Устройство для предупреждения аварийных ситуаций
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К А9ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советснии Соцмалмстмчесимк Республик (62) Дополнительное к авт. саид-ву (22)Заявлено 24.11.80 (22) 3007399/18-24 с присоединением заявки J4 (23) Приоритет Опубликовано 07.07.82. Бюллетень № 25 Дата опубликования описания 09.07.82 (5l)M. Кл. G08 В 21/00 9аудвретииай квмитет CCCP аа двлам иэобрвтвиий и отарыти22 (53) УДК654, . 9(088, 8) K Вабец B. n. Хорольский И Б Сироджа ССологуб и В. Q. Сидоренко .Ъ,. ., ю . с R,>v,j>> 4 -,- - „-; 1; 2 $ Ф. э ., Криворожский ордена Трудового Красного Знаме12и, :;: . 1 горно-рудный институт и Производственно-техническое= : - "!! 1!,". - . предприятие "Укрчерметавтоматика О (72) Авторы изобретения (7l ) Заявители (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ АВАРИЙН62Х С ИТУАЦИЙ Изобретение относится к автоматизированному управлению и контролю сложных технических объектов, а точнее к устройствам дпя осушествления централизованного автоматического контроля работоспособности в качестве функ5 ционирования сложных технических объектов, характеризуюшихся множеством параметров со сложными причинно-следственными связями, наличием случайных не контролируемых возмущений, большими потерями производства в случае возникновения аварийных ситуаций и при развитии их в аварии. Устройство может найти применение в диагностике, в системах автоматического контроля и отыскания неисправностей и может быть использовано на промышленных предприятиях в горнообогатительной, металлургической, химической lo и других отраслях промышленности. Известны устройства для предупреждения аварийных ситуаций, содержашие элементы предохранения от случайного 2 задевания органов в процессе работы илн содержащие инструкции оператору о том, на каком режиме можно вкпючать орган управления, а на каком нельзя 2 1), Однако оператору трудно опредепить режимы, опасные для переключения органа управления из-за сложной границы опасного режима. Наибопее близким к предлагаемому является устройство предупреждения аварийных ситуаций, содержашее датчики, последовательно соединенные орган управления, блокирукыий элемент и исполнительный механизм, последовательно соединеннке датчик прикосновения к органу управления, блок задержки и первый ключевой элемент и последовательно соединенные вычислитель опасного режима, второй ключевой элемент и индикатор опасного режима. В данном устройстве выход вычислителя опасного режима подключен к блокирующему эле. менту через первый ключевой элемент, выход датчика прикосновения к органу 9420 управления подключен к входу вычислителя опасного режима P2) . Недостаток известного устройства» низкие функциональные возможности усгройства, что вызвано отсутствием воаыожности быстрого вывода объекта из опасной зоны. Кроме того, известное устройство не обеспечивает надежного предупреждения аварийных ситуаций в сложных 10 технических объектах, характеризуккцих» ся напичием сложных причинно-следс т венных связей между параметрами, характеризующими ход ведения процесса, а также наличием рециклов между тех- 1 нологическими агрегатами. Недостатками известного устройства являются также невозможность без участия оператора принимать решения по выбору оперативных управляюших воздей- 20 сгвий в аварийных ситуациях и низкое качество управления в режиме нормальных и аномальных ситуаций. Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства, zs увеличение быстродействия и надежности ликвидации аварийных ситуаций и вывода объекта из аварийного режима и повышение качества управления во всем диапазоне технологических ситуаций. 30 Поставленная цель достигается тем, что в ус.гройство дпя предупреждения аварийных ситуаций, содержащее индикатор опасного режима, последовательно соединенные блок управления, блокирующий элемент и исполнительные механизмы, последовательно соединенные датчики, вычислитель опасного режима, первый выход которого через первый ключевой элемент подключен к блокируккцему элементу, а второй выход подктпочен к входу второго ключевого элемента, блок задержки, выход которого подключен к второму входу первого ключевого элемента, введены последовательно соедщенные 45 третий ключевой элемент, два блока клас-сификации ситуапий, коммутатор, блок па мяти, блок вычисления управляющих воздействий и второй блокирующий элемент, а также последовательно соединенные второй блок классификации ситуаций и блок аварийного отключения, причем входы третьего ключевого элемента соединены с выходами датчиков и вычислителя опасного режима, а выход соединен 55 с входом второго бпока классификации ситуаций, один выход которого подключен к входу блока аварийного отношения; друSB 4 гой выход которого соединен с входом ком мутатора, вход