Устройство для подготовки операторов системы управления технологическим процессом

 

Союз Советских

Социалистицеских

Республик (11) 542228 о и и Ь- н м иге

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (б1) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено18.О6.75 (21) 21462O6/24 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет (43) Опубликовано 05.01.77. Бюллетень № 1 (45) Дата опубликования описания 28.03.77 (Ы) М. Кл.

5. О9 518/ОО

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам иаооретений н открытий (Б3) УДК 871,672,0 (O88.8) В. В, Вершинин, В. С. Герценштейн, В, P. Линкелис, А. Е, Киктенко, И. С. Мальцев, Л, В. Александров, Ю. Б. Овсянников и В, A. Тимофеев (72) Авторы изобретения

Московский опытный механический завод (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДГОТОВКИ ОПЕРАТОРОВ

СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ

ПРОЦЕ С СОМ

Изобретение относится к области автоматизации прэизвэдственных процессов в промышленности, а именнэ к тренирэвочным устройствам подготовки персонала операторских пунктэв АСУ. Изэбретение может быть использовано в химической, нефтехимической, пищевой этраслях промышленности, а также в ряде других технологических производств, например в дэменнэм.

Известно устройство, содержащее м дель обьекта, пульт ввода команд, блэк нагляднэго отображения, пульт управления транспортером, блок автоматической оценки, сигнальный блэк и блэк фиксации хода тренировки (l). Однако функциональные вэзмэжности такого тренажера ограничены.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для подготовки операторов, содержащее модель обьекта, подключенную к блоку приборов, пульт эператэра, соединенный с блоком анализа, который подключен к модели эбьекта, цифровому индикатору и узлу подсветки, кэмачдный блэк, блок представления информации, блок индикации, пульт преподавателя, соедине.ный с моделью эбьекта, и втэрэй блэк приборов, В такэм устрэйстве, осуществляющем визуальную оценку правильности команды, не анализируется степень безопасности команды. Устройство не позволяет производить оперативную количественную эцен10 ку действий оператора по стабилизации целевой функции и не обеспечивает выдачи оператэру комплексной визуальной информации, неэбходимэй для эбучения безопасным навыкам управления процессом Г2,.

15 Пельтэ изобретения является расширение функциональных вэзможностей устройства„

Эта цель дэстигается тем, что предлагаемэе устройство содержит модсль ускэренногэ прэцесса, блэк эграничения управ20 ляющих сигналов и блок приоритета изэбражений, подключенный к командному блоку и блоку анализа, соединенному с первым входом блэка ограничения управляющих сигналов. Вторэй вход последнего

25 подключен к выходу пульта оператора, вы542228

10

20

3 ход — к модели объекта и к блоку индикации, третий вход — к пульту преподавателя, соединенному с первым входом модели ускоренного процесса, второй вход которой подключен к пульту оператора, а выход — ко второму блоку приборов и блоку анализа.

Предлагаемое устройство для подготовки операторов схематически изображено на чертеже.

Устройство содержит модель эбьекта

1, блок приборов 2, пульт оператора 3, пульт преподавателя 4 модель ускоренного процесса 5, второй блок приборов 6, блок анализа 7, блок ограничения управляющих сигналов 8, блок приоритета изображений 9, командный блок 10, блок представления информации 11, блок индикации 12, цифровой индикатор 13 и блок подсветки 14.

Устройство работает следующим образом.

Модель объекта 1 представляет собой упрощенную модель технологического процесса, набираемую из типовых элементов с помощью наборного поля.

Модель 1 содержит мнемосхему изучаемого объекта, выполненную мозаичной для облегчения компоновки различных изображений технологических схем с помощью стандартных деталей, а также перекомпэновки при изменении технологии.

В модели объекта 1 заложены следующие режимы: пуск и остановка процесса, нормальный режим и различные аварийные режимы .

Блэк приборов 2 регистрирует значения температуры, давления, расходов реагентов, уровни и другие параметры, характеризующие ход технологического процесса, а также за счет световой и цветовой индикации — отклонения параметров и нарушения в ходе технологического процесса.

Модель ускоренного процесса 5 |.редставляет собой по структуре аналог Модели объекта 1 и отличается от нее значениями постоянных времени звеньев обьекта и узлов, имитирующих запаздывания. Передаточные функции звеньев модели 5 упрощены по сравнению с передаточными функциями модели 1.

Сигналы с пульта оператора 3 поступают на модель 5 непосредственно, а на модель 1 через блок ограничения управляющих сигналов 8. Оператор, изменяя значения выходных сигналов пульта оператора 3, воздействует на режимы работы моделей 1 и 5. Сигналы с выхода модели 5 в соответствии с измеряемыми параметрами поступают на второй блок приборов 6. Изменение указанных сигналов регистрируется другим цветом. При этом оператор непрерывно может наблюдать изменение выходных параметров с опережением, оценивать динамическую и статическую погрешность регулирования до окончания переходного процесса в реальном масштабе времени. Немаловажную роль играет выполнение условий безопасности ведения процесса при оценке оператором динамики регулирования по перекрестным многосвязанным каналам и своевременная корректировка регулирующих воздействий.

