тренажер операторов системы управления технологическим процессом разделения изотопов урана центробежным методом в штатных и аварийных ситуациях

Формула изобретения

1. Тренажер операторов системы управления технологическим процессом разделения изотопов урана центробежным методом в штатных и аварийных ситуациях, содержащий последовательно соединенные блок программного управления и коммутатор пультов, другой вход которого подключен к выходу блока ввода информации, а выходы соответственно - к входу пульта обучаемого и к пульту преподавателя, блок совпадений, блок формирования управляющего импульса, блок контроля действий обучаемого, программируемый таймер, отличающийся тем, что в него введены блок срабатывания блокировок и аварийной защиты, блок расчета физических параметров системы, при этом первый выход пульта обучаемого подключен к входу программируемого таймера, второй выход пульта обучаемого соединен с входом блока расчета физических параметров системы, первый выход которого подключен к первому входу блока срабатывания блокировок и аварийной защиты, ко второму выходу блока расчета физических параметров системы подсоединен второй вход блока совпадений, первый выход блока срабатывания блокировок и аварийной защиты подключен к входу блока формирования управляющего импульса, подключенного также к блоку расчета физических параметров системы, второй выход блока срабатывания блокировок и аварийной защиты подключен к блоку расчета физических параметров системы, выход блока ввода информации соединен с первым входом блока совпадений, блок формирования управляющего импульса подключен ко второму входу блока программного управления, к соответствующему выходу которого подключен вход блока ввода информации, второй выход блока программного управления подсоединен ко второму входу программируемого таймера, первый выход которого подсоединен к блоку совпадения, а второй выход программируемого таймера подсоединен к блоку контроля действий обучаемого, выход блока совпадений подключен к третьему входу блока контроля действий обучаемого, выход которого подсоединен к третьему входу блока программного управления.

2. Тренажер по п.1, отличающийся тем, что пульт обучаемого включает блок управления, алфавитно-цифровую клавиатуру, соединенную с формирователем кодов запросов и номеров решений, которая связана с функциональной клавиатурой, а к запоминающему устройству подключены устройство отображения числовых и текстовых графических данных и блок световой и звуковой сигнализации, при этом блок управления соединен с формирователем кодов запросов и номеров решений, с запоминающим устройством, а также с коммутатором пультов, блоком расчета физических параметров системы и с программируемым таймером.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к автоматизированной учебно-тренировочной технике, в частности к тренажерам операторов систем управления технологическим процессом разделения изотопов урана, функционирующих в сложных условиях при ограничениях на время принятия решений их операторами, и может быть использовано для индивидуальной профессиональной подготовки соответствующих специалистов путем их обучения, тренировки, контроля знаний, умений и навыков в рамках учебно-тренировочных процессов с элементами программированного обучения, например в адаптивных тренажерно-обучающих комплексах и системах, построенных на базе персональных ЭВМ (ПЭВМ) и микроЭВМ.

Известен тренажер коллектива операторов системы управления [а.с. СССР N 1154692, МПК G 09 В 9/00, опубл. 07.05.85 г.], содержащий пульты операторов, коммутатор пультов, блок управления, блок памяти, а также присущие только ему блок набора кода заданий, блок выдачи заданий, формирователь случайных сигналов, блок сравнения, элемент ИЛИ, регистратор действий операторов и вычислитель оценки действий операторов.

Это устройство обладает недостатками, препятствующими получению количественных оценок индивидуальной и коллективной профессиональной подготовленности обучаемых к выполнению возлагаемых на операторов функций принятия решений в типовых ситуациях, протекающих в реальном масштабе времени, требующих их оперативного вмешательства в процесс управления, и не позволяющими оценивать и контролировать своевременность и правильность действий обучаемых в таких ситуациях при ограничении времени выполнения функций управления.

Известен также автоматизированный класс для обучения и контроля знаний обучаемых [а.с. СССР N 836650, МПК G 09 В 7/07, опубл. 07.06.81 г.], содержащий блок программного управления, пульты обучаемых, формирователь управляющих импульсов, а также блок управления прерываниями, блок формирования сигналов опроса состояний пультов, блок элементов ИЛИ, распределитель кодов задания, блоки памяти задания и блоки сравнения.

Основными недостатками этого устройства являются отсутствие возможности воспроизведения в ходе профессиональной подготовки обучаемых, возникающих в процессе функционирования системы управления в реальном масштабе времени типовых ситуаций, требующих оперативного вмешательства операторов, регистрации времени и результатов выполнения обучаемыми их функций, оценки контроля своевременности и правильности их действий в типовых ситуациях.