второго блокирующего элемента через второй ключевой элемент соединен с выходом бпока задержки, а выходы соединены с входами блока исполнительных механизмов и с первым входом блока задержки, к второму входу которого подключен выход блока управления, другие выходы которого соединены с входами вычислителя опасного режима, выход которюго соединен с входом ицдикатора опасного режима, а выходы датчиков соединены с входами блока управления и блока вычисления управляющих воздействий. ! На чертеже представлена функциональная схема устройства дпя предупреждения аварийных ситуаций. Устройство содержит датчики 1, вычислитель 2 опасного режима, блок 3 упраьпения, блокирующие элементы 4 и 5, исполнительные механизмы 6, индикатор 7опасного режима,,ключевые эле менты 8 — 10, блок 11 задержки, объект 12 контроля, бпоки 13 и 14 классификации ситуаций, коммутатор 15, блок 16 памяти, блок 17 вычисления управляюших воздействий, блок 18 аварийного отключения. Устрояство работает следуюицгм образом, Сигналы с датчиков 1 одновременно поступают в вычислйтель 2 опасного режима, блок 3 управления и блок 17 и элемент 10 контура вывода из аварийного режима. Все сигналы нормнруются, фитьтруются и усредняются по методу скользящего среднего. В начале работы по сигналу от блока 3 управления блок 11 задержки выдает сигнал повышенной амплитуды на юпочевой элемент 9, состоящий нз элемента И и триггера Шмидта, выходы которых объединены и являются общим выходом элемента 9. В этом случае блокирующий элемент 4 выключен и осуществляется реализацией управляющих воздействий исполнительных механизмов 6. Через время переходного процесса сигнал уменьшается в два раза из расчета, чтобы при наличия нормальных V ситуации суммарный сигнал от вычислителя 2 и блока ll, поступающий на элемент И элемента 9, был бы равен первоначальному сигналу от блока 11. Совместная работа элемента 8 и блока 11 происходит аналогично. А„(к-Ц(2) лд (к}(х ) А (К-1)(K)hA j(к)(х) А (к- )(к)чА Ос)(х } AИа Ь-и)()(}ЛА Ь)(Х) ! +1фсли Р О О,еслы Р О -,Есл Р5ЪО u() = 5 0420 Вектор параметров поступает в вы ииолитель 2 опасного режима, в котором производится распознавание производственной ситуации, т.е. отнесение текущей производительности ситуашщ к одной из трех ситуаций - нормальная, аномальная, аварийная щхжзводственная ситуации. В вычислителе опасного режима границы области технологических ситуаций mIHc I путем проеия логик р 10 и дикатных уравнений вида где А. (g) - предикат, описывающий производственную ситуацию состояния технологической линки в момент времени К; — номер текущей производственной ситуации; уд — количество распознаваемых ситуаций. 25 (аждый предикат А. (к) (Х) описыва- ет область внутри гиперсферы радиуса 1, которая определяется по выражению 4I=P )B)- (фи„,-x,„>)j .3, М „ где Р и 5, р-я и 5-Я вЂ” координаты соответствующих векторов; 4 — булева переменная, соответствующая каждой гиперсфере, . описывающей границы образов; 35 5И Gp,, - в М -мерном пространстве производственных ситуаций; — номер щюиэводственной ситуаIKHH» фи»и )(е (х -х»@)»1. й) РЯ Определение щжнадлежности вектора X к одной из производственных ситуаций, т.е. )(Aj, осуществляется путем определения номера,. в котором исти- 5 нен предикат Предикат р Я) истинен, когда )(f g cîîòâeòñòâeHHî будут истинными предикаты P (g) и Р Я), если вектор будет прйнадлежать областям 5Am нли дВ. В соответствии с этим вычислитель 2 опасного режима вырабатывает управляющий сигнал 88 6 При нормальном режиме работы поло жительный сигнал поступает на ключевои элемент 8, разрешая отработку управляккцих воздействий от блока 3 управления исполнительными механизмами 6. В этом случае индикатор 7 опасного режима, блокирующий элемент 4 и контур вывода из аварийного режима отключены R блокирующий элемент 5 включен. В блоке 3 управления производится класси вкация нормальных технологических ситуаций по правилам (1) и (2), т.е. область нормальных технологических ситуаций разбивается на подобласти Ян 5на 5НЪ в соответствие с принятой целевой функцией управления, определяется принадлежность текущей ситуации и,) к одной из подобластей BIIq бнг., 5И и производится выработка управляющих воздействий, необходимых для вывода процесса в оптимальную область — область максимума функции управпения. В режиме оптимального управления для уточнения границ, раэделякацих области технологических ситуаций и величин управляющих воздействий, используются обучающиеся алгоритмы методастохасти ческой аппроксимации, позволяющие устранить неопределенность, вызванную квазистационврностью технологического процесса и малым количеством IIIIфармации, на основе которой нужно принимать решение по управлению. Если режим работы является опасным для переключения исполнительных механизмов, с выхода вычислителя 2 поступает сигнал пониженной амплитуды (логический 0 илн 1 ) и ключевой элемент закрывается, включал блокирующий элемент 4. В этом случае сигнал поступает на индикатор 7 опасного режима и ключевой элемент 10 контура вывода из аварийного режима и через ключевой элемент 8 и блокнруюший элемент 5, который пропускает сигналы немедленного регулирования на возникшую опасную ситуацию от блоков 17 и 18. В элементе 10 в зависимости от величины сигна.