Тренажер оператора систем управления технологическими процессами

ОЮЭ СОВЕТСКИХОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 19) (1 09 В 9/ САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ А 8- 2 и первоото-второго нноа 7, вхопульди 13,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ(71) Сибирский ордена ТрудовогоКрасного Знамени металлургическийинститут им, Серго Орджоникидзе(54) ТРЕНАЖЕР ОПЕРАТОРА СИСТЕМУПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОПЕССАМИ(57) Изобретение позволяет повысить качество обучения, Пульт 14 преподавателя соединен первым выходом свходом пульта 5 обучаемого и с первым входом ключа 7, подключенного выходом к входу ограничителя 8 сигналов. Блок 15 задания возмущений связан входом с вторым выходом та 14, третий выход которого сое нен с входами блоков запоминания 1, возмущений 2, заданий 3 и выходных сигналов 4. Четвертый выход .пульта 14 соединен с первыми выходами дополнительного ключа 17го переключателя 19, выход крого связан с первым входомпереключателя 21, соединенного свыходами блока 20 отображения информации, который подключен вторымвходом к выходу блока 1. Выходыблоков 1, 15 и 4 соединены с первыми выходами блоков 6,9,13 сравненияи соответственно с вторым, третьими четвертым входами переключателя 2соединенного пятым входом с входомпульта 5, выход которого соединен сшестым входом переключателя 21 ивторым входом блока 9, подключего выходом к второму входу ключВыход блока 15 связан с вторымдом переключателя 19 и входомблока 9, соединенного выходом свторым входом ключа 17, которьпчерез масштабирующий блок 18 соединен с первым входом сумматора 12,второй вход которого связан с выходом блока 11 задержки, а выходподключен к второму входу блокасоединенного выходом с седьмымвходом переключателя 21, Выход ограйичителя 8 соединен с первым входом бпока 16, выход которого через интегратор 10 связан с входом блока 11 и вторым входом блока 16 1208571сравнения, Третий выход переключателя 19 соединен с первым входом блока 9. 1 илИзобретение относится к тренажерам операторов систем управпения.Цель изобретения - повышение качества обучения.На чертеже изображена блок-схема тренажера оператора систем управления технологическими процессами,Тренажер оператора содержит блоки запоминания натурных управлений 1, возмущений 2, заданий 3 на выходы процесса, выходных сигналов 4, пульт 5 обучаемого, блок 6 сравнения, первый ключ 7, ограничитель 8 сигнала, блок 9 сравнения, интегратор 10, блок 11 задержки, сумматор 12, блок 13 сравнения, пульт 14 преподавателя, блок 15 задания возмущений, блок 16 сравнения, дополнительный ключ 17, масштабирующий блок 18, первый переключатель 19, блок 20 отображения информации, второй переключатель 21.Блоки 1-4 запоминания реализованы с помощью многодорожечного магнитофона, блок 15 задания возмущений - с помощью однодорожечного магнитофона, Пульт 14 преподавателя содержит трехпозиционный переключатель для управления блоками 1-4 запоминания, трехпозиционный переключатель для управления блоком 15 задания возмущений, двухпозиционный переключатель режима обучения и двухпозиционный переключатель выбора вида возмущений, Пульт 5 обучаемого содержит дистанционный ручной эадатчик управляющего воздействия и световое табло индикации режима обучения. Первый переключатель 19 содержит замыкающий ключ, размыкающий ключ и сумматор, входы которого соединены с выходами ключей, а выход является выходом переключателя, Первый вход переключателя соединен с входом замыкающего ключа, второй - с выходом размыкаюшего ключа, управляющий вход переключателя с управляющими входами ключей, Второй переключатель 21 содержит три замыкающих ключа три размыкающих ключа и три сумматора, выходы которых подключены к выходам второго переключателя,Блок 20 отображений информации представлен многоканальным самопишущим прибором или графическим терминалом, Ограничитель 8 сигнала реализован с помощью усилителя в режиме насышения,В предлагаемом тренажере имитируется система управления доменной плавкой, в частности система управления тепловым состоянием горна