Известен тренажер коллектива операторов системы управления [патент RU N 2176108, МПК G 09 В 9/00, опубл. 20.11.2001 г.], выбранный в качестве прототипа, содержащий последовательно соединенные блок приоритета, блок программного управления и коммутатор пультов, второй вход которого подключен к первому выходу первого блока ввода информации, первые выходы - ко входам пультов обучаемых, а второй выход - ко входу пульта преподавателя, первый распределитель кодов, первые входы которого соединены с первыми выходами пультов обучаемых, а второй вход – с выходом пульта преподавателя, второй распределитель кодов, первый вход которого подключен к первому выходу первого распределителя кодов, а второй вход - к выходу формирователя управляющих импульсов, соединенного входами со вторыми выходами пультов обучаемых, первый блок памяти, первый вход которого подключен к первому выходу второго распределителя кодов, и блок совпадений, второй блок ввода информации, второй блок памяти, блок контроля действий обучаемых и программируемый таймер, при этом вход второго блока ввода информации соединен со вторым выходом блока программного управления, а выход - с первым входом блока совпадений, вход второго блока памяти подключен ко второму выходу первого распределителя кодов, первый вход блока контроля действий обучаемых соединен с первым выходом первого блока памяти, второй вход - с выходом второго блока памяти, третий вход - со вторым выходом второго распределителя кодов, а выход - со вторым входом первого блока памяти, вход программируемого таймера подключен к третьему выходу блока программного управления, первый выход - к первому входу блока приоритета, а второй выход - ко второму входу блока совпадений и к третьему входу первого распределителя кодов, соединенного четвертым входом со вторым выходом первого блока ввода информации, второй вход блока приоритета соединен с третьим выходом второго распределителя кодов, а третий вход - с выходом блока совпадений, четвертый выход блока программного управления подключен ко входу первого блока ввода информации, второй выход первого блока памяти соединен со вторым входом блока программного управления, третий вход которого является пусковым входом устройства.

Это устройство обладает недостатками, заключающимися в отсутствии возможности воспроизводить в ходе индивидуальной и коллективной тренажерной подготовки обучаемых в реальном масштабе времени аварийные ситуации в технологическом процессе, требующие оперативного вмешательства технологического персонала; в отсутствии воспроизведения срабатывания в штатных и аварийных ситуациях блокировок и аварийной защиты, сопровождаемых световой и звуковой сигнализацией; а также в отсутствии оценки и контроля своевременности и правильности действий обучаемых в таких ситуациях.

Задачей изобретения является повышение качества подготовки операторов систем управления на тренажере, обеспечивающем возможность оценки и контроля хода подготовки обучаемых, своевременности и правильности их действий по выполнению функций принятия решений при управлении в реальном масштабе времени технологическим процессом в типовых и аварийных ситуациях, требующих оперативного вмешательства операторов и воспроизводящем срабатывание в штатных и аварийных ситуациях блокировок и аварийной защиты, сопровождаемых световой и звуковой сигнализацией для имитации реальных условий работы операторов. В результате использования тренажера для подготовки операторов системы управления повышается надежность и экологическая безопасность эксплуатации ядерно-опасных производств разделения изотопов урана.

Поставленная задача достигается за счет того, что в тренажере операторов системы управления технологическим процессом разделения изотопов урана центробежным методом в штатных и аварийных ситуациях, также как и в прототипе, содержатся последовательно соединенные блок программного управления и коммутатор пультов, другой вход которого подключен к выходу блока ввода информации, а выходы соответственно - к входу пульта обучаемого и к пульту преподавателя, блок совпадений, блок формирования управляющего импульса, блок контроля действий обучаемого, программируемый таймер, согласно изобретению в него введены блок срабатывания блокировок и аварийной защиты, блок расчета физических параметров системы, при этом первый выход пульта обучаемого подключен к входу программируемого таймера, второй выход пульта обучаемого соединен с входом блока расчета физических параметров системы, первый выход которого подключен к первому входу блока срабатывания блокировок и аварийной защиты, ко второму выходу блока расчета физических параметров системы подсоединен второй вход блока совпадений, первый выход блока срабатывания блокировок и аварийной защиты подключен к входу блока формирования управляющего импульса, подключенного также к блоку расчета физических параметров системы, второй выход блока срабатывания блокировок и аварийной защиты подключен к блоку расчета физических параметров системы, выход блока ввода информации соединен с первым входом блока совпадений, блок формирования управляющего импульса подключен ко второму входу блока программного управления, к соответствующему выходу которого подключен вход блока ввода информации, второй выход блока программного управления подсоединен ко второму входу программируемого таймера, первый выход которого подсоединен к блоку совпадения, а второй выход программируемого таймера подсоединен к блоку контроля действий обучаемого, выход блока совпадений подключен к третьему входу блока контроля действий обучаемого, выход которого подсоединен к третьему входу блока программного управления.

Пульт обучаемого включает блок управления, алфавитно-цифровую клавиатуру, соединенную с формирователем кодов запросов и номеров решений, которая связана с функциональной клавиатурой, а к запоминающему устройству подключены устройство отображения числовых и текстовых графических данных и блок световой и звуковой сигнализации, при этом блок управления соединен с формирователем кодов запросов и номеров решений, с запоминающим устройством, а также с коммутатором пультов, блоком расчета физических параметров системы и с программируемым таймером.

