Устройство для контроля показателей качества управления процессом

 

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано для контроля показателей качества управления в автоматизированных системах управления (АСУ). Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет осуществления комплексных оценок качества фактического управления процессом и качества рекомендаций АСУ. Устройство для контроля показателей качества управления процессом содержит: два логических блока, два блока многоуровневого сравнения, блок синхронизации, задатчик коэффициентов, блок индикации , вычислительный блок, а логический блок содержит сумматоры и узлы умножения, блок многоуровневого сравнения состоит из п узлов нормирования и п -1 мультиплексоров. Узлы нормирования содержат логические элементы И, ИЛИ, элементы сравнения управления процессом. Данное устройство, обладая функциями автоматического определения и индикации показателей, позволяет обслуживающему персоналу давать заключение о качестве фактического управления процессом и о качестве рекомендаций АСУ по одному соответствующему комплексному показателю , без анализа каждого из имеюпщхся и частных показателей качества фактического управления и качества рекомендаций АСУ. Это позволяет значительно сократить время, необходимое для принятия соответствующего л решения о качестве фактического управления и о качестве рекомендаций АСУ и, тем самым, позволяет повысить производительность труда обслуживающего персонала. Процент повышения производительности труда обслуживающего персонала по оценке качества . управления при использовании предла|О гаемого изобретения зависит от числа х ц частных показателей качества фактического управления процессом и ка:о :л чества рекомендаций АСУ. Введение в изобретение автоматического формирования комплексных показателей качества фактического управления и качества рекомендаций АСУ вместе с повыщением производительности труда обслуживающего персонала значительно повышает точность и объективность оценки качества управления за счет исключения субъективного фактора (обслуживающего персонала) путем автоматического формирования комплекс{апс показателей. Достоинством изобрете

СО1ОЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (И) (50 4 О 05 В 23/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,1"

1 !

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3884322/24-24 (22) 12 ° 04.85 (46) 30 ° 10.86, Бюл, У 40 (?2) В,Н. Бурков, В,А, Короленко, В.В, Павельев, М,Е, Сенько, С.Н, Фокин и А,М, Черкашин (53) 621 ° 503,55(088,8) (56) Антошевская M,Â, и др, Применение ЭВМ для оценки работы коллектива смены по управлению процессом получения серной кислоты,-Химическая промышленность, )974, Р 8, с.62-67.

Путков В,М; и др, Электронные вычислительные устройства.М.:Вышейшая школа, 1981, с,126-133, Авторское свидетельство СССР

Ф 930271, кл. G 05 В 28/02, 1979. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ (57) Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано для контроля показателей качества управления в автоматизированных системах управления (АСУ) . Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства за счет осуществления комплексных оценок качества фактического управления процессом и качества рекомендаций АСУ. Устройство для контроля показателей качества управления процессом содержит: два логических блока, два блока многоуровневого сравнения, блок синхронизации, задатчик коэффициентов, блок индикации, вычислительный блок, а логический блок содержит сумматоры и узлы умножения, блок многоуровневого сравнения состоит из и узлов нормирования и и -1 мультиплексоров. Узлы нормирования содержат логические элементы И, ИЛИ, элементы сравнения управления процессом. Данное устройство, обладая функциями автоматического определения и индик ции показателей, позволяет обслуживающему персоналу давать заключение о качестве фактического управления процессом и о качестве рекомендаций АСУ по одному соответствующему комплексному показателю, без анализа каждого иэ имеющихся п частных показателей качества фактического управления и качества рекомендаций АСУ ° Это позволяет значительно сократить время, необходи- щ

О мое для принятия соответствующего .решения о качестве фактического управления и о качестве рекомендаций

АСУ и, тем самым, позволяет повысить производительность труда обслуживаю- а щего персонала ° Процент повышения производительности труда обслуживающего персонала по оценке качества управления при использовании предлагаемого изобретения зависит от числа частных показателей качества фактического управления процессом и ка- . чества рекомендаций АСУ, Введение в изобретение автоматического формирования комплексных показателей качества фактического управления и качества рекомендаций АСУ вместе с повышением производительности труда об- фр служивающего персонала эначитЕльно повышает точность и объективность оценки качества управления эа счет исключения субъективного фактора (обслуживающего персонала) путем автоматического формирования комплексных показателей, Достоинством изобрете1267365 ния является также простота изменения шкалы оценок частных показателей (они используются в логических матрицах) при формировании комплексных показателей качества управления, Эти изменения могут быть осуществлены путем изменения положения соответ1

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для контроля показателей качества управления в автоматизированных системах управления (АСУ}.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей ус.тройства путем осуществления комплексных оценок качества фактического управления процессом и качества рекомендаций АСУ.