доменной печи и расходом кокса. За показатель теплового состоянияпринято содержание кремния в чугуневыходная переменная), Управляющимивоздействиями являются изменениярасхода кокса в подачу, возмущениями - влажность кокса и содержаниев нем золы. Заданием является определенное значение содержания. кремния в чугуне, например 0,77,Натурные возмущения представляютсобой зарегистрированные на действующей доменной печи данные о влажности кокса и его зольности. Задаваемые возмущения представляютсобой видоизмененные с учетом задач обучения) те же данные, Например, к натурным данным о влажностикекса подмешиваются импульсныепомехи большой амплитуды в виде"выбросов" для имитации грубых ошибок контроля,В блие 20 тренажера отображается информация о параметрах плавки в виде графиков, образованных последовательностью точек, Для каждого параметра печатается свой граФик. При этом форма представленияЭ 5 40 45 50 55 информации не меняется при изменении режимов обучения,В режиме пассивного обучения в блоке 20 отображения информации печатаются графики натурных значений содержания кремния в чугуне, расхода кокса, влажности и зольности кокса, а также натурный заданный уровень кремния,В режиме активного обучения,приположении переключателя на пульте 14преподавателя "натурные возмущения" вблоке 20 отображения информации печатаются графики натурных (Ч) значений возмущений - влажности изольности кокса, натурного заданияна содержание кремния в чугуне,графики модельных (Ч ) управляющихМвоздействий расходом кокса, которые вырабатываются обучаемым и полученньп в результате моделирования график значений содержания кремния в чугуне (У ), а также для сравмнения - график натурных значений. содержания кремния в чугуне (У),В режиме активного обучения, приположении переключателя вида возмущений на пульте 14 преподавателязаданные возмущения", в блоке, 20отображения информации печатаютсяграфик натурного задания на содержание кремния и в чугуне, графикизаданных возмущений (У ) о влажности кокса и его зольности, отли- .чающиеся от натурных возмущения (4),мграфики модельных (Ч ) управляющихвоздействий расходом кокса, выработанных обучаемым,и полученный в ходе моделирования график значений содержания кремния в чугуне (У ), Крометого, регистрируется график натурных значений содержания кремния вчугуне (У),Таким образом, можно считать, чтов предлагаемом тренажере оператора имеется три режима представления информации - по числу режимов обучения: пассивное обучение, активное обучение принатурных возмущениях, активное обучение при заданных возмущениях.Обучаемому представляется скорректированньп на величину выходнойсигнал У натурного объекта, в данном случае - содержания кремния вмчугуне, Этот сигнал 7 = У -ьУявляется реакцией моделируемойсистемы на управляющие воздействияобучаемого и на изменение заданных 5 10 15 20 25 30 возмущений относительно их натурных значений, Другими словами, корректировка натурного выходного сигнала показывает, что было бы на доменной печи, если управляющие воздействия изменяются на величину (Ч - Ч ) а возмущения - на величиМмну (И - М ), где Ч и Ч - соответственно натурные управления и управ ления обучаемого; И и Уф- натурные и заданные возмущения,Действия обучаемого при изменении мУ определяются характером этого изменения и технологическими инструкциями по ведению доменной плавки.Действия преподавателя при работе с предлагаемым тренажером (как технической системой) заключаются в выборе режима обучения с помощью переключателя режима работы на пульте 14 и вида возмущений с помощью переключателя вида возмущения на пульте 14, а также в установке начала натурного участка данных с помощью трехпозиционного переключателя на пульте 14, Действий обучаемого в режиме пассивного обучения заключаются в наблюдении за графиками данных на блоке 20 отображения информации, а в режиме активного обучения - минипуляции задатчиком управляющего воздействия на пульте 5 обучаемого. Обучение с использованием тренажера осуществляется в двух режимах, В первом режиме (режиме пассив" ного обучения) обучаемому представляют характерные