Сигналы с выхода модели прэцесса 1, пульта оператора 3 и модели ускореннонэ процес"а 5 поступают на блок анализа 7, где входные, текущие и выходные параметры оцениваются с точки зрения безопасности ведения процесса. Каждый параметр в блоке 7 суммируется с его производной по времени и, если значение алгебраической суммы превышает заданное граничное значение, то сигнал с выхода блока 7 поступает на вход блока

8 и соответствующая команда с пульта оператора 3, приводящая к нарушению режима, ограничивается допустимыми значениями, При этом, т. к. блэк 8 ограничивает команды только на модель 1, режим работы мэдели 5 изменяется в соответствии с командами, и оператор наблюдает на блоке приборов 6 изменение режима, которое наступает вследствие подачи команды. Ограничение на команды может поступить сигналом с пульта преподавателя 4.

При отклонении любого из входных, текущих или выходных пареметров модели 1 за допустимые пределы блок 11 демонстрирует оператору соответствуюшее детализированное изображение отдельного участка мнемосхемы процесса, т. е. то изображение, которое необходимо опера тору для оперативного анализа возникшей ситуации и на котором показаны контуры регулирования всех отклонившихся параметров. Это осуществляется с помощью блока 9 и блока 1О.

Блок 11 представляет собой щитовой прибор, в окне которого перематывается с помощью мотора полупрозрачная лента с изображениями мнемосхемы.

Командный блок 10 при постушищии соответствующего сигнала с блэка приоритета изображений 9 осуществляет ваз10

54

5 действие на блок представления 11 для установки соответствующего изображения, Блок 9 осуществляет анализ сигналов, поступающих с блока 7 и определяют номер того изображения, на котором будут показаны все отклонившиеся параметры и все контуры регулирования, необходимые для устранения нарушения.

Блок подсветки 14 в зависимости от вида нарушения хода процесса и типа параметра высвечивает различные скрытые фрагменты изображения, не видимые без включения узла. В зависимости or степени разладки процесса фрагменты высвечиваются в различных цветах. Фрагменты являются дальнейшей детализацией мнемосхемы, необходимой оператору для уточнения причин нарушения и способов его ликвидации, Одновременно оператор на поле изображения блока 11 видит цифровое значение оонэвного параметра, характеризующего режим работы технологического агрегата, индицируемое совмещенным с изображением цифровым индикатором 13.

При ограничении одной из команд сигнал, поступающий из блока 8 на блок индикации 12, высвечивает на поле изображения блока ll надпись, поясняющую оператору причину ограничения команды.

Совокупность рассмотренных блоков позволяет осуществить сенсорную концентрацию информации, необходимой операто-= ру при анализе режима, имитирующего стрессовые ситуации.

Стрессовые ситуации могут возникнуть как при неточном управлении процессом оператором, так и при поступлении возмущающих сигналов в модели 1 и 5 с пульта преподавателя 4.

Предлагаемое устройство позволяет повысить качество подготовки операторов, сокращает время обучения за счет комплексного отображения информации, совмещает процесс приобретения профессиональных навыков с процессом обучения навыкам гарантированного безопаснэгэ технолэгическэго режима, чтэ значительно расширяет функциональные возможности устройства.

Формула изобретения

Устройство для пэпгэтэвки операторов системы управления технологическим прс цессом содержащее модель объекта, под-" ключенную к первэму блэку приборов, пульт оператора,сэепиненный с блэкэм анализа,кэ— тэрый подключен к модели объекта, цифрэ— вому индикатору и блоку пэдсветки. команд ный блок, блэк представления информации, блок индикации, пульт преподавателя, соединенный с моде -,ью объекта, и второй блок приборов, о т л и ч а ю ш е е с я тем, чтэ, с целью расширения функциональ-.— ных возможностей устройства, оно содер-жит модель ускоренного процесса, блок эграничения управляющих сигналов и блок приоритета изображений, пэдключе ный к командному блоку и блоку анализа, со--единеннэму с первым входэм блэка огра=ничения управляющих сигналов, в эрой вхс, котэрогэ подключен к выходу пульта опе-ратора, выход -= к модели объекта и " блоку индикации, третий вход -= к пульту препэдавателя,, сэединеннэму с первым входом модели ускоренного процесса, втэ рой вход кэторэй подключен к пульту эпе ратэра, а выход — кэ второму блэку приборов и к блоку анализа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Ралль В. Ф. и др. " Тренажеры и имитаторы ВМФ". М., Воениздат, 1969, стр. 36, рис. 7.

2. Патент США № 3146533,. нац. кл

35-1О, 1974 г.

542228

Составитель A. Карлов

Редактор Л„Утехина Техред A. Демьянова Корректор H. Ковалева

Заказ 5988/32 Тираж 575 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

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