На фиг.l представлена структурная схема устройства; на фиг,2 — функциональная схема логического блока; на фиг.3 - функциональная схема блока многоуровневого сравнения; на фиг,4функциональная схема узла нормирования; на фиг.5 — матрицы логической свертки.

В соответствии со структурной схеиой (фиг.l} устройство для контроля показателей качества управления процессом содержит первый 1 и второй 2 входы устройства, задатчик 3 коэффициентов, первый 4 и второй 5 логические блоки, блок 6 индикации, первый

7 и второй 8 блоки многоуровневого сравнения, вычислительный блок 9 и блок 10 синхронизации, В соответствии с функциональной схемой (фиг.2} логический блок 4 (5) содержит первый ll второй 12, третий .13 и четвертый.14 входы, !з уз,лов умножения 1 5 и сумматоров 1 6, вьжод 17, В соответствии с функциональной схемой (фиг,3) блок 7 (8) многоуров невого сравнения содержит первый 18 и второй 19 входы, 1 узлов 20 нормирования, р -1 мультиплексоров 21 и вьжод 22. ствующих тумблеров задатчика коэффи" циента, Простой механизм изменения шкалы оценок позволяет сократить зат раты на разработку и эксплуатацию устройства в условиях изменения технологического процесса. 1 з.п. -ф-лы, 5 ил..

В соответствии с функциональной схемой (фиг.4) узел 20 нормирования содержит первый 23 и второй 24 входы,,первый 25, второй 26 и третий 27 эле менты сравнения, первый 28 и второй

29 элементы И, первый 30 элемент ИЛИ и выход 31, Первый l вход устройства подключен к датчикам параметров технологи1р ческого процесса (не показан), Второй 2 вход устройства подключен к блоку моделирования АСУ (не показан), определяющего значения параметров технологического процесса, которые были бы получены в случае, если бы вместо фактически реализованных управления технологическим процессом были бы реализованы рекомендации АСУ.

2О Задатчик 3 коэффициентов предназначен для хранения и непрерывной выдачи двоичных кодов коэффициентов в первый 4 и второй 5 логические блоки, в первый 7 и второй 8 блоки ино2 гоуровневого сравнения, а также в блок 6 индикации. Задатчик 3 коэффициентов может быть выполнен в виде постоянного или перепрограимируемого запоминающего устройства на интегральных микросхемах В рассматриваемом (простейшем) случае задатчик 3 коэффициентов выполнен в виде набора тумблеров, каждый иэ которых формирует один разряд двоичного кода соответствующего коэффициента.

Первый 4 и второй 5 логические блоки предназначены для определения показателей соответственно качества фактического управления и качества рекомендаций АСУ. В соответствии с фиг.4 логический блок 4(5) работает следующим образом. Двоичные коды параметров поступают с входа 11 блока

1267365 мендаций АСУ, 10, основные и дополнительные, причем

15 невысокое значение дополнительных,показателей не ухудшает результирую1

3

4 (5) на входы соответствующих узлов

i 5 нормирования и запоминаются в них по синхросигналу, который поступает на вход синхронизации узлов 15 с второго 13 входа блока 4(5), 1 -й узел 15 выполняет операцию умножения двоичных кодов параметра (р ) технологического процесса на двоичный код коэффициента (а;), которые поступают на его входы соответственно с входов блока 4(5), Операция умножения осуществляется узлами 15 син.хронно. Двоичный код результата произведения (р; а;) поступает с выходов

t-ro узла 15 на первые входы и -го сумматора 16, на другие входы которого поступает коэффициент (Ь, ) с

;,входа 12 блока 4(5), Операция сложения осуществляется по синхроимпульсу, который поступает на третий вход сумматора 16 с входа 14 блока 4(5), С выхода 1 -ro сумматора 16 двоичный код i --ro показателя качества (Kj поступает на выход 17 логического блока