Заявленный тренажер операторов системы управления обладает существенно расширенными по сравнению с прототипом функциональными возможностями. Они заключаются в обеспечении возможности оценки своевременности, правильной последовательности и важности действий операторов системы управления технологическим процессом в режиме принятия решений в условиях типовых и аварийных ситуаций в реальном масштабе времени.

Для решения этой задачи профессиональная подготовленность обучаемого, достигаемая при проведении тренировок с применением заявленного тренажера операторов системы управления технологическим процессом разделения изотопов урана центробежным методом в штатных и аварийных ситуациях, оценивается с использованием показателей своевременности S, правильности Р и важности V принятых обучаемым решений в соответствующих ситуациях, значения которых вычисляются в соответствии с выражениями

где N - количество рассматриваемых типовых и аварийных ситуаций, в которых "действовал" обучаемый за время тренировки; _n - признак своевременности принятия решения обучаемым в n-ой типовой ситуации (1 - в пределах норматива времени, 0 - в противном случае); _n - признак правильности своевременно принятого решения обучаемым в n-ой типовой ситуации (1 - решение правильное, 0 - в противном случае); _n - важность своевременно принятого правильного решения обучаемым в n-ой типовой ситуации ( _n>0 задается).

Возможность оценки и контроля процессов тренажерной подготовки операторов системы управления технологическим процессом разделения изотопов урана центробежным методом в штатных и аварийных ситуациях обеспечивается в соответствующих режимах работы тренажора путем выдачи на пульт обучаемого по его запросу или в заранее определенные моменты t0_n, n=1...N, реального времени предварительно подготовленной последовательности исходных данных, всесторонне характеризующих возникшую в системе управления n-ую, n=1...N, типовую или аварийную ситуацию Q _n, требующую оперативного вмешательства оператора, определения затраченного на ее отработку времени t _n, регистрации принимаемого обучаемым решения r _n в этой ситуации, сравнения получаемых данных с контрольными (нормативными, правильными), определения значений признаков своевременности _n и правильности _n принятого решения, подсчета в соответствии с выражениями (1) относительного количества S своевременно, Р правильно принятых решений в общем количестве N индивидуально отработанных обучаемым ситуаций, характеризующих подготовленность тренируемого оператора системы управления.

Необходимые для этого описания типовых ситуаций, в которых предстоит "действовать" обучаемому оператору системы управления, в виде перечня Q₀, таких ситуаций и исходных данных (текстовые, числовые, графические) Q_n, n=1...N, о них для каждого обучаемого, заранее готовятся вне заявленного устройства (на основе реальных экспериментальных данных, характеризующих условия функционирования системы, процессов, происходящих в результате функционирования системы и объектов управления системой в реальном масштабе времени в штатном режиме и при возникновении аварийных ситуаций). Например, в виде соответствующих совокупностей блоков (массивов, файлов, записей в базе данных) данных о каждой типовой или аварийной ситуации, на основе которой должна быть сформирована адекватная информация о происходящих процессах на устройствах отображения пульта обучаемого и пульта преподавателя

где L - количество типов данных, используемых при описании ситуаций; q1_n, q2_n,...qL_n - блоки разнотипных данных, например текстовых, числовых, графических (мнемосхема основных технологических блоков).

Исходные данные (2) дополняются используемыми при оценке действий обучаемых соответствующими контрольными данными D_n, нумеруются (именуются) и записываются на носитель информации (например, жесткий магнитный диск), с которого они в последующем считываются для их выдачи на соответствующий пульт обучаемого. В качестве таких данных D_n для n-ой ситуации используются норматив реального времени _n, отводимого ему на принятие решения в этой ситуации, номер _n правильного решения оператора в этой ситуации и коэффициент _n его важности, т.е.

Одновременно с исходными (2) и контрольными (3) данными заранее готовятся, записываются на носитель и используются в процессе функционирования тренажера соответствующие названным управляющие данные U_n, представляющие собой упорядоченную по возрастанию времени t0_n возникновения ситуаций в системе управления последовательность пар чисел

определяющих, когда (в момент времени t0_n), куда и что (данные об n-ой ситуации) должно быть выдано в процессе тренировки для обеспечения возможности получения требуемых оценок показателей (1) профессиональной подготовленности обучаемых операторов системы управления.

С использованием контрольных (3) и регистрируемых в процессе работы заявленного устройства данных R_n - времени t1_n выдачи обучаемому описания n-ой ситуации, времени t2_n принятия им решения и его номера R_n, т.е.

