Система ситуационного управления

 

Изобретение относится к устройствам автоматизации управления технологическими объектами и может быть использовано для повышения эффективности их функционирования в условиях нарушений. Цель изобретения - повышение точности управления и степени соответствия управляющих воздействий возникающим в объекте нарушениям. Система содержит блок 1 датчиков глобальных параметров, блок 2 обнаружения нарушений на объекте, блок 3 организации перебора возможных нарушений, узлы 4 идентификации нарушений и выработки управляющих воздействий, нуль-органы 5, элементы ЗАПРЕТ 6, блоки 7 переключения и исполнительные органы 8. Система обеспечивает такое распределение исполнительных органов для ликвидации нарушений на объекте, которое обеспечивает наивысший приоритет более опасным отклонениям. 6 ил.

СООЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕС! 1УБЛИН (51)5 6 05 В 23/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К Д ВТОРСНОМЪ(СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТИРЫТИЯМ

APH ГКНТ СССР (21) 4465800/24-24 (22) 25.07.88 (46) 15,12,90, Бюл, Р 46 (71) Научно-исследовательский инсти" тут химикатов для полимерных материатлов (72) О, Я, Макаревич (53) 62 ° 396 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 701330, кл. G 05 В 11/01, 1978.

Авторское свидетельство СССР

У 981943, кл, С 05 В 23/02, 1982, (54) СИСТЕМА СИТУАЦИО11!! ОГО УПРАВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к устройствам автоматизации управления технологическими объектами и может быть использовано для повышения эффективнос„.SU„„1614000 А 1 ти их функционирования в условиях нарушений, Цель изобретения - повышение точности управления и степени соответствия управляющих воздействий возникающим в объекте нарушениям, Сис . тема содержит, блок 1 датчиков глобальных параметров, блок 2 обнаружения нарушений на объекте, блок 3 органи3 ации перебор а воз можных нарушений, узлы 4 идентификации нарушений и вы-. работки управляющих воздействий„нульорганы 5, злементы 3AIIPET б, блоки 7 переключения и исполнительные органы

8, Система обеспечивает такое распределение исголнительных органов для ликвидации нарушений на объекте, которое обеспечивает наивысший приоритет более опасным отклонениям.. 6 ил.

1614000 . 4

Изобретение относится к устройствам автоматизации управления сложными технологическими объектами и может быть использовано для повышения эф фективности их функционирования при наличии нарушений, Целью изобретения является повыше"" ние точности управления и степени соот.ветствия управляющих воздействий возникающим в объекте нарушениям, На фиr,I приведена схема системы ситуационного управления; на фиг,2то же, блока переключения; на фиг.3то же, узла идентификации нарушений 15 и выработки управляющих воздействий; на фиг,4 - то .же,. блока расчета управляющих сигналов, на фиг,5 - то же, вычислительного модуля; на фиг,6то же, коммутатора, 20

Система содержит блок 1 датчиков глобальных параметров, блок 2 обнаружения нарушений, блок 3 организации перебора возможных нарушений, узлы 4 идентификации нарушений и выработки 25 управляющих воздействий, нуль-арга= ны 5, элементы ЗАПРЕТ 6, блоки 7 переключения, исполнительные органы 8, блок 9 двухпороговых элементов, блок

I0 классификации нарушений, блок 11 30 ключей, блок 12 расчета управляющих сигналов, блок 13 датчиков частных параметров, блок 14 аварийной защиты, блок 15 индикации, панель 16 управления режимом, коммутатор 17, схему

18 ср авнения, реле 19, ключи (клапа= ны) 20, подблоки 21 управления ситуа.циями, построенные на вычислительных модулях 22, включающих усилители 23, квадратары 24, умножители 25, сумма- 40 торы 26, а также реле 27, 28.

Система работает следующим образом.

Информация об основных характерис= тиках работы объекта снимается бла= ком 1 и поступает в блок 2, При обнаружении нарушения работы объекта блок 2 включает блок 3, который последовательно через заданные промежутки времени включает все узлы 4 (где k = 1,2,..., N) в соответствии с их приоритетом (приаритет устанавливается априори, например па степе-ни опасности ситуаций по своим последствиям), Блок 3 может быть выполнен в виде многацепнага реле времени или командного электропневматическага прибора, Каждыи узеп 4 пред-.