производст-: венные (натурные)ситуации с соответствующими натурными управляющими решениями. Информация о производственных ситуациях заранее записывается в блоки запоминания натурных управлений 1, возмущений 2, заданий 3 на выходы процесса и выходных сигналов 4, В этом случае преподаватель на пульте 14 ставит переключатель режима работы в положение "Пассивное обучение" и на пульте 4 обучаемого высвечивается соответствующее табло, при этом ключ 7 размыкается, чтобы сигнал не поступал в схему моделирования процесса, а переключатель 21 соединяет со своими выходами второй, четвертый и пятый входы. Преподаватель с помощью трехпозиционного переключателя управления блоками запоминания на пульте 14 преподавателя задает требуемую про1208571 8 7емым) управляющие воздействия;К - коэффициент пересчетаприращений возмущений в приращения выходов;.реключатели и дополнительньп ключ,при этом третий выход пульта преС,Алексанов Корректор Е.Сирохман кеш Заказ 291/59 Тираж 456 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Ыи И (Г) - натурные и задаваемыевозмущения.Сигнал о йУ вычитается в блоке 13 сравнения иэ выходного сигнала блока 4 запоминания натурных выходов У процесса. В результате полум чается сигнал о модельном выходе У процесса, который соответствует упм равляющим воздействиям Ч обучаемого. На блок 20 отображения информации поступают через переключатель 21мсигналы 7 (с выхода пульта 5 обучаемого), У (с выхода четвертого бломка 13 сравнения), о У ( с выхода блока 4 запоминания натурных выходов процесса), У или 11 (в зависимости от выбранного режима с выхода переключателя 19). На блок 20 отображения информации поступает также выходной сигнал блока 3 запоминания заданий на выходы процесса, Таким образом, в блоке 20 отображается весь режим управления обучаемого и для сравнения натурные выходы процесса,Формула изобретения Тренажер оператора систем управления технологическими процессами, содержащий пульт преподавателя, соединенный первым выходом с входом пульта обучаемого и первым входом ключа, подключенного выходом к входу ограничителя сигнала, блок задания возмущений, связанный входом с вторым выходом пульта преподавателя, и блок отображения информации, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повьппения качества обучения, в него введены блоки запоминания натурных управлений, возмущений, заданий и выходных сигналов, блоки сравнения, интегратор, сумматор, блок задержки, масштабирующий блок, пеСоставительРедактор А,Ревин Техред Л,Ми 5 О 15 20 25 30 35 40 45 подавателя соединен с входами блоков запоминания натурных управлений, возмущений, заданий и выходных сигналов, четвертый выходпульта преподавателя соединен спервыми входами дополнительногоключа и первого переключателя,выход которого связан с первым входом второго переключателя, соединенногс выходами с первыми входамиблока отображения информации, подключенного вторым входом к выходублока запоминания натурных заданий,выходы блоков запоминания натурных управлений, возмущений и выходных сигналов соединены с первыми входами первого, второго и третьего блоков сравнения и, соответственно, с вторьп, третьим ичетвертым входами второго переключателя, соединенного пятым входомс входом пульта обучаемого, выходкоторого соединен с шестым входомвторого переключателя и вторым входом первого блока сравнения, подключенного выходом к второму входу ключа, выход блока задания возмущенийсвязан с вторым входом первого переключателя и вторым входом второгоблока сравнения, соединенного выходом с вторым входом дополнительного ключа, который выходом черезмасштабирующий блок соединен спервым входом сумматора, второйвход которого связан с выходом блока задержки, а выход подключен квторому входу третьего блока сравнения, соединенного выходом с седьмым входом второго переключателя,выход ограничителя сигналов соединен с первым входом четвертого блока сравнения, выход которого черезинтегратор связан со входом блоказадержки и вторым входом четвертогоблока сравнения, причем третий входпервого переключателя соединен спервым входом второго блока сравнения,