время t _n, затраченное на отработку обучаемым n-ой ситуации, определяется по формуле:

значение признака своевременности _zn принятия решения - по правилу:

а признака правильности _zn принятого решения - по правилу:

Количественные значения используемых показателей (1) профессиональной подготовленности обучаемого оператора системы управления и являются тем техническим результатом, который может быть получен при осуществлении предлагаемого изобретения с использованием исходных (2), контрольных (3), управляющих (4) данных и результатов обработки регистрируемых данных (5) в соответствии с выражениями (6)-(8). Анализируя значения показателя (1) в процессе тренировок, можно судить о достигнутой профессиональной подготовленности обучаемого и принимать решения о продолжении или прекращении тренажерной подготовки операторов системы управления с использованием заявленного устройства.

За счет того, что в заявляемое устройство тренажера введен блок расчета физических параметров системы и блок срабатывания блокировок и аварийной защиты, появляется возможность отслеживать динамику развития типовой или аварийной ситуации в зависимости от последовательности действий, производимых оператором. Кроме того, за счет модификации пульта обучаемого (введен блок звуковой и световой сигнализации) появилась возможность имитировать события в ходе протекания какой-либо аварийной ситуации, а также возможность привлечь внимание оператора при возникновении аварийных ситуаций с помощью световой и звуковой сигнализации. Постоянный контроль времени на принятие решения оператором в типовых или аварийных ситуациях дает возможность адекватно оценить работу операторов систем управления разделительных производств в этих условиях.

В случае обучения операторов управлению технологическим процессом в штатных и аварийных ситуациях на заявленном тренажере, а не на действующем оборудовании, разделительные производства смогут избежать выхода из строя дорогостоящего оборудования и экологических последствий от неправильных действии операторов систем управления. Кроме того, операторы систем управления, используя тренажер, смогут поддерживать высокий уровень профессиональной подготовки, что приведет к повышению надежности и экологической безопасности функционирования этих ядерно-опасных предприятий.

На фиг.1 приведена структурная схема тренажера операторов системы управления, на фиг.2 - структурная схема пульта преподавателя; на фиг.3 - структурная схема коммутатора пультов; на фиг.4 - структурная схема блока ввода информации; на фиг.5 - структурная схема пульта обучаемого; на фиг.6 - структурная схема блока расчета физических параметров системы; на фиг.7 - блок-схема алгоритма работы блока расчетов физических параметров системы; на фиг.8 - блок-схема алгоритма работы блока программного управления; на фиг.9 - структурная схема блока срабатывания блокировок и аварийной защиты; на фиг.10 - блок-схема работы алгоритма блока срабатывания блокировок и аварийной защиты; на фиг.11 - структурная схема формирователя управляющих импульсов; на фиг.12 - структурная схема программируемого таймера; на фиг.13 - структурная схема блока совпадений; на фиг.14 - блок-схема алгоритма работы блока контроля действий обучаемого.

Тренажер операторов системы управления (фиг.1) содержит пульт преподавателя (ПП) 1, коммутатор пультов (КП) 2, блок ввода информации (БВИ) 3, пульт обучаемого (ПО) 4, блок расчета физических параметров системы (БРФПС) 5, блок программного управления (БПУ) 6, блок срабатывания блокировок и аварийной защиты (БСБиАЗ) 7, блок формирования управляющего импульса (БФУП) 8, программируемый таймер (ПТ) 9, блок совпадений (БС) 10, блок контроля действий обучаемых (БКДО) 11.

Вход пульта преподавателя 1 связан с выходом коммутатора пультов 2, вход КП 2 связан с выходом блока ввода информации 3, второй выход которого связан с БС 10. Второй выход КП 2 связан с входом пульта обучаемого ПО 4, выход с которого связан с входом блока расчета физических параметров систем 5. Вход БВИ 3 связан с выходом блока программного управления 6, выход БПРУ 6 связан со вторым входом КП 2. Первый выход БРФПС 5 связан с входом блока срабатывания блокировок и аварийной защиты 7, выход БСБиАЗ 7 связан с БРФПС 5. Второй выход БСБиАЗ связан со входом блока формирования управляющих импульсов 8, выход которого связан со вторым входом БПРУ 6. Второй выход БПРУ 6 связан с первым входом программируемого таймера 9, второй вход ПТ 9 связан с выходом ПО 4, первый выход ПТ 9 связан с блоком совпадений 10, второй выход ПТ 9 связан с входом блока контроля действий обучаемого 11. Второй вход БС 10 связан с третьим выходом БРФПС 5. Выход БКДО 11 связан с входом БПРУ 6.

Пульт преподавателя 1 (фиг.2) содержит блок управления 12 (БУ1), алфавитно-цифровую клавиатуру 13 (АЦК1), формирователь кодов команд 14 (ФКК1), устройство отображения числовых и текстовых графических данных 15 (УОЧиГД1) и запоминающее устройство 16 (ЗУ1), соединенных последовательно, при этом вход блока управления 12 подсоединен к коммутатору пультов 2.

