегратор соединен с вторым сумма-. тором, а второй узел ввода учебной

ЗО информации подключен к третьему сумматору.

На чертеже схематически изображен тренажер оператора энергетического объекта,, - 35

Тренажер содержит блок 1 модели:p0BctHHR реальных прОцессОВ, блок 2 предъявления:информации и блок 3 экономической оценки качества .ведения плавки. Блок 1 моделирования ðå,альных процессов реализован на ана-. логовой вычислительной машине. Входы его связаны с реостатными задатчика; ми основных управляющих воздействий (расходов вентиляторного, компрессорного и инжектируемого воздуха, мазута, коксового и доменного газов, руды и боксита), а также с задатчиками начальных условий (содержания углерода в металле, температуры ме- «0 талла, содержания окиси железа в шпаке), проградуированными в натурапьных физических переменных. При.,чем присадки руды и. боксита. вводятся в виде импульсов длительностью

10 мин, пересчитываемых в модели по определенным соотношениям скорости обезуглероживания и охлаждения . металла. Выходами блока 1 являютея параметры содержания углерода и температуры металла, а также ограничивающие параметры мартеновской плав-, ки, содержание кислорода в продук-. тах горения, температура дыма и свода и давления под сводом.

Блок 2 содержит два контрольноизмерительных потенциометрических прибора 4 и 5 и четыре световых сигнализатора 6-9. Входы приборов

4 и 5 подключены соответственно через делители 10 и 11 напряжений к выходам блока 1 по содержанию угдерода в металле и температуре металла. Шкалы приборов 4 и 5:ïðîãðàдуированы в натуральных физических переменных. Световые сигнализаторы

6-9 подключены соответственно через пороговые элементы 12-15 и усилители 16-19 мощности к входам блока 1 по ограничивающим параметрам: содержанию кислорода в продуктах горения,. температуре дыма и свода и давлению под сводом.

Блок 3 экономической. оценки качества ведения плавки служит для расчета стоимости затраченных на плавку (доводку) материалов и условно-постоянных расходов. Блок 3 содержит сумматор 20,.входы которого соединены с задатчиками расхода мазута, коксового и доменного газов, руды, боксита, т.е. с задатчиками тех материалов, стоимость которых значима, .а выход через интегратор

21 в контакты 22 и 23.коммутатора

24 соединен с цифровым индикатором 25. К.индикатору 25 через контакты 26 и 23 коммутатора 24 подключен также сумматор 27, входы которого соединены с выходами интегратора

21 и сумматора 28. Причем первый вход сумматора 28 подключен к узлу 29 ввода учебной информации, а второй через интегратор 30 - к уззу 31 ввода- учебной информации.

С помощью сумматора 20 и интегратора 21 рассчитывается стоимость затраченних на плавку материалов, а с по= мощью сумматора 28, узлов 29, 31 и интегратора 30 рассчитывается приращение, стоимости плавки по сравнению с эталонной за счет отклонения длительности проведенной плавки от эталонной.

В процессе моделирования на входы сумматора 20 поступают текущие ф 11 значеиня управляющих воздействий, сумма которых с учетом коэффициентов.дает стоимость затрачиваемых на плавку материалов в каждый момент времени. На выходе интегратора 24 определяется интегральная стоимость израсходованных материалов. С помощью узла 29 иа вход сумматора 28 задается длительность плавки, эталонной для данной. марки стали, а с выхода интегратора- ЭО на сумматор 28 .поступает текущее время моделируемой ruias ки, скорость нарастания которого апределяется принятым масштабом времейн н- задается при настройке блока

Э узлом 31. С учетом коэффициента еумматор 28 рассчитывает приращение стоимости моделируемой плавки по араанению с эталонной sa счет отклонения их длительностей. На суммато« ре 27 осуществляется суммирование получаемых на выходах интегратора 23 и сумматора 28 стоимости затраченных на плавку материалов и приращения условно-постоянных расходов. Полученная сумма служит экономйческой оценкой качества ведения -плавки. С помощью коммутатора 24 путем подключе:ния.цифрового индикатора 25 к интег.ратору 23 или сумматору 27 можно,, получить как полную величину этой оценки, так и величину отдельных ее составляющих.

Тренажер работает следующим образОис.

Иеред началом моделироййния с цо ;моппю задатчиков наскальных .условий и управлявщих воэдейеФвий, а также узла 29 выставляются начальные усло.."вия, задание на длительность плавки

:и .исходные: уровни управляющих воздейетвий.. С помощью коммутатора 24 к йкфровому индикатору 25":подклю:. чавт сумматор 23. Затем осуществляется пуск тренажера. При. этом, запускается олок 1 и йнтеграторы 23 и 30.

Яа индикаторе 25 высвечивается сто-. имость материалов, .затраченных от начала моделирования на..данный момент плавки, Установленные уровйи управ60462 Ь ляющих воздействий определяют процессы нагрева и обезуглероживания, ход которых отображается на приборах 4 и 5 блока 2. Ориентируясь на показания этих приборов, обучаемый в случае необходимости наносит yri,,равляющие воздействия, стремясь достичь конечных целей плавки, наприf мер получить заданную марку стали

10 с минимальной стоимостью плавки.

В случае превышения нормы по какомулибо из ограничивающих параметров срабатывает соответствующий световой сигнализатор блока 2 и оператор изменяет уровни управляющих воздействий.

Ф

Па окончании плавки тренажер останавливают для анализа проведенной плавки и коммутатором 24 подключают к цифровому индикатору 25 сумматор 27. р При этом останавливается процесс моделирования блока 4 и оценки ин теграторов 2.1 н 30. На индикаторе 25 прн этом высвечивается экономическая .оценка качества ведения плавки. 3а25. тем тренажер возвращается s исходное положение.

Таким. образом, обучаемый может многократно "проигрывать" различные варианты, добиваясь качественного .

Зб выполнения эадайия и закрепления устойчивых навыков его реализации.

Предлагаемый .тренажер обеспечивает оперативный расчет экономической оценки качества. управления мартеновской плавкой и открывает возможность обучення навыкам рационального уп-: равления илавкой с точки зрения. этого критерия,:что расширяет возможности тренажера -и повышает эффективность обучения на нем. Результаты обучения сталеваров на макетном образце тренажера показйвают, что использова ние приобретенных на тренажере.навыков йри работе на реальном объекте будет Способствоватв снижению себестоимости стали. В пересчете на.общий объем производства мартеновской стали в важей стране это дает значительну@ .экономию.

11604,62

Составитель .А, Карлов

Техред 0 ; Неце .: Корректор.Л. Пипинеико, Редактор А. Шандор

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 3829/49 Тираж 452 Иодиисиое

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1f3035 Москва, Ж-35, Рауаская наб., д. 4/5