Рис. 7.14. Концептуальная модель

Деятельности оператора, ставящего диагноз тоу

В основу автоматического уст­ройства диагностики может быть положена концептуальная модель деятельности оператора (рис. 7.14), ставящего диагноз состояния объ­екта управления. Концентричес­кие окружности, расположенные по степени важности событий, оз­начают подмножества признаков , характеризующих то или иное состояние.

Так, обнаружив повышение температуры подшипника враща­ющегося механизма, оператор устанавливает причину этого собы­тия, выявляя факт отсутствия или наличия других событий, мо­гущих быть первопричиной наблюдаемого основного события. С этой целью оператор проверяет работу системы охлаждения под­шипников вначале по ряду прямых, а затем косвенных признаков (включена или отключена система охлаждения, обеспечивается или нет должный расход охлаждающей среды, есть или нет утечки в системе охлаждения и т. п.), далее выявляет внешние факторы, влияющие на повышение температуры, и т. д.

Запрашивая информацию из отдельных контролируемых точек объекта, оператор "продвигается" по той или иной ветви причин­но-следственного графа от центра (исходного события) к перифе­рии (подмножеству возможных признаков). Отвергая (0) или при­нимая (1) тот или иной признак (гипотезу), оператор "подходит" к исходному событию и устанавливает диагноз.

На основе подобных моделей могут быть синтезированы логи­ческие устройства диагностики или же составлены алгоритмичес­кие программы для УВМ, ставящей диагноз в особо сложных ситу­ациях целенаправленным перебором возможных причин того или иного события. Таким образом, в работе оператора найдут приме­нение способы его общения с ЭВМ в форме диалога. При этом машине задают вопросы и получают от нее ответы, высвеченные на языке обмена информацией (общения) между человеком-операто­ром и системой управления [3, 4].

Диалог осуществляют с помощью трех информационных полей-экранов. На первом — изображают мнемосхему участка, на вто­ром — графики параметров (в статике или динамике), на треть­ем — текст. Органы управления диалогом располагают на пульте ввода реплик и двоичных команд типа "да" и "нет". Клавиатуру на пульте снабжают буквенной индикацией языковых операторов (измерить, определить, переключить, проверить, остановить и т.п.) и этапов диалога (наблюдение, прогноз, диагноз и т.п.).

Одной из форм отображения ситуации на ТОУ в процессе ди­агноза, служит причинно-следственный граф неполадок, вызыва­емый на экран ЭЛТ оператором. Процесс диагноза состоит в по­этапном редактировании этого графа на пути к установлению при­чины неполадки с целью ее устранения. Недостающую информа­цию, требуемую в процессе редактирования граф, выполняет об­ходчик оборудования.

Вид графа для приведенного примера выявления причины роста температуры подшипников показан на рис. 7.15. Расщепление гра­фа на возможные причины прекращают после установления ис­тинной причины, которую характеризует четкое и однозначное указание источника отклонения параметра или режима работы от заданного. В реальных условиях для того, чтобы оценить ситуа­цию или принять решение, опытный оператор может отказаться от полной и заранее составленной процедуры установления непо­ладки. Он может сразу обращаться к конечным ветвям графа в случае, если ситуация многократно повторяется.

Процесс диагноза технического состояния ТОУ всегда осущест­вляют с целью принятия решения о его дальнейшем активном ис­пользовании. Процедуру процесса диагноза и принятия решения по управлению объектом можно положить в основу алгоритма функционирования диагностической системы управления (ДСУ). Функции такой системы сводят к обычным операциям дистанци­онных (в случае работы ДСУ в режиме советчика) или автомати­ческих воздействий по отключению неисправного или включению резервного оборудования, по перестройке структуры объекта и т. п. Во всех случаях по результатам диагноза принимают и осуществ­ляют определенные решения по управлению объектом. Это соответствует организации автоматизированной системы управления технологическим процессом, содержащей в себе ДСУ как состав­ную часть [9].

Рис. 7.16. Техническая реализация ДСУ

ОД — объект диагноза; СД — средства диагноза (датчики предельных отклонений технологических параметров, конечных положений регулирующих или запорных органов, состояния оборудования, устрой­ства записи и регистрации информацион­ных сигналов); УУ — управляющее уст­ройство (индивидуальное устройство логи­ческого управления или отдельный контур в УВК, действующий по специальной про­грамме);

u_0i — сигнал задания по управ­лению (цель управления); u_i — управля­ющее воздействие (командные сигналы на включение резервного или отключение не­исправного оборудования, закрытие или открытие запорных органов и т.п.); y_i — результаты диагноза технического состоя­ния ТОУ; x_i — возмущающие воздейст­вия; x_{в i} — сигналы, характеризующие воздействие окружающей среды

В качестве примера на рис. 7.16 приведена функциональная схема ДСУ Рассмотрим работу ДСУ на приведенном примере установления причины по­вышения температуры подшипников вращающегося механизма. Цель управления в данном случае состоит в поддержании температуры подшипников на заданном уровне (65⁰С по ПТЭ). В основу алгоритма функционирования ДСУ здесь может быть положено диагностическое дерево (причинно-следственный граф), изобра­женное на рис. 7.15. В случае установления конечной причины прогрессирующего роста температуры, например расход охлаждающей среды не полный, УУ выра­батывает сигнал, направленный вначале на проверку достоверности информации (на вход СД). При ее подтверждении УУ вырабатывает командный сигнал ц, на включение резервной системы охлаждения, являющейся одной из функциональ­ных подгрупп.

ДСУ современных АСУ ТП помимо технической диагностики ТОУ и управления ФПГ решают более сложные задачи техниче­ской генетики (выявление и анализ неполадок и аварий ТОУ в прошлом) и прогностики (предсказание изменений технологиче­ских параметров и состояния оборудования через заданный отре­зок времени в будущем), связанные с комплексом вычислитель­ных и логических операций.

Применение различных способов прогнозирования и ДСУ пре­вращает аварию из внезапного события в предвидимое. Это снимает излишнюю напряженность в работе оператора, позволяет ему принять заранее обдуманное решение в спокойной обстановке и в конечном итоге снижает вероятность его ошибочных действий.

Главная цель применения ДСУ состоит в снижении аварийнос­ти и сокращении убытков от простоя ТОУ в результате предотв­ращения аварий. Дополнительную выгоду приносит уменьшение затрат на ремонтно-восстановительные работы и на незапланиро­ванные остановы и пуски основного оборудования.