Коммутатор пультов 2 (фиг.3) содержит первый входной регистр 17 (BxP1), второй входной регистр 18 (ВхР2), дешифратор номеров пультов 19 (ДШ), первую схему копирования 20 (CxK1), вторую схему копирования 21 (СхК2) 20 и первый выходной регистр 22 (ВР1), а также второй выходной регистр 23 (ВР2). BxP1 17 соединен с CxK1 20, СхК2 21, ВхР2 18 подключен к ДШ 19, который соединен с CxK1 20, СхК2 21. CxK1 20 соединена с ВР1 22, СхК2 21 соединена с ВР2 23 соответственно. Первый выходной регистр 22 соединен с блоком управления 12 (БУ1) пульта преподавателя 1. Второй выходной регистр 23 подсоединен к пульту обучаемого 4. Первый выходной регистр 22 подключен к блоку ввода информации 3, второй входной регистр 23 подсоединен к блоку программного управления 6.

Блок ввода информации 3 (фиг.4) содержит распределитель данных 24 (РД), устройство ввода данных 25 (УВД) с их носителя и блок управления 26 (БУ2) этими устройствами по командам блока программного управления 5. БУ2 26 соединен с УВД 25 и РД 24, также РД 24 соединен с УВД 25. Выход с УВД 25 подключен к первому входному регистру 17 коммутатора пультов 2. Вход к БУ2 26 подключен к блоку совпадений 10.

Пульт обучаемого 4 (фиг.5) содержит блок управления 27 (БУЗ), предназначенный для приема сигнала с КП 2 и формирования управляющих сигналов через запоминающее устройство ЗУ2 32 на блок звуковой и световой сигнализации БСиЗС 33 и на устройство отображения числовых и графических данных УОЧиГД2 31, а также для приема сигнала с формирователя кодов запросов и номеров решений ФКЗиНР 30 и передачи его на блок расчета физических параметров системы БРФПС 5 и программируемый таймер ПТ 9. Пульт обучаемого включает в себя также алфавитно-цифровую клавиатуру 28 (АЦК2), функциональную клавиатуру 29 (ФК), формирователь кодов запросов и номеров решений 30 (ФКЗиНР), устройство отображения числовых и текстовых графических данных 31 (УОЧиГД), запоминающее устройство 32 (ЗУ2), блок световой и звуковой сигнализации 33 (БСиЗС). ФКЗиНР 30, БУ 3 27, ЗУ 32, соединенные последовательно, АЦК2 28, ФК 29 соединены с ФКЗиНР 30, а УОЧиГД2 31, БсиЗС 33 соединены с ЗУ2 32. Вход блока управления 27 подключен к второму выходу коммутатора пультов 2, а выход соединен с блоком расчета физических параметров системы 5 и программируемым таймером 9.

Блок расчета физических параметров системы 5 (фиг.6) содержит входной регистр 34 (ВхР3), входной регистр 35 (ВхР4),блок памяти 36 (БП), расчетный модуль 37 (РМ), выходной регистр 38 (ВР3), выходной регистр 39 (ВР4), выходной регистр 40 (ВР3). ВР3 38, ВР4 39, ВР5 40 соединены с РМ 37. ВхР3 34, ВхР4 35 также соединены с РМ 37. В свою очередь с РМ 37 связан БП 36. Входной регистр 34 (ВхР3) подключен к блоку управления пульта обучаемого ПО 4. ВхР4 35 подключен к блоку контроля действий обучаемого 11. Выходной регистр 38 (ВРЗ) подключен к блоку срабатывания блокировок и аварийной защиты 7, ВР4 39 подключен к блоку формирования управляющих импульсов 8. ВР5 40 подключен к блоку совпадений 10. Блок расчета физических параметров системы 5 может быть выполнен на основе процессора и блоков памяти ПЭВМ (микроЭВМ). Блок-схема алгоритма его функционирования по соответствующей программе представлена на фиг.7.

Блок программного управления 6 может быть выполнен на основе процессора и блоков памяти ПЭВМ (микроЭВМ). Блок-схема алгоритма его функционирования по соответствующей программе представлена на фиг.8.

Блок срабатывания аварийной защиты 7 (фиг.9) состоит из входного регистра 41 (ВхР5), блока постоянной памяти 42 (БПП). В нем хранятся предельно допустимые значения работы системы до возникновения механизмов срабатывания блокировок и аварийной защиты 7 (БСБиАЗ) и блока совпадений 10. Кроме того, БСБиАЗ 7 содержит блок срабатывания и формирования запросов 43 (БСиФЗ), выходной регистр 44 (ВР6), соединенные последовательно. Входной регистр 41 (ВхР5) подключен к 43 (БСиФЗ) и к ВРЗ 38 блока расчета физических параметров системы 5. ВР6 44 БсиФЗ 43 ВхР5 41 соединены последовательно, кроме того, к БСиФЗ 43 подключен БПП42. Выходной регистр 44 (ВР6) подключен к блоку формирования управляющего импульса 8. Блок срабатывания блокировок и аварийной защиты 7 может быть выполнен на основе процессора и блоков памяти ПЭВМ (микроЭВМ). Блок-схема алгоритма его функционирования по соответствующей программе представлена на фиг.10.