k назначен дття управления только н oII-. ределенной ситуации, Поэтому при получении сигнала от блока 3 узел 4 сравнивает возникшую ситуацию на объекте с заданной и в случае идентификации отрабатывает управляющие воздействия на объект, Подробно оцисание работы узла 4 приводится ниже, Если обнаружено несколько ситуаций, то предусмотрена следующая схема компромисса: система предоставляет для локализации ситуации самого высокого приоритета из группы обнаруженных ситуаций все необходимые испол-,, нительные органы, а для локализации остальных ситуаций - только те исполнительные органы, которые не были задействованы более приоритетными ситуациями, Это происходит следующим образом, Если ситуация идентифицирована узлом 4, то на его выходе появление

I ! сигналов фиксируется нуль-органами 5 которые работают па принципу сравнения контролируемого сигнала с некоторым заданным значением (с нулем). Задание при этом настраивается на минимальный порог срабатывания так, чтобы при появлении даже минимального управляющего сигнала отрабатывался сигнал, равный единице. Сигналы ат ! нуль-органов 5 поступают в элементы

ЗАПРЕТ 6, установленные на тех выходных каналах всех узлов, начиная ат

4 до 4", которые выходят на те же самые исполнительные органы 8, При

I этом элементы 6 пропускают через себя управляющий сигнал, если сигнал на

1 выходах нуль-органов 5 равен нулю, и запирают управляющий сигнал, если сигнал на выходах нуль=органов 5

I равен единице, .аким образом, если по какому-либо каналу зафиксирована появление управляющего сигнала на некоторый исполнительный орган 8, та перекрываются все остальные каналы, выходящие на этот же исполнительный орган ат других узлов 4, 4, ...,4

Так достигается обеспечение наивысшего приоритета управления па первой ситуации, Няттнчие в системе элементов 5,6, устанавливаемых после узлов 4, лозно.тяет осуществлять полное управление па наиболее приоритетной.ситуации и ут|равттение неэадействован ными испол II!тетт,ньнти органами но другим ситуаш ям, предотвращая тем са" мым нежеттптонп ое нх развитие и повы1614000 шая живучесть функционирования объекта в условиях наличия нескольких нарушений., Указанное управление необходимо использовать в тех случаях, когда в силу специфических особенностей объекта последовательная локализация взаимосвязанных ситуаций может привести к нежелательному развитию событий и авариям и требуется хотя бы частичное воздействие по всем обнаруженным ситуациям одновременно, Если первая ситуация не идентифи1 цирует ся, то н а выходе узла 4 си гнал равен нули н, соответственно, элеме1. — 15 ть 51 и 6 не срабатывают, управляющие каналы от узлов 4, 4 ...,, 4 на исполнительные органы 8 открыты, что дает возможность реализовать управление по менее приоритетным ситуа- 20 циям в случае их возникновения. При реактивации узла 4 выполняются дейz ствия, полностью аналогичные работе

I узла 4 . При этом, если канапы не перекрыты элементами 6, то осуществля- 25 ! ется управление исполнительными органами 8 через блоки 7 переключения и происходит фиксирование управляющего сигнала нуль-органами 5, которые выдают сигналы на нсе элементы 6, ко-.- 30 торые перекрывают каналы от менее приоритетных узлов 4, 4 ...,,4 на

4 М те же самые исполнительные оргBHb1, Таким образом, обеспечивается приоритет управления по второй ситуации

35 по отношению к последующим ситуациям н так далее, Если идентифицируется

1узел 4" (где k = 1,2...N), который задействует не все каналы, то свободные каналы могут заниматься узлами 4О

4, 4 ...,,4, Узел 4 имеет са +1 K+ 2 н и мый низкий приоритет, на его каналах управления установлены элементы 6, 6,... 6 от всех предыдущих ситуа- .

2 М-1 ций, Так что срабатывание любой ситу- 45 ации приводит к перекрытию его каналов, если данные ситуации используют соответствующие исполнительные органы. Так как более низких приоритетов не существует, то нуль-органы 5 на каналах узла 4" не устанавливаются, Из приведенного описания видно, что в случае возникновения нескольких ситуаций, самая приоритетная из них располагает всеми необходимыми исполнительными органами, а осталь1 ные ситуации могут располагать топь- ко теми исполнительными органами, которые не были задействованы более приоритетными ситуациями, Так как система ситуационного управления включается в работу только при наличии ситуаций нарушения на объекте, то н нормальном режиме исполнительные органы 8 могут быть задействованы н системах управления другого преимущественно стабилизирующего типа, Для перехода от одной системы управления к другой служат блоки 7 переключения, которые устанавливаются на каждый исполнительный орган 8, Блок переключения работает следующим образом.