4(5), Таким образом, по каждому из

П параметров (Р) технологического процесса блок 4(5) осуществляет определение соответствующего показателя качества (К) в соответствии с уравнением

К.=Р ° а +Ь

1 1

Блок 6 индикации предназначен для индикации двоичных кодов показателей качества фактического управления, показателей качества рекомендаций АСУ, результатов сравнения этих показателей, комплексных показателей качества фактического управления и рекомендаций АСУ, а также коэффициентов, используемых при определении вышеперечисленных показателей, Блок 6 индикации содержит после овательно соединенные регистр и элементы индикации с соответствующими гравировками, Двоичные коды показателей и коэффициентов поступают с первого-восьмого входов блока 6 на входы его регистра и запоминаются в нем по синхросигналу с шестого входа блока 6. С выходов регистра двоичные коды показателей и коэффициентов неп рерывно поступают на элементы индикации и управляют последними.

Регистр блока 6 выполнен по типовым схемам на интегральных микросхемах серии 133. Элементы индикации вьг полнены на микросхемах серии 341, 20

4

Первый 7 и второй 8 блоки много-уровневого сравнения предназначены для определения соответственно комплексного показателя качества фактического управления процессом и комплексного показателя качества рекоОпределение комплексного показателя производится с использованием аппарата логической (смысловой) свертки.При таком типе функциональной свертки отдельных показателей в комплексный показатели делятся на щий комплексный показатель, а высокие значения дополнительных показателей могут только улучшить комплексный показатель.

При логической (смысловой)свертке каждый показатель нормируется. В рассматриваемом случае используется

4-бальная шкала, т,е, весь диапазон изменения величины показателя разбивается на четыре поддиапазона и каждому поддиапазону присваивается оцен. ка по 4-бальной шкале, Аппарат логической (смысловой) свертки поясняется с помощью матриц логической (смысловой) свертки, изображенных на фиг,5. В первом столбце каждой логической матрицы проставлены оценки основного показателя, а в первой строке — оценки дополнительного показателя попарно объединяемых показателей, На пересечении строк и столбцов проставляются оценки комплексного показателя, Процесс логической свертки носит многоступенчатый характер, На первом уровне производится попарно объединение показателей, причем один из объединяемых показателей принимается за основной, а другой — за дополнительный. На втором уровне производится попарное объединение комплексных показателей, полученных на первом уровне и опять один из объединяемых показателей принимается эа основной, а другой — эа дополнительный. Этот процесс продолжается до получения одного комплексного показателя.

Число уровней сравнения можно выразить через число объединяемых показателей (п)путем определения вспомогательного коэффициента d согласно в ыраже нию

1267365

d 1оя, и, а затем округления полученного значе. ния коэффициента d до ближайшего целого числа в сторону увеличения.

В соответствии с фиг.3 блок 7(8) многоуровневого сравнения работает следующим образом, Значения и показателей в двоичных кодах поступают с входа 19 блока 7(8) на входы узлов

20 нормирования, а с входа 18 блока

7(8) на входы узлов 20 поступают дво ичные коды границ четырех подциапазонов для каждого из и показателей.

В соответствии с фиг.4 узел 20 . нормирования работает следующим образом. Двоичные коды границ поддиапазонов значений показателя поступают с первого 23 входа узла 20 нормирования на первые входы первого

25, второго 26 и третьего 27 элементов сравнения, причем на первый 25 элемент сравнения поступает код верхней границы первого поддиапазона, на

25, второй 26 — код верхней границы второго поддиапазона и на третий 27 — код верхней границы третьего поддиапазона, С второго 24 входа узла 20 нормирования на вторые входы первого 25, второго 26 и третьего 27 элементов сравнения поступает двоичный код, определяющий текущее значение величин показателя ° Если величина показателя соответствует первому поддиапазону (т.е, не превьппает верхнюю границу первого поддиапазона), то на выходах всех (?5, 26 и 27) элементов сравнения будет уровень логического "0", Эти уровни, поступая на входы первого 28 и второго 29 элементов И, за- 40 пирают их и с выходов этих элементов И (28 и 29) уровня логического