Блок формирования управляющих импульсов 8 (фиг.11) содержит Z элементов памяти 45 (ЭлП1)...46 (ЭлПZ), анализатор-преобразователь входных сигналов 47 (АПВхС), схему копирования 48 (СхК3), выходной регистр 49 (ВР7). Элементы памяти ЭлП1 45...ЭлПZ 46 соединены с блоком АПВхС 47, к которому подключены ВР7 49 и СхК3 48. СхК3 48 соединена с ВР7 49. ЭлП1 45 и ЭлПZ 46 соединены с ВР6 44 блока срабатывания блокировок и аварийной защиты 7, выходной регистр ВР7 49 соединен с блоком программного управления 6.

Программируемый таймер 9 (фиг.12) содержит блок управления 50 (БУ4), входной регистр 51 (ВхР6), первый счетчик 52 (СЧК1), второй счетчик 53 (СЧК2), выходной регистр 54 (ВР8), входной регистр 55 (ВхР7), генератор импульсов (ГИ) 56. ВхР6 51 ВхР7 55, СЧК1 52, СЧК2 53, ВР8 54, ГИ56 соединены с БУ4 50. ВхР6 51 подключен к блоку программного управления 6, ВхР7 55 подключен к пульту обучаемого 4, а ВР8 54 подключен к блоку совпадений 10.

Блок совпадений 10 (фиг.13) содержит входной регистр 57 (ВхР8), входной регистр 58 (ВхР9), схему сравнения 59 (СС), схему копирования 60 (СК) и выходной регистр 61 (ВР9), входной регистр 62 (ВхР10). СК 60, СС 59 соединены между собой. К СК 60 подключены ВхР8 57 и ВР9 61, к СС 59 подключены ВхР9 58, ВхР10 62. ВхР8 57 подключен к блоку ввода информации 3, ВхР9 58 подключен ВР4 39 блока расчета физических параметров системы 5, ВхР10 62 подключен к ВР8 54 программируемого таймера 9, ВР9 61 подключен к блоку контроля действий обучаемого 11. Блок контроля действий обучаемого 11 может быть выполнен на основе микропроцессора (микроЭВМ). Блок-схема алгоритма его функционирования по соответствующей программе представлена на фиг.14.

Комплектующие всех блоков тренажера представляют собой известные элементы цифровой вычислительной техники (см., например, Справочник по цифровой вычислительной технике / Б.Н.Малиновский, В.Я.Александров, В.П.Боюн. - К.: Техника, 1980), стандартные устройства (клавиатуры, дисплеи, накопители на магнитные диски и др.), входящие в состав ПЭВМ и микроЭВМ (см., например, Персональные ЭВМ и микроЭВМ: Справочник / А.А.Мячев, В.Н.Степанов. - М.: Радио и связь, 1991) и микропроцессорные комплекты (см., например, Справочник по микропроцессорным устройствам / А.А.Молчанов, В.И.Корнейчук, В.П.Тарасенко, Д.А.Россошинский. - К.: Технiка, 1987), широко применяемые при построении конкретных образцов учебно-тренировочной техники (см., например, Обучающие машины, системы и комплексы: Справочник / В.К.Самофалов, В.Г.Слипченко, В.А.Новиков, В.И.Корнейчук, В.Н.Сороко. - К.: Вища школа, 1986).

Тренажер операторов системы управления работает следующим образом. При его включении производится автоматическая инициализация ("восстановление начальных параметров системы") всех запоминающих устройств, регистров и "элементов" памяти его блоков (узлов). В первый блок ввода информации устанавливается номер заранее подготовленного применительно к различным режимам работы тренажера сценария тренировки, содержащего перечень команд Q₀ и исходных данных Q_n, n=1...N, используемых при управлении процессом тренажерной подготовки обучаемого, перечень Q₀ и описания Q_n, n=1...N, типовых или аварийных ситуаций, в которых предстоит "действовать" обучаемому, с соответствующими им контрольными данными D_n. Преподаватель и обучаемый занимают свои места за соответствующими пультами (ПП 1, ПО 2), после чего на третий (пусковой) вход блока программного управления 6 подается команда "Пуск".

Обработка этой команды блоком программного управления 6 (блок программного управления 6, предназначенный для приема и обработки внешней команды начального пуска устройства, данных (команд, запросов, решений), поступающих во время его функционирования по прерываниям от блока формирования управляющих импульсов 8, формирования и выдачи команд управления коммутатору пультов 2, блоку ввода информации 3 и программируемому таймеру 9) заключается в выполнении начальных установок и переходе в состояние ожидания прерываний, поступающих от блока формирования управляющего импульса 8. Обслуживание прерываний от блока формирования управляющего импульса 8 заключается в определении источника прерывания (пульт обучаемого 4, блок ввода информации 3, блок совпадений 10 или программируемый таймер 9) и формировании заявок на обработку поступающих от него данных.

