Тренажер оператора систем управления

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к техническим средствам обучения. Цель изобретения - повышение дидактических возможностей тренажера за счет обеспечения возможности поэтапного изменения масштаба времени моделирования технологического процесса в зависимости от текущих результатов обучения. Тренажер содержит блоки 10, 11, 12 компараторов, элементы И 13, 14, 16, регистр 15, счетчик 18, блок 20 управления, формирователи 17, 19, 21 импульсов, триггеры 9, 22, блок 4 моделирования реальных процессов, блок 3 предъявления информации, пульт оператора, содержащий блоки ввода начальных условий 1, задания управляющих воздействий 3, задания нормативов 5, 6, 8. 6 ил.

СОЮЗ СОВ ЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (51)5 С 09 В 9 00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4413560/24-24 (22) 21.04.88 (46) 15.01.90. Бюл. У 2 (71) Сибирский металлургический институт им. Серго Орджоникидзе и Всесоюзный научно-исследовательский институт профессионально-технического образования (72) А.С.Петров, А.Ф.Сакун и А.Г.Падалко (53) 681,3.071(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1160462, кл. 0 09 В 9/00, 1978. (54) ТРЕНАЖЕР ОПЕРАТОРА СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к техническим средствам

З0 1бЗИ26 А1

2 обучения. Цель изобретения — повышение дидактических возможностей тренажера за счет обеспечения возможности поэтапного изменения масштаба времени моделирования технологического процесса в зависимости от текущих результатов обучения. Тренажер содержит блоки 10, 11, 12 компараторов. элементы И 13, 14; 16,регистр 15, счетчик 18, блок 20 управления, формирователи 17, 19, 21 импульсов,триггеры 9, 22, блок 4 моделирования реальных процессов, блок 3 предьявления информации, пульт оператора, содержащий блоки ввода начальных условий 1, задания управляющих воздействий 2, задания нормативов 5, 6, 8.

6 ил.

1536426

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к техническими.: средствам обучения, и может быть использовано при подготовке операторов систем управления.

Цель изобретения — повышение дидактических возможностей тренажера.

На фиг.1 показана структурная схема тренажера; на фиг.2 - 6 — алгоритмы работы блока моделирования реальных процессов.

Тренажер содержит пульт оператора (не показан), содержащий блок 1 ввода начальных условий и блок 2 задания .управляемых воздействий, блок 3 предъявления информации, блок 4 моделирования реальных процессов„ первый

5 и ;.:.òîðoé 6 блоки задания нормативов, входящие в состав пульта оператора, блок 7 оценок, третий блок 8 задания нормативов, первый триггер

9, с первого по третий блоки 10 - 12 компараторов, первый 13 и второй 14 25 элементы И, регистр 15, третий элемент И 16, первый формирователь 17 импульсов, счетчик 18, второй формирователь 19 импульсов, блок 20 управления, третий формирователь 21 им- 30 пульсов и второй триггер 22.

Тренажер оператора систем управления работает следующим образом.

Перед началом тренировки обучаемому задается технологическая цель управления. Применительно к сталепла35 сильному переделу, например кислородно-конвертерному процессу, целью управления является получение стали с требуемым химсоставом и температурой металла в заданное время. Предварительно с помощью блока 1 ввода начальных условий B блок 4 моделирования реальных процессов вводятся необходимые исходные данные (начальный хим45 состав металла — содер>канне углерода, серы, фосфора, температура металла), затем .производится уставка нормативов. Так, в блоке 8 задаются ограничения на текущие значения технологических параметров (содержание Ре0 в шлаке, температура охлаждающей воды

H,öð.), которые могут превышаться в ходе процесса над заданными; в блоке

6 — ограничения на итоговые комплекс55 ные оценки (стоимость затраченных материалов, интегральная оценка отклонений от графихов нагрева и обезуглероживания металла и т,д.)„ в блоке 5— целевые ограничения (верхние и нижние пределы по химсоставу и температуре металла, длительность плавки).

До запуска процесса моделирования на выходах блоков 10 и 11 компараторов сформированы единичные уровни, триггер 22 также установлен в единичное состояние, в регистре 15 сдвига во всех разрядах установлены нули, соответственно содержимое счетчика

18 также равно нулю, что является признаком (кодом) начального масштаба моделирования.