"0" поступают через элемент ИЛИ. 30 на выход 31 узла 20 в виде значения младшего разряда кода поддиапаэона текущего значения величины показателя. Старший разряд этого кода формируется на выходе второго 26 элемента сравнения и также поступает на выход

31 узла 20. Таким образом, если вели- о чина текущего значения показателя соответствует первому поддиапаэону, на выходе 31 узла 20 будет находиться код первого поддиапазона "00", который будет использоваться дальше как SS оценка величины показателя, Если величина текущего значения показателя находится в пределах второго подциапазона, т,е, текущее значение показателя превышает верхнюю границу первого поддиапазона и не превьппает верхнюю границу второго поддиапазона, то на выходе первого 25 элемента сравнения будет уровень логической "1", а на выходах второго 26 и третьего 27 элементов сравнения — уровни логического "0". Эти уровни откроют элемент

29 И, поступая на его входы, и уровень логической "1" с выхода этого элемента 29 И поступает через элемент.

30 ИЛИ на выход 31 узла 20 нормирования в виде младшего разряда оценки текущего значения показателя. В этом случае на выходе 31 узла 20 сформирован код "01:", определяющий оценку текущего значения показателя, Аналогичным образом на выходе 31 узла 20 формируется код оценки "10" величины показателя, если его текущее значение соответствует третьему поддиапазону, и код "11" — если его текущее значение соответствует четвертому поддиапазону.

С выхода первого узла 20 нормирования код оценки величины первого показателя поступает на первые управляющие входы первого мультиплексора 21, на вторые управляющие входы которого поступает с выхода второго узла 20 нормирования код оценки величины второго показателя, а на информационные входы этого мультиплексора 21 поступают с первого 18 входа блока 7(8) двоичные коды коэффициентов, формирующих матрицу логической (смысловой) свертки и представляющих набор двоич" ных кодов оценок комплексных показателей для двух объединяемых показателей. В зависимости от кодов оценок величин двух объединяемых показателей, которые. поступают на первые и вторые управляющие входы мультиплек" сора 21, на выход мультиплексора 21 коммутируется с соответствующего его информационного входа код оценки комплексного показателя, Аналогичным образом на первой ступени логической свертки попарно объединяются все Л показателей с помощью мультиплексоров

21, На последующих ступенях свертки объединяются в соответствии с вьппеописанным алгоритмом с помощью мультиплексоров 21 показатели, полученные на предыдущих ступенях„ Двоичный код оценки комплексного показателя поступает с выхода мультиплексора 21

7 12 последней ступени свертки на выход

22 блока 7 (8), Мультиплексоры 21, элементы сравнения 25, 26, 27, элементы 28, 29 И и элемент 30 ИЛИ блока 7(8) многоуровневого сравнения выполнены по типовым схемам на интегральных микросхемах серии 133.

Вычислительный 9 блок предназначен для определения разности значений Ю показателей качества фактического управления и значений соответствующих Н показателей качества рекомендаций АСУ. Двоичные коды показателей качества фактического управления поступают на первые входы блока 9, à íà его вторые входы поступают двоичные коды показателей качества рекомендаций АСУ, Вычислитель содержит tl сумматоров, которые производят операцию вычисления разности значений соответствующих пар показателей, Блок 10 синхронизации обеспечивает необходимую очередность выполнения операций в устройстве путем выдачи со своих выходов трех сдвинутых друг относительно друга по времени последовательностей синхроимпульсов.

Блок 10 синхронизации содержит последовательно соединенные задающий генератор и распределитель импульсов, который выполнен на последовательно соединенных счетчиках и дешифраторе, Задающий генератор, счетчик и дешифратор выполнены по типовым схемам на интегральных микросхемах серии

133.

В соответствии с фиг.1 устройство . для контроля показателей работает следующим образом, При включении питания все элементы памяти устройства устанавливаются в исходное состояние и запускается блок 10 синхронизации.

Цикл работы устройства начинается при появлении синхроимпульса на первом выходе блока 10. Этот синхроимпульс, поступая на третьи входы первого 4 и второго 5 логических блоков, обеспечивает запоминание в них значений соответственно фактических параметров технологического процесса, поступающих со входа 1 устройства и параметров, которые были бы получены в случае, если бы вместо фактически реализованных управлений технологическим процессом были бы реализованы рекомендации АСУ и которые поступают

67365 8!