Далее формируется и передается в блок программного управления 4 (через блок ввода информации 3, блок расчета физических параметров системы 5, блок формирования управляющих импульсов 8) команда ввода на устройство отображения пульта обучаемого 4 данных, необходимых для работы на тренажере. Приняв эту команду, блок программного управления 6 с помощью коммутатора пультов 2 и блока ввода информации 3 выдает запрашиваемые данные на пульт преподавателя 1 и пульт обучаемого 4. Выбрав режим работы тренажера с помощью соответствующей команды, которой запрашиваются необходимые данные для выбора сценария, применительно к которому будет реализован заданный режим, преподаватель в результате аналогичной обработки этой команды блоком программного управления 6 получает на устройстве отображения своего пульта запрашиваемый перечень из W соответствующих j-ому режиму работы сценариев. Выбрав сценарий, задав его номер w, w=1...W, и аналогичным образом сообщив о своем решении блоку программного управления 6 с помощью соответствующей команды, преподаватель обеспечивает тем самым возможность продолжения работы тренажора в заданном режиме применительно к выбранному сценарию с номером w с использованием соответствующих ему данных. Далее начинается считывание из базы данных информации, необходимой для начала отработки заданного сценария. Инициализация завершается формированием и выдачей в блок программного управления 6 (коммутатор пультов 2 и блок расчета физических параметров системы 5) команд задания начального значения t_нач текущего времени, максимально возможной продолжительности Т тренировки. Выполнив эти команды, блок программного управления 6 с помощью коммутатора пультов 2 и первого блока ввода информации 3 последовательно выдает на пульт обучаемого 4 соответствующие заданному режиму работы и номеру w сценария событие Q₀ и переходит в ожидание прерываний от блока формирования управляющего импульса 8.

При возникновении какого-либо события (типовая или аварийная ситуация), выданного на пульт обучаемого 4, обучаемый, проанализировав описываемую исходными данными Q_n отрабатываемую ситуацию, принимает решение и начинает производить действия в соответствии с алгоритмами, описанными в инструкциях по управлению данной системой. При возникновении события на пульте обучаемого формируется сигнал, который передается на блок расчета физических параметров системы 5, далее из блока памяти 36 (БП) считываются данные о технических параметрах устройств, используемых в технологическом процессе. Сформированные данные поступают в расчетный модуль 37, где происходит расчет гидравлических и разделительных характеристик каскада и формируются пакеты данных для блока срабатывания блокировок и аварийной защиты 7, блока формирования управляющего импульса 8 и блока сравнения 10. Далее пакеты данных передаются на выходные регистры ВР3 38, ВР4 39, ВР5 40 и отправляются соответственно в блок срабатывания блокировок и аварийной защиты 7, блок формирования управляющих импульсов 8 и блок сравнения 10. С пульта обучаемого 4 также посылается сигнал о времени возникновения события, который передается на ВхР6 44 программируемого таймера 9. Далее происходит перерасчет параметров системы с учетом изменений, которые были внесены с пульта обучаемого 4. Из полученных данных формируется “пакет”, который посылается в блок срабатывания блокировок и аварийной защиты 7. На основе полученной информации с БРФПС 5 и информации о предельно допустимых параметрах функционирования системы (эта информация хранится в блоке постоянной памяти 42 (БПП)) в БСиФЗ 43 формируется сигнал на блок формирования управляющего импульса 8 о срабатывании одной из блокировок или срабатывании аварийной защиты. Так же формируется и отправляется сигнал на блок расчета физических параметров системы 7 о внесенных изменениях в систему. Полученный сигнал от БСБиАЗ 7 и БРФПС 5 заносится в очередь, организованную на ЭлП1 45...ЭлПZ 46, далее анализатор-преобразователь входных сигналов 47 опрашивает все элементы памяти, выявляет тот из них, в котором в данный момент хранится запрос формирования сигнала на изменение параметров системы, записи этого номера в регистр 49 (ВР7) и выдачи управляющего импульса на вход схемы копирования 48 (СхК3), которая по этому импульсу передает содержимое регистра 49 на вход блока программного управления 6. В БПРУ 6 при поступлении сигнала прерывания, от любого из источников, управление передается блоку В алгоритма (фиг.8), в котором производится обработка прерывания формирования соответствующей заявки. Если источником прерывания является блок совпадений 10, то полученный от пульта обучаемого 4 номер n, n=1...N, подлежащего выдаче блока исходных данных Q_n также рассматривается как параметр соответствующей заявки, которая считается аналогичной заявке от пульта обучаемого 4. В первую очередь обрабатываются заявки, соответствующие прерываниям от программируемого таймера 9, передающего в качестве их параметра текущее время t_тек. Каждая сформированная таким образом заявка ставится в очередь на ее обслуживание, а управление возвращается блоку Б алгоритма. При обнаружении в очереди хотя бы одной заявки управление получает блок Г алгоритма, в котором производится выбор наиболее приоритетной из них на обслуживание. Среди заявок низшего и среднего приоритета на выполнение в первую очередь выбираются заявки, соответствующие пульту преподавателя 1, т.е. среднего приоритета, а во вторую очередь – пульту обучаемого 4 и блоку совпадений 10, т.е. низшего приоритета. Заявки среднего приоритета, соответствующие командам преподавателя с параметрами t_нач, Т, t, выполняются в блоке И путем запоминания их значений и инициализации программируемого таймера 11 путем последовательной выдачи ему значений t_нач и t_пp=t_нач+t. В этом же блоке выполняются и команды запоминания заданных преподавателем режима работы j и сценария w тренировки с последующей передачей управления блоку Б. Другие заявки среднего или низшего приоритета выполняются путем передачи коммутатору пультов 2 содержащегося в них адреса подключаемого в данный момент пульта (ПП 1, ПО 4) и передачи блоку ввода информации 3 номера n массива исходных данных Q_n, подлежащих считыванию с носителя и выдаче подключенному пульту через коммутатор пультов 2. Выполнение заявки, соответствующей прерыванию от блока совпадений 6, завершается выдачей блоку ввода информации 3 команды на выдачу блоку совпадений 10 очередных управляющих данных U_n. Заявки высшего приоритета, т.е. сформированные по приоритетным командам от пульта преподавателя 1 или по прерываниям от программируемого таймера 9, выполняются блоком Д путем выдачи пульту преподавателя 1 результатов работы блока контроля действий обучаемого 11 с последующим анализом в блоке Е оставшегося времени до конца тренировки. Если t _тек<t_нач+Т, т.е. время еще не истекло, то управление передается блоку Н, в котором программируемому таймеру 9 выдается очередное значение времени прерывания t_пp=t_тек+t работы блока программного управления 6, а управление передается блоку Б. В противном случае работу описываемого блока и заявленного устройства в целом завершает блок Ж алгоритма.

Далее сформированный на БПРУ 6 сигнал передается через ВхР2 18 и ДШ 19 коммутатора пультов 2 на ПО 4 (где на УОЧиГД 31 отображаются все изменения в системе, при срабатывании блокировок и аварийных защит срабатывает БСиЗС 32, акцентируя внимание обучаемого на произошедшие изменения в системе), и блок совпадения 10. В блоке совпадения 10 (фиг.13) происходит сравнение данных, поступающих с блока расчета физических параметров системы 5, полученных в момент времени t0_n , с данными, полученными от блока ввода информации 3 и от программируемого таймера 9. Выходной сигнал с блока сравнения 10, содержащий данные, полученные с блока расчета физических параметров системы 5, а также результат проведенного сравнения поступают в блок контроля действий обучаемого 11. Блок контроля действий обучаемого 11 (фиг.14) предназначен для вычисления значений показателей профессиональной подготовленности обучаемых с использованием данных, поступивших с блока сравнения 10 и считываемых из блока памяти, с последующей записью результатов вычислений в блок памяти. В соответствии с этим алгоритмом блок контроля действий обучаемого 11 функционирует следующим образом. С использованием поступивших от БС 10 данных и сообщения о принятом решении в n-ой отработанной обучаемым ситуации (блок А) рассчитывается изменение, произошедшее в системе после проведения некоторых действий обучаемым, и считываются значения норматива реального времени t _n на принятие решения, определяется номер _n правильного решения, значение коэффициента _n его важности, время t_1n выдачи обучаемому описания n-ой ситуации, время t2_n принятия им решения и его номер r_n (блок Б). Далее по формуле (6) вычисляется затраченное на отработку n-ой ситуации время t _n (блок В). По формулам (7) и (8) вычисляются значения признаков своевременности _n и правильности _n принятого решения (блок Г). Полученные значения этих признаков и коэффициента _n записываются в соответствующие "элементы" памяти z-ой "строки" блока памяти (блок Д), а хранящееся в ней значение N увеличивается на 1 (блок Е). Затем последовательно считываются все N хранящиеся в z-ой строке значения, _n, _n, _n, n=1...N и по формуле (1) вычисляются новые значения своевременности S, правильности Р и важности V всех принятых обучаемым решений, включая последнее, инициировавшее работу описываемого блока. Полученные значения S, Р и V записываются в соответствующие "элементы" памяти z-ой "строки" блока памяти (блок К). На основе полученных данных принимается решение о возможности дальнейшего продолжения работы обучаемого. Соответствующее сообщение посылается на блок программного управления 6 и далее через коммутатор пультов 2 - на пульт преподавателя 1.