С помощью блока 2 задания управляющих воздействий обучаемый задает начальные значения интенсивности кислородного дутья и положения кислородной фурмы. Затем нажатием кнопки

"Пуск" блока 20 управления обучаемый осуществляет запуск блока 4, в результате чего начинает осуществляться процесс моделирования технологического процесса. Одновременно с запуском блока 4 триггер 9 устанавливается в состояние 1 . В соответствии с алгоритмом функционирования блока 4 моделирования реальных процессов осуществляется воспроизведение в блоке 4 технологического процесса (кислородно-конвертерной плавки), в рамках которого реализуется ввод значений управляющих воздействий, решение уравнений, описывающих поведение моделируемого процесса, расчет экономических оценок и ввод текущих результатов на блок 3 предъявления информации и блоки 10 — 12 компарато ров.

На первом этапе работы, когда у обучаемого еще нет прочных навыков управления моделируемым объектом и требуется значительное время для оценки era состояния, принятия и реализации решения по управлению, счетчик 18 выдает в блок 4 моделирования реальных процессов код, соответствующий минимальному масштабу моделирования. Этот код поступает также в блок 3 предъявления информации, где отображается с помощью средств индикации.

Обучаемый, пользуясь полной информацией блока 3, воздействует с помощью блока 2 задания управляющих воздействий на технологический объект управления, представленный в виде блока 4 моделирования реальных процессов таким образом, чтобы перевес26 б левой уровень налряжения и на выходе элемента И 14 также формируется "0".

Если все ограничения выполнены, то на выходе элемента И 14 появляется сигнал "1". При нажатии кнопки "Останов" блока 20 управления, что имеет место по окончании цикла моделирования, информация с выходов элемента И 14 переписывается в регистр

15 сдвига.

Таким образом, в зависимости от того, выполнено или не выполнено задание в рамках технологического цикла, в регистр 15 сдвига записывает"l lt "О"

При условии выполнения задания на определенном количестве плавок подряд (это количество определяется числом входов элемента И 16), что выражается в появлении на выходе регистра 15 сдвига, выдающего информацию в параллельном коде, соответствующего числа единиц (по числу входов элемента И 16), последний формирует на своем выходе единичный уровень, который.в виде бита информации записывается в счетчик 18 и одновременно поступает в формирователь 17 импульсов, сбрасывающий триггер регистра 15 в нулевое состояние.

При этом в счетчик 18 записывается код нового масштаба моделирования, большего, чем на предыдущем этапе обучения. Этот код поступает в блок

4 моделирования реальных процессов для задания нового .масштаба времени и в блок 3 предъявления информации для его отображения.

С нажатием кнопки "Пуск" (не показана) блока 20 управления начинается новый этап работы обучаемого в условиях другого масштаба времени, который продолжается до тех пор, пока не будет выполнено требование безошибочного выполнения задания на принятом количестве технологических циклов. В случае его выполнения вновь срабатывает элемент И 16, счетчик 18, t изменяет свое состояние и формирует код нового масштаба времени (например, теперь уже ускоренного), что обеспечивает отработку навыков в условиях дефицита времени. В дальнейшем рассмотренный цикл может повторяться. Количество циклов зависит от принятого числа вариантов масштаба времени, определяемого, в частности, особенностями технологического объек-, 50

5 15364 ти его из исходного состояния в конечное, определяемое целью управления. В течение цикла моделирования блоком 12 компараторов осуществляется непрерывное сравнение текущих зна5 чений наиболее важных технологических параметров с заданными в блоке

8 задания нормативов ограничениями.

Для рассматриваемого примера такими параметрами являются температура воды, подаваемой на охлаждение фурмы, и давление отходящих из полости конвертера газов. При выходе хотя бы одного из них за пределы ограничений даже на непродолжительное время сиг- . нал с соответствующей схемы сравнения блока 12 компараторов в виде "0" поступает на один из входов элемента

И 13, в результате чего на его выхо- 20 де формируется нулевой уровень напряжения, устанавливающий триггер 22 и„ соответственно, элемент И 14 в нулевое состояние. В ходе цикла моделирования сигналы об итоговых комплекс- 25 ных оценках, рассчитываемые блоком 7 оценок, а также сигналы о химсоставе, температуре металла, длительности плавки, поступающие на входы блоков

10 и 11 компараторов, сравниваются 30 с нормативными их значениями, заданными блоками 5 и 6 соответственно.

