Тренажер оператора систем управления Советский патент 1990 года по МПК G09B9/00 

ел

со о

Јъ

to

О

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к технический средствам обучения, и может быть использовано при подготовке операторов систем управлении.

Цель изобретения - повышение дидактических возможностей тренажера.

На фиг.1 показана структурная схема тренажера; на фиг.2 - 6 - алгоритмы работы блока моделирования реальных процессов.

Тренажер содержит пульт оператора (не показан), содержащий блок 1 ввода начальных условий и блок 2 задания .управляемых поэдействий, блок 3 предъявления информации, блок 4 моделирования реальных процессов, первый

5и второй 6 блоки задания нормативов, входящие в состав пульта оператора, блок 7 оценок, третий блок 8 задания нормативов, первый триггер 9, с первого по третий блоки 10 - 12 компараторов, первый 13 и второй 14 элементы И, регистр 15, третий элемент И 16, первый формирователь 17 импульсов, 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 цель управления. Применительно к сталеплавильному переделу, например кислородно-конвертерному процессу, целью управления является получение стали с требуемым химсоставом и температурой металла в заданное время. Предварительно с помощью блока 1 ввода началных условий в блок 4 моделировании реальных процессов вводятся необходимые исходные данные (нач шьпый хим состав металла - содержание углерода серы, фосфора, температура металла), затем производится уставка нормативов. Так, в блоке 8 задаются ограничения на текущие значения технологических параметров (содержание Fed в шлаке, температура охлаждающей вод и др.), которые могут превышаться в ходе процесса над заданными; в блоке

6- ограничения на итоговые комплексные оценки (стоимость затраченных материалов, интегральная оценка отклонений от графиков нагрева.и обезуглероживания металла и т.д„); в блоке 5

10

15

25

364264

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 кислородной фурмы. Затем нажатием кнопки 2Q 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 устанавлива

0

5

0

0

5

ется 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 эко- ном гческих оценок и ввод текущих результатов на блок 3 предъявления информации и блоки 10 - 12 компараторов.

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 перевести его из исходного состояния в ко- не.чное, определяемое целью управления В течение цикла моделирования блоком 12 компараторов осуществляется непрерывное сравнение текущих значений 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 сигнал с соответствующей схемы сравнени блока 12 компараторов в виде О поступает на один из входов элемента И 13, в результате чего на его выходе формируется нулевой уровень напряжения, устанавливающий триггер 22 и, соответственно, элемент И 14 в нулевое состояние. В ходе цикла МОДРжирования сигналы об итоговых комплексных оценках, рассчитываемые блоком 7 оценок, а также сигналы о химсоставе температуре металла, длительности плавки, поступающие на входы блоков 10 и И компараторов, сравниваются с нормативными их значениями, заданными блоками 5 и 6 соответственно. По завершении цикла моделирования обучаемый нажимав 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, был превышен, то на выхбде соответствующего из них появляется ну0

0

левой уровень напряжения и на выходе элемента И 14 также формируется О. 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 цик5 ла, 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 вхо5 дов элемента И 16), последний формирует на своем выходе единичный уровень, который.в виде бита информации записывается в счетчик 18 и одновременно 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 в реме- ни 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, по5 ка 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 дальнейс шем рассмотренный цикл может повто ряться. Количество циклов зависит от принятого числа вариантов масштаба времени, определяемого, в частности, особенностями технологического объек0

5

0

0

та управления, задачами обучения и т.д.

По окончании обучения с помощью кнопки Сброс (не показана) блока 20 управления счетчик 18 обнуляется и устройство приходит в исходное состояние.