ла осуществляется выбор соответствующих блоков 13 нлн 14, в которых аналогично вышеуказанному осуществляется выработка управляющих воздействий по выводу объекта в режиме нормальной эксплуатации, или значительно заранее определенного снижения нагрузки или немедленного полного снятия нагрузки и отключения технологических агрегатов. 942085 В случае отсутствия аварийных ситуаций, но наличия аномальных ситуаций, включается блок 13, в котором происходит классификация аномальных ситуаций. Коммутатор 15 подключает к блоку вычисления управляющих воздействий соответствующие ячейки памяти блока 16 памяти. Блок 17 осуществляет жесткую программу наискорейшего вывода объекта в область нормальных режимов путем опреде ления рассогласования между заданными значениями параметров от блока 16 памяти и значениям сигналов от датчиков 1. 15 В случае наличия аварийных ситуаций сигнал от блока 16 памяти поступает иа блок 14, где производится проверка на наличие аварии. Если авария есть, сигнал с блока 14 поступает на 20 блок 18 аварийного отключения. Если аварии нет, то сигнал с блока 14 поступает на коммутатор 15 и далее работа составных частей контура вывода осуществляется аналогично работе при аномальных ситуациях. Дифференциальная диагностика ситуации на аномальные и аварийные производится по величинам отклонений параметров от нормали и скорости изменения ЗО этих параметров во времени. По выходам 19 — 23, осуществляется режим обучения блока 3, вычислителя 2, блоков 14, 13 и 16 прн предварительном обучении. Сигнал с блока 17 через блокирующий элемент 5 поступает на блок 11 задержки, который через время, величина которого определяется временем окончания переходного процесса в систе- 40 ме, подается сигнал на запиранне элемента 8 и открывание элемента 9, приводя систему в исходное положение. Если режим не вьпцел иэ области аномальных ситуаций, то на выходе вычислителя,ц 2 опасного режима сохраняется сигнал наличия опасности и продолжает осущест.вляться режим вывода из области аномальных ситуаций. Применение предлагаемого устройства позволяет уменьшить вероятность возникновения аварийньи ситуаций и снизить потери от работы объекта в режиме аномальных ситуаций, повысить быстродействие вывода объекта иэ опасного режима и повысить качество управлений сложными производственными процессами во всем диапазоне технологических ситуаций. Формула изобретения Устройство для предупреждения аварийных ситуаций, содержащее индикатор опасного режима, последовательно соединенные блок -управления, блокирующий элемент и исполнительные механизмы, последовательно соединенные датчики, вычислитель опасного режима, первый выход которого через первый ключевой элемент подключен к блокирующему элементу, а второй выход подключен к входу второго ключевого элемента, блок задержки, выход которого подключен к второму входу первого ключевого элемента, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и увеличения быстродействия устройства, в него введены третий ктпочевой элемент, два блока классификации ситуаций, коммутатор, блок памяти, блок вычисления управляющих воздействий и второй блокирующий элемент, и блок аварийного отключения, входы третьего ключевого элемента соединены с выходами датчиков и вычислителя опасного режима, а выход соединен с входом второго блока классификации ситуаций, один выход которого подключен к входу блока аварийного отношения, другой выход к входу коммутатора, вход второго блокирующего элемента через второй ключевой элемент соединен с выходом блока задержки, а выходы соединены с входами блока исполнительных механизмов и с первым входом блока задержки, к второму входу которого подключен выход блока управления, другие выходы которого соединены с входами вычислителя опасного режима, выход которого соединен с входом индикатора опасного режима, а выходы датчиков соединены с входами блока управления и бпока вычисления управляющих воздействий. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Введение в эргономику. Под. ред. В П. Зинченко, М„Сов. радио, 1974, с. 185. 2. Авторское свидетельство СССР No. 638998, кл. 008 В 21/00, 1977 (прототип). 0420М Составитель Л. Линжкий Редактор А. Мотыль Техред К.Мыцьо Корректор М. Пожо Заказ 4847/43 Тираж 642 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж.-35, Раушская наб., д, 4/5 Филиал ППП Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4