По завершении цикла моделированйя обучаемый нажимает кнопку "Останов" (не показана) блока 20 управления, в 35 результате чего на его.выходах формируется два сигнала. Первый из них, сформированный в момент нажатия кнопки формирователя 19 импульсов, является синхронизирующим для регистра 40

15 сдвига. При наличии этого импульса осуществляется запись информации, поступающей с выхода элемента И 14 в первый разряд регистра 15, а в последующих циклах моделирования — ." 45 сдвиг предыдущей информации в старший разряд и запись новой — в первый разряд.

Второй сигнал, вырабатываемый блоком 20 управления в момент отпускания кнопки "Останов", .поступает на вход формирователя 21 импульсов и устанавливает триггер 22 в единичное состояние.

Если в момент,останова процесс моделирования хотя бы из ограничений, заложенных в блоках 10 — 12 компараторов, бь1л превышен, то на выходе соответствующего из них появляется ну7 15:36426 8 та управления, задачами обучения и т,д.

По окончании обучения с помощью кнопки "Сброс" (не показана) блока

2О управления счетчик 18 обнуляется и устройство приходит в исходное состояние, Таким образом, по сравнению с прототипом введение дополнительных блоков и использование устройства позволяет обеспечить адаптацию его к результатам деятельности обучаемого с точки зрения скорости принятия и рЕализации решений. Это дает возможнОсть ускоренного формирования прочных навыков, обеспечивающих надежную работу оператора в напряженных условиях дефицита времени.

Формула изобретения

Тренажер оператора систем управления, содержащий блок предъявления информации, блок оценок, блок моделирования реальных процессов, пульт 25 оператора и первый блок компараторов, первые входы которого соединены с ,первой группой выходов блока моделирования реальных процессов, вторая группа выходов которого соединена с вкодами блока оценок, а первая группа информационных входов соединена с первой группой выходов пульта оператора, вторая группа выходов которого соединена с второй группой информационных входов блока моделирования реальных процессов, третья группа информационных входов которого соединена с информационными входами блока предъявления информации„ отличающийся тем, что, с, целью расширения дидактических воэможностей тренажера, в него введены два блока компараторов, два триггера, I три элемента И, три формирователя импульсов, регистр, блок управления и счетчик, выходы которого соединены с третьей группой информационных входов блока моделирования реальных процессов, вход режима которого соеди-. 50 нен с выходом первого триггера, Sвход которого соединен с первым выходом блока управления и с входом пуска блока моделирования реальных процессов, третья группа выходов пульта оператора соединена с вторыми входами первого блока компараторов, выходы которого соединены с первыми входами первого элемента И, второй вход которого соединен с выходом второго триггера, R-вход которого соединен с выходом второго элемента И, группа входов которого соединена с выходами второго блока компараторов, первые входы которого соединены с второй группой выходов блрка моделирования реальных процессов, четвертая группа выходов пульта оператора соединена с первыми входами третьего блока компараторов, а пятая группа выходов пульта оператора соединена с вторыми входами второго блока компараторов, выходы блока оценок соединены с вторыми входами третьего блока компараторов, выходы которого соединены с третьими входами первого элемента И, выход которого соединен с информационным входом регистра, вход обнуления которого соединен с выходом первого формирователя импульсов, вход которого соединен с выходом третьего элемента И, входы которого соединены с выходами регистра, вход сдвига которого соединен с выходом второго формирователя импульсов, вход которого соединен с вторым выходом блока управления, третий выход которого соединен с входом третьего формирователя импульсов, выход которого соединен с R-входом первого триггера и с S-входом второго триггера, четвертый выход блока управления соединен с входом обнуления счетчика, счетный вход которого соединен с выходом третьего элемента И, выходы блока предъявления информации соединены с четвертыми информационными входами блока моделирования реальных процессов. 36426!

53б426

1536426

Составитель Г.Левин

Редак то р М. Пе тро в а Тех ред М. Дидык Корректор В. Гирняк

Заказ 111 Тираж 387 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101