В нормальном режиме через реле 19 проходит сигнал от внешней стабилизирующей системы управления, В случае появления с 1гнала от систеж1 ситуационного управления уже при его минимальном значении срабатывает схема

18 и выдает сигнал, равный единице, который поступает в камеру управления реле 19 (как командный) и соединяет его выход с входом систе1ы ситуационного управления, При отключе- нии системы ситуационного упранления управляющий сигнал становится равным нулю и на выходе схемы сравнения сиг.нап также равен нулю, н результате чего реле переключает свой выход и со единя ет е го с входом ст абилизирую.щей систем1 управления.

Узел 4 предна"".1à÷åí для идентифи." кации ситуации, определения глубины развития ситуации, выбора соответствующего алгоритма управления и его реализации, переключения на ручное дистанционное управление, защиты про-" цесса в случае опасного развития ситуации.

Узел работает следующим образом, При включении блока 9 от блока 3 анало говые сигналы параметров от блока 13 датчиков сравниваются с ус° танками первых и вторых порогов. Гсли комбинация срабатывания первых порогов идентифицирует ситуацию, заданную в блоке 10, то блок 11 ключей включает блок 12 (пример исполнения блока 12 описан ниже), Сигналы управления от блока 12 через коммутатор 17 выводятся из узла 4, 1(оммутатор 17 позволяет подключить необходимый канал управления к блоку 14 аварийной защиты, кроме того, он также позволяет оператору процесса с помощью панели 16 взять управление исполнительными органами на себя (описание

1614000 работы коммутатора 17 приводится ниже), Если параметры процесса, контролируемые блоком 13, достигают аварийных значений; то срабатыва вторые пороги элементов блока. 9, активизируя блок 14 аварийной защиты, который представляет собой известный блок, включаемый в систему ситуационного управления из уже существующей систе- 10 мы управления и защиты, Функции этого блока традиционны: включить аварийный сигнал и произвести блокировку (сигнал на полное закрытие или открытие исполнительного органа), Сигйал аварии от блока 14 поступает на блок .

15 индикаторов, на который также поступают сигналы от блока 10, подтверждающие обнаружение данной ситуации и наличие определенной нодситуации, ха- 2р рактеризующей глубину развития нарушения. Панель 16 позволяет оператору процесса отключить систему ситуационного управления от процесса (одна кнопка на весь узел 4), передав уп- 25 равление стабилизирующей системе (связь блока 16 и блока 11). Кроме того, оператор может взять управле= ние исполнительными органами 8 на себя. Для этого на панели 16 имеются 3р для каждого канала управления кнопки отключения канала и задатчик для ручного управления исполнительным органом 8, Блок 12 предназначен для формирования необходимого алгоритма управления (в зависимости от глубины развития ситуации} и расчет.а управляющих воздействий в каждой конкретной под= ситуации. 40

Структура и конструктивные особен-. ности блока 12 целиком определяются свойствами объекта управления и принятой элементной базой, В общем слу.: чае может быть использовано програм- 4 мируемое микропроцессорное устройство, в которое закладывается несколько про." грамм (алгоритмов} управления в зависимости от глубины развития ситуации.

Шкала глубины развития ситуации разбивается на несколько подситуаций, каждой из которых соответствует свой алгоритм управления. Каждая подситуа-.ция идентифицируется блоком 10. При этом информация поступает от первых

;и вторых порогов элементов блока 9 как дополнительная комбинация к той, которая уже была использована для идентификации ситуации, Если глубина развития ситуации изменяется, что фиксируется новой комбинацией сраба". тываемых порогов элементов блока 9, то осуществляется дискретный переход от одной подситуации к другой. Однако управление в каждой подситуации осуществляется по аналоговому закону на основе текущей информации, поступающей от блока 13, который содержит все необходимые датчики для идентификации ситуаций, подситуаций и расчета управляющих воздействий.

Сигналы от блока 13 поступают в блок 12 и размножаются по количеству подблоков 21 управления ситуациями, Сигналы от датчиков поступают в подблоки 21 через каналы 20. Если в блоке идентифицируется данная ситуация, то через блок 11 ключей происходит открывание соответствующих клапанов

20, и сигналы датчиков поступают в соответствующий подблок 21, Остальные подблоки 21 не работают, и клапаны 20, пропускающие в них сигналы, закрыты. В каждом подблоке 21 имеются вычислительные модули 22, общее количество которых равно количеству управляющих воздействий, На фиг.5 приведен пример универсального его исполнения для следующих видов зависимостей; г у = аХ + ЬХ + с; г г

y=a X<+аХ+ЬХг+ЬХ,+

+ сХ1Хг+ с1; г у = а<Х + а Х + а Хз + Ь Х, +

+ Ь .Х + ЬзХЗ + c

+ с Х ХЗ + s где: у — выходной сигнал (упр авление);

Х вЂ” сигнал на входе в блок (пар аметр); а, Ь, с, с1 — настроечные коэф" фициенты, При этом модуль 22 реализует зависимость первого вида при подключении одного входа в него, зависимость второго вида npv подключении двух входов и зависимость третьего вида при подключении трех входов, Приведенными зависимостями могут быть описаны управления для очень широкого класса объектов, Показанный принцип его построения может быть также использован для получения математических зависимостей другого рода, Коммутатор 17 представляет собой набор приборных узлов, общее количество которых равно количеству управляющих каналов.

