Тренажер оператора систем управления

(51)5 С 09 В РЕГ еталлургическнй ин Орджоникидзе и Вс о-исследовательсионально-технич кии ин еского А.Ф.Сакун сится к автома ние ительнои технн ехническим сре твам Д С; ОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Сибирскииститут им. Сесоюзный научиститут професобразования(088.8)свидетельство ССС0 09 В 9/00, 1978ОПЕРАТОРА СИСТЕМ УП обучения, Цель изобретения - повышение дидактических возможностей тренажера за счет обеспечения возможности поэтапного изменения масштаба времени моделирования технологическогопроцесса в зависимости от текущихрезультатов обучения, Тренажер содержит блоки 10, 11, 12 компараторсв,элементы И 13, 14; 16,регистр 15,счетчик 18, блок 20 управления, формирователи 17, 1"., 21 импульсов,триггеры 9, 22, блок 4 моделирования реальных процессов, блек 3 предьявления информации, пульт оператора, содержащий блоки ввода начальных условий 1, задания управляющих воздействий 2, задания нормативов 5, 6, 8.6Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к техническим средствам обуче"ния, и может быть использовано приподготовке операторов систем управления.Цель изобретения - повышение дидактических возможностей тренажера.На фиг,1 показана структурная 10схема тренажера; на фиг.2 - 6 - алгоритмы работы блока моделированияреальных процессов,Тренажер содержит пульт оператора(не показан), содержащий блок 1 ввода начальных условий и блок 2 задания,управляемых воздействий, блок 3предъявления информации, блок 4 моделирования реальных процессов первый5 и второй 6 блоки задания нормативов, входящие в состав пульта оператора, блок 7 оценок, третий блок 8задания нормативов, первый триггер9, с первого по третий блоки 10 - 12компараторов, первый 13 и второй 14 25элементы И, регистр 15, третий элемент И 16, первый формирователь 17импульсов, счетчик 18, второй формирователь 19 импульсов, блок 20 управления, третий формирователь 21 импульсов и второй триггер 22.Тренажер оператора систем управления работает следующим образом.Перед началом тренировки обучаемому задается технологическая цельуправления, Применительно к сталепла 35вильному переделу, например кислородно-конвертерному процессу, целью управления является получение стали стребуемым химсоставом и температуройметалла в заданное время. Предварительно с помощью блока 1 ввода начальных условий в блок 4 моделированияреальных процессов вводятся необходимые исходные данные (начальный хим 45состав металла - содерканне углерода,серы, фосфора, температура металла),затем .производится уставка нормативов. Так, в блоке 8 задаются ограничения на текущие значения технологических параметров (содержание РеОв шлаке, температура охлаждающей водыи др.), которые могут превышаться входе процесса над заданными; в блоке6 - ограничения на итоговые комплекс 55ные 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 кислород" ной 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 его 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 блевой 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 записывается "1" или "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 од" новременно 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, 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 вконечное, определяемое целью управления. В течение цикла моделирования блоком 12 компараторов осуществляется непрерывное сравнение текущих зна 5 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 де формируется нулевой уровень напряжения, устанавливающий триггер 22 и соответственно, элемент И 14 в нулевое состояние. В ходе цикла моделирования сигналы об итоговых комплекс ных оценках, рассчитываемые блоком 7 оценок, а также сигналы о химсоставе, температуре металла, длительности плавки, поступающие на входы блоков 1 О 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 результате чего на его.выходах формируется два сигнала. Первый из них, сформированный в момент нажатия кнопки формирователя 19 импульсов, является синхронизирующим для регистра 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 - . 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, бь 1 л превышен, то на выходе соответствующего из них появляется ну 7 1536426 8та управления, задачами обучения ит,д,По окончании обучения с помощьюкнопки "Сброс" (не показана) блока2 О управления счетчик 18 обнуляется и устройство приходит в исходноесостояние,Таким образом, по сравнению с прототипом введение дополнительных блоков и использование устройства позволяет обеспечить адаптацию его крезультатам деятельности обучаемогос точки зрения скорости принятия ирЕализации решений. Это дает возмож"нОсть ускоренного формирования прочных навыков, обеспечивающих надеж"ную работу оператора в напряженныхусловиях дефицита времени.Формула изобретения 101520 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 входами 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 воэ" можностей тренажера, в него введены два блока компараторов, два триггера,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-. нен с выходом первого триггера, Явход которого соединен с первым выходом блока управления и с входомпуска блока моделирования реальныхпроцессов, третья группа выходов пульта оператора соединена с вторыми входами первого блока компараторов, выходы которого соединены с первымивходами первого элемента И, второйвход которого соединен с выходом второго триггера, К-вход которого соединен с выходом второго элемента И,группа входов которого соединена свыходами второго блока компараторов,первые входы которого соединены свторой группой выходов блока моделирования реальных процессов, четвертая группа выходов пульта операторасоединена с первыми входами третьегоблока компараторов, а пятая группавыходов пульта оператора соединена свторыми входами второго блока компараторов, выходы блока оценок соединены с вторыми входами третьегоблока компараторов, выходы которогосоединены с третьими входами первого элемента И, выход которого соединен с информационным входом регистра,вход обнуления которого соединен свыходом первого формирователя импульсов, вход которого соединен с выходом третьего элемента И, входы которого соединены с выходами регистра,вход сдвига которого соединен с выходом второга формирователя импульсов, вход которого соединен с вторымвыходом блока управления, третий выход которого соединен с входом третьего формирователя импульсов, выходкоторого соединен с К-входомпервоготриггера и с Б-входом второго триггера, четвертый выход блока управлениясоединен с входом обнуления счетчика, счетный вход которого соединенс выходом третьего элемента И, выходы блока предъявления информациисоединены с четвертыми информационными входами блока моделирования реальных процессов, 15364261536426 Составитель Г.Левинктор М.Петрова Техред М,Дидык Коррект ирня Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 10 аказ 111 Тираж НИИПИ Государственного ко 113035, Мо387 Подписноеитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС ква, Ж, Раушская наб., д. 4/5