Таким образом, по сравнению с прототипом введение дополнительных бло- ков и использование устройства позволяет обеспечить адаптацию его к результатам деятельности обучаемого с точки зрения скорости принятия и реализации решений. Это дает возмож- ность ускоренного формирования прочных навыков, обеспечивающих надежную работу оператора в напряженных условиях дефицита времени. Формула изобретения

Тренажер оператора систем управления, содержащий блок предъявления информации, блок оценок, блок моделирования реальных процессов, пульт 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 ин- формационных входов блока моделирования реальных процессов, третья группа информационных входов которого соединена с информационными входами блока предъявления информации, отличающийся тем, что, с целью расширения дидактических возможностей 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, S- вход которого соединен с первым выходом блока управления и с входом пуска блока моделирования реальных процессов, третья группа выходов пульта оператора соединена с вторыми входами первого блока компараторов, выходы которого соединены с первыми входами первого элемента И, второй вход которого соединен с выходом второго триггера, R-вход которого соединен с выходом второго элемента И, группа входов которого соединена с выходами второго блока компараторов, первые входы которого соединены с второй группой выходов блрка моделирования реальных процессов, четвертая группа выходов пульта оператора соединена с первыми входами третьего блока компараторов, а пятая группа выходов пульта оператора соединена с вторыми входами второго блока компараторов, выходы блока оценок соединены с вторыми входами третьего блока компараторов, выходы которого соединены с третьими входами первого элемента И, выход которого соединен с информационным входом регистра, вход обнуления которого соединен с выходом первого формирователя импульсов, вход которого соединен с выходом третьего элемента И, входы которого соединены с выходами регистра, вход сдвига которого соединен с выходом второго, формирователя импульсов, вход которого соединен с вторым выходом блока управления, третий выход которого соединен с входом третьего формирователя импульсов, выход которого соединен с R-входом первого триггера и с S-входом второго триггера, четвертый выход блока управления соединен с входом обнуления счетчика, счетный вход которого соединен с выходом третьего элемента И, выходы блока предъявления информации соединены с четвертыми информационными входами блока моделирования реальных процессов.

С

JJycK

Начало

}

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к техническим средствам обучения. Цель изобретения - повышение дидактических возможностей тренажера за счет обеспечения возможности поэтапного изменения масштаба времени моделирования технологического процесса в зависимости от текущих результатов обучения. Тренажер содержит блоки 10, 11, 12 компараторов, элементы И 13, 14, 16, регистр 15, счетчик 18, блок 20 управления, формирователи 17, 19, 21 импульсов, триггеры 9, 22, блок 4 моделирования реальных процессов, блок 3 предъявления информации, пульт оператора, содержащий блоки ввода начальных условий 1, задания управляющих воздействий 3, задания нормативов 5, 6, 8. 6 ил.

/Вбод начальных услодии

1

/7/7 Вбода кода

масштаба

Миделирооания

66ода

управляющих

Воздействий

I

П/п модел технологически- го процесса

I

/7/7 расчета экономических оценок

I

щпреализации

масштаба

моделирования

I

щп быоада

текущих

результатой

I

Запрос признака останова

Нет

( Конец 3

Фиг. 2.

Запрос информации от задатки MOD faoxa Ј3fffo нияуправляющих 6& t

Выдача информации но блоки 10, /У, // компара- тороб и 6 блок 3

Анализ состояния триггера 9

ГВход бподпроврсОЬ

НУ

Запрос из памяти кооа (к) масштаба моделирования

Анализ значения кода масштаба моделиробания

Загрузить о счетчик число

т.

Вместо из содержимого счетчика единицу

Нет

содержит

метчика рабно v -ЭмицеЯ

(Еыход изподпро2ра м-

(бход 6 подпрограмму)

i

Записать о буферный регистр кодмасшта- да моделирования

I

Переслать о ячейку памяти код масш/яа- SQ моде/шро&амя

Ь1ход из подпрограмм) Фи&.4

Нет

Да

Вычесть из содержимого сиетиика единицу

Нет

Да

Фиг.З

i

о б ко ро

I

(вход д подпрограмму)

1тек-лГ

й

Расчет стоимости

затраченного кислороаа

I

Расчет суммарного расхода сыпучих материалов

I

Расчет стоимости затраченных сыпмих материа/юо

Нет

i

Расчет общей, стоимости, материалоб на плабку

I

I

(jhixod из подпрограмм) (вШОд из подпрограммь)

Фиг. 5

)

Расчет суммарного расхода кислорода на продуоку

I

I

i

I

Фиг,6