Устройство для предупреждения аварийных ситуаций

Устройство для предупреждения аварийных ситуаций

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

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