1614000

Схема коммутатора работает следующим образом:

Если П<< — 0 и П y = О, то у — Х g

Если П,б = 1и П =О, тоу = Х 6

Если П16. = 0 и П 4 = 1, то у Х1

Если П1 = 1 и 11 4 = 1, то у = Х< .

Таким образом видно, что оператор процесса через панель может сигналом П16 отключить автоматическое ситуационное управление по любому каналу и управлять вручную (Х <6). При срабатывании блока 14 аварийной э ащиты процесса (П 4) в управляющий кап нап у пос тупает сигнал Х только с т системы защиты, отсекая возмож" ность автоматического .и ручного управления процессом. Очевидно, что сигналы Х14. и П равны между собой.

Формула иэ обретения

Система ситу ационно го упр авле ния, содержащая блок датчиков глобальных параметров, блок обнаружения нарушений, М исполнительных органов и И уэ- лов идентификации нарушений и выработ-.. ки управляющих воздействий. каждый из которых включает блок двухпороговых элементов, блок классификации нарушений, блок ключей, блок датчиков частных параметров, блок индикации и панель управления режимом, управляющий вход которой соединен с управляющим входом блока ключей, группа информационных входов которого связана с первой группой выходов блока классификации нарушений, вторая группавыходов которого подключена к первой группе входов блока индикации, а группа входов подключена к первой группе выходов блока двухпороговых элементов, группа информационных входов которого соединена с группой выходов блока датчиков частных параметров, выход блока датчиков глобальных 45 параметров связан с входом блока обнаружения нарушений, о т л и ч а ющ а. я с я тем, что, с целью повышения точности управления и степени соответствия управляющих воздействий возникающим в работе объекта нарушениям, в систему введены блок организации перебора возможных нарушений, N"1 групп нуль-органов, 11-1 групп элементов ЗАПРЕТ и М блоков переключения, а в каждый узел идентификации нарушений и выработки управляющих воздействий введены блок расчета управляющих сигналов, блок аварийной защиты и коммутатор, первая группа управляющих входов которого соединена с группой управляющих выходов панели управления режимом, вторая группа управляющих входов - с первой группой выходов блока аварийной защиты, первая группа информационных входов — с группой информационных выходов панели управления режимом, а вторая группа информационных входовс группой выходов блока расчета управлякщих сигналов, первая и вторая группы входов которого связаны с группами выходов блока ключей и бло-. ка датчиков частных параметров, вторая группа выходов блока аварийной защиты подключена к второй группе входов блока индикации, а группа входов - к второй группе выходов блока двухпороговых элементов, управлякщий вход которого является входом узла, вход блока организации перебора возможнь1х нарушений соединен с выходом блока обнаружения нарушений, а выход — с входами всех узлов идентификации нарушений и выработки управляющих воздействий, группа выходов первого из которых связана с входами нуль-органов первой группы и с управляющими входами соответствующих блоков переключения, группы выходов всех узлов идентификации нарушения и выработки управляющих воздействий, кроме первого, подключены к прямым входам элементов ЗАПРЕТ первой группы, инвертирующие входы которых соединены с выходами соответствуюпП1х нуль-орга-" нов первой группы, выходы элементов

ЗАПРЕТ i-й группы связ аны с входамп нуль-органов (1+1)-A группы, кроме элементов ЗАПРЕТ (N-1)-й группы, и с управляющими входами соответствующих блоков переключения, прямые входы элементов ЗАПРЕТ всех i-x групп, начиная с второй, подключены к выходам соответствующих элементов ЗАПРЕТ (i-1)-х групп, а инвентирующие входы

,элементов ЗАПРЕТ всех i-х групп, начиная с второй, соединены с выходами .соответствующих нуль-органов (i-1)-х групп, информационные входы блоков переключения являются входами системы для подачи стабилизирующих сигналов, а их выходы связаны с входами соответствующих исполнительных органов, М

dm 5л 13 От5лока 11

1614000

ОтЫ З

Фиг. 4

/Г&олд 17 Составитель В, Воронков

Редактор A. Маковская Техред Л. Сердюкова Корректор С.йевкун

Заказ 3892 Тираж G58 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