15

45.код комплексного показателя качест50: ва рекомендаций АСУ, В третьем такте

40 со входа 2 устройства. На этом заканчивается первый такт цикла работы устройства. Во втором такте цикла работы устройства (он заканчивается с окончанием синхроимпульса на втором выходе блока 10 ) в блоках 4 и 5 вычисляются значения соответственно показателей качества фактического управления и показателей качества рекомендаций АСУ. Перед приходом импульса на шестой вход блока 6 на выходах логических блоков 4 и 5 находятся двоичные коды соответственно показателей качества фактического управления и показателей качества рекомендаций АСУ, Одновременно на выходах первого 7 и второго 8 блоков сформированы соответственно комплексный показатель качества фактического управления и комплексный показатель качества рекомендаций АСУ, а на выходе вычислителя 9 сформированы разности между значениями соответствунпцих показателей качества фактического управления и показателями качества рекомендаций АСУ. Двоичные коды коэффициентов, необходимых для определения показателей качества и формирования комплексных показателей качества, поступают в первый 4 и второй 5 логические блоки, а также в первый 7 и второй 8 блоки многоуровнего сравнения с выходов задатчика 3 коэффициентов, Одновременно коды укаэанных коэффициентов поступают на входы блока 6 индикации, на другие входы этого блока поступают, из блока 4 двоичные коды показателей качества фактического управления про" цессом, из блока 5 — коды показателей качества рекомендаций АСУ, из блока 9 — коды разности между соответствующими показателями качества фактического управления и показателями качества рекомендаций АСУ, иэ блока 7 — двоичный код комплексного показателя качества фактического управления и из блока 8 — двоичный цикла работы устройства по синхроимпульсу с третьего выхода блока 10 синхронизации происходит запоминание перечисленных вьппе кодов коэффициентов и показателей в блоке 6 и их индикация, На этом цикл работы устройства завершается. Последующие циклы аналогичны вьппеописанному, т:е. в

9 1 начале цикла фиксируются в блоках 4 и 5 текущие значения параметров про цесса, полученных при фактическом управлении и по рекомендации АСУ, затем вычисляются соответствующие показатели качества и в конце цикла эти показатели и коэффкциенты, используемые при их определении, выводятся на индикацию, Формула изобретения

1. Устройство для контроля показателей качества управления процессом, содержащее задатчик коэффициентов, подключенный первым выходом к первым входам блока индикации, первый и второй логические блоки, блок синхронизации, первые выходы которо" го соединены с вторыми входами первого и второго логических блоков, второй выход — с вторым входом блока индикации, выход первого логического блока подключен к первому входу вычислительного блока, второй вход которого соединен с выходом второго логического блока, соединенного третьим входом с первым входом уст. ройства для контроля, второй вход которого подключен к третьему входу первого логического блока, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства путем осуществления комплексных оценок качества фактического управления процессом и ка2á73á5 10 чества рекомендаций АСУ, в него введены два блока многоуровневого сравнения, первые входы которых соединены с вторым выходом эадатчика

5 коэффициентов и с третьим входом блока индикации, второй вход соответственно с выходом соответсвую щего логического блока и с соответствующим четвертым входом блока инди1О кации, пятые входы которого подключены к выходам соответствующих блоков многоуровневого сравнения, а выход вычислительного блока соединен с шес дым входом блока индикации.

2, Устройство по ц. 1, о т л и ч а- ю щ е е с я тем, что блок многоуровневого сравнения содержит f! узлов нормирования, первые и вторые входы

2О которых подключены соответственно к первому и второму входам блока, и

И-1 мультиплексоров, информационные входы которых подключены к первому входу блока, выходы узлов нормирова25 ния попарно подключены к первому и второму управляющим входам соответствующих мультиплексоров первой ступени многоуровневого сравнения, выходы мультиплексоров предыдущего щ уровня попарно подключены к первым и вторым управляющим входам соответствующих мультиплексоров последующего уровня блока, выход мультиплексора последнего уровня является выходом блока многоуровневого сравнеия

17

Диа. 2

1267365

Дололнотельмюй жй

Составитель И, Швец

Техред А,Кравчук Корректор М. Демчик

Редактор В. Ковтун

Заказ 5773/45 Тираж 836 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r, Ужгород, ул, Проектная, 4