Взаємодія людини й ЕОМ

В АСУ ТП існує активна взаємодія між обчислювальною машиною й людиною, інтенсивне спілкування, діалог між ними. Варто помітити, що звичайно в такому спілкуванні з ЕОМ повинні брати участь не одна, а кілька людей, що мають різні інтереси, завдання, знання й професійну підготовку. В основному спілкування відбувається між обчислювальною машиною й одним з наступних осіб: програмістом, оператором ЕОМ і оператором – технологом процесу.

Програміст — це висококваліфікований фахівець, завдання якого полягає в підготовці й обслуговуванні програм, виконуваних ЕОМ у даній системі. Його основні інтереси пов'язані із внутрішнім функціонуванням ЕОМ. Він має потребу в таких засобах спілкування з машиною, які дозволяють йому наказувати машині робити те, на що вона здатна. Оскільки програміст є своєрідним «вузьким» фахівцем, його спілкування з ЕОМ теж специфічне. Детально знаючи принцип роботи ЕОМ, він використовує для спілкування з нею спеціальні формальні мови, що складаються з абстрактних символів і складних правил. Відповіді машини, наприклад, повідомлення про виявлені в програмі помилки, також можуть бути закодовані мовою, яка відрізняється від природної. Формальні мови ЕОМ служать головними носіями повідомлень між програмістом і машиною. Пристрої введення-виведення, застосовані в такому спілкуванні, є стандартними пристроями ЕОМ. До них відносяться друкарські машинки, пристрої введення й перфорації карт, пристрою візуального виводу, спеціальні друкувальні пристрої та ін.

Оператор ЕОМ зазвичай не бере участь у підготовці й обслуговуванні програм функціонування обчислювальної машини в такому ступені, у якому це потрібно робити програмісту. Оператор ЕОМ повинен мати можливість ініціювати процес виконання програм і в певній мірі керувати ним, тобто він має справу із програмами як з єдиним цілим і не повинен розбиратися в їхній внутрішній будові. Наприклад, він може відреагувати на помилку, запустивши програму заново або перервавши її виконання, але встановлення помилки, допущеної програмістом або оператором-технологом, — не його справа. Оператор обчислювальної машини керує потоком завдань (завдання — це група зв’язаних між собою програм) і даних через ЕОМ. Він розглядає програму або навіть всі завдання як єдине ціле. Так само він управляє потоком даних, оперуючи фізичними елементами пам’яті (наприклад, пакетами дисків, котушками магнітної стрічки, рулонами перфострічки, колодами перфокарт).

Спеціальна мова, яку часто називають мовою керування завданнями, використовується оператором ЕОМ для керування завданнями, використовується оператором ЕОМ для керування потоком завдань і даних шляхом видачі інформації й команд спеціальній керуючій програмі — операційній системі, на що остання відповідає повідомленнями, що вимагають від оператора певних дій або що вказують на помилки програми чи машини. Гнучкість, забезпечувана засобами керування завданнями, являє велику цінність також в АСУ ТП.

Оператор-технолог цікавиться насамперед самим технологічним процессом, а не обчислювальною машиною. Його кваліфікація та освіта часто взагалі не мають відношення до обчислювальної техніки. Надто абстрактні мови й складні правила, застосовані при спілкуванні програміста й машини, не можуть бути ефективно використані технологом. Часто його математична підготовка досить обмежена: він є працівником, навченим лише веденню даного технологічного процесу. Хоча часто він і має загальне поняття про способи керування за допомогою обчислювальної машини, його діалог з ЕОМ завжди досить обмежений. Зазвичай цей діалог містить у собі запит невеликого числа пов’язаних із процесом даних, таких як уставки й параметри процесу, або звертання до ЕОМ із вказівкою виконати деяку функцію, наприклад роздруківку значень технологічних величин. Тому типовою формою спілкування оператора-технолога й машини є обмежений набір команд, які вводяться через клавіатуру друкарської машинки або за допомогою відповідних перемикачів. Спілкування оператора технологічного процесу з обчислювальною машиною в більшості випадків здійснюється через спеціальні, досить складні пульти з декількома друкарськими машинками, безліччю кнопок, ключів, індикаторних ламп, пристроїв візуального виводу й реєстраторів.

У наш час у промисловості не існує єдиної думки щодо того, які функції повинен виконувати оператор процесу, а які оператор ЕОМ. У деяких АСУ оператор технологічного процесу може виконувати лише найпростіші запити. Таке обмеження досягається спеціальною конструкцією пульта. На інших установках операторів процесу навчають виконанню майже всіх тих обов’язків, які покладають на оператора ЕОМ.

Хоча взаємодія машини із програмістом, оператором ЕОМ і оператором технологічного процесу розглядалася роздільно, багато користувачів вважають недоцільним доручати виконання цих функцій різним людям, не рахуючи етапів монтажу АСУ й пуску об’єкта керування. Після цього, як правило, обов’язку оператора ЕОМ розподіляються між інженерами-технологами й операторами процесу. Разом з тим деякі інженери-технологи іноді стають досить гарними програмістами.

Всі технічні засоби для спілкування людини з ЕОМ та іншими автоматичними пристроями встановлюють у спеціальних виробничих приміщеннях. Комплекс таких приміщень для роботи оператора-технолога (диспетчера) з необхідним устаткуванням для керування технологічним процесом або виробництвом називається пунктом керування.

У наш час сформувався певний тип ПУ, характерний для ієрархічних АСУ ТП. Залежно від ступеня близькості до технологічного об’єкта й характеру виконуючих завдань звичайно розрізняють місцеві (МПУ) і центральні (ЦПУ) пункти управління технологічним процесом або агрегатом, а також диспетчерські пункти (ДП). Часто, якщо роль людини в них істотна, до пункту керування відносять ВК і обчислювальні центри ОЦ, що обслуговують певну групу технологічних процесів і виробництв.

В конкретних умовах деякі пункти керування можуть територіально об’єднуватися: наприклад, ВК найчастіше входить у ЦПУ або ДП; самі приміщення МПУ й ЦПУ можуть знаходитись пліч-о-пліч або розташовуватися на деякій відстані один від одного. Принципово важливо, що істотною ланкою всіх вищеперерахованих пунктів керування є людина, на яку покладаються цілком певні, специфічні для кожного пункту керування функції. Характерно також і технічне оснащення кожного із цих пунктів керування в цілому, хоча окремі елементи засобів взаємодії «людина – машина» та інші засоби автоматизації вже типізовані досить глибоко, і цей процес триває. При об’єднанні декількох типів пунктів керування в один, наприклад у ЦПУ, поєднуються і люди; в цьому випадку на одну людину можуть покладати різні функції, характерні для пунктів керування різних типів.

Слід пам’ятати, що до персоналу, що обслуговує технологічний процес, відносяться оператори-технологи, оператори ВК, інженери-технологи, оператори на місцях, так звані апаратники, обхідники, приладники (від слюсаря до інженера), диспетчери та інші фахівці з керування технологічним об’єктом. Такому оперативному персоналу потрібна різноманітна інформація про хід процесу, про роботу технічних засобів, а також про стан і функціонування власне АСУ ТП у всіх її аспектах.

Характер зв’язку між окремими пунктами керування залежить від конкретних умов (територіальна роз’єднаність, надійність технологічного устаткування і т.п.) і варіює від простих кабельних зв’язків для невеликих відстаней до спеціальних засобів телемеханіки й передачі даних при великому розосередженні керованих об’єктів.

Центральні пункти управління (ЦПУ) найбільш характерні для сучасних АСУ ТП, тому викладені далі питання організації пунктів керування загалом для визначення віднесені саме до ЦПУ.

У типовому варіанті до складу устаткування ЦПУ входять наступні елементи: УСО, пристрої телемеханіки (ТМ) і апаратура передачі даних (АПД), пристрої функціонально-групового управління (ФГУ), інформаційно-обчислювальний комплекс (ІОК), що керуючий обчислювальний комплекс (КОК), засоби взаємодії «людина – машина», апаратура зв’язку (комутатор, селектор, телетайп) і т.п.

Основним приміщенням, у якому перебувають люди, що безпосередньо ведуть технологічний процес, є операторський зал. Основна функціональна зона операторського залу (диспетчерської) утворена робочими місцями операторів, технологів, начальників зміни й (або) цеху й т.п. Робочі місця являють собою сукупність інформаційних і командних органів, розташованих на щитах, окремих панелях, пультах, приставках до пульта й т.п.

Центральні пункти управління зазвичай розташовують у спеціальному приміщенні (будівлі), що не має безпосереднього сусідства з виробничими ділянками (цехами) підприємства; у ньому підтримують необхідні комфортні умови для людини й устаткування АСУ (температуру навколишнього середовища, вентиляцію, певний рівень шуму, вібрацію та ін.).

Зі схеми ЦПУ (рис. 3.13) видно, що загальний контур (ЗК) керування, що проходить через АСУ ТП, може бути розподілений на два: автоматичний А і ергономічний Е, що, у свою чергу, складається із внутрішнього і зовнішнього ергономічних контурів. Внутрішній ергономічний контур забезпечує операторові можливість контролю й керування процесом через автоматичні пристрої, призначені для досягнення відносно простих, повністю формалізованих цілей керування (захист, стабілізація і т.п.). Зовнішній ергономічний контур дозволяє операторові контролювати й управляти безпосередньо об’єктом у випадку неформалізованих цілей керування й виконує (принаймні, частково) функції автоматичного контуру при його виході з ладу.

Сенсорні й моторні блоки містять у своєму складі поля, на яких зосереджені ергономічні елементи. До них відносяться мнемосхеми, індикатори (пристрої контролю, що передають інформацію оператору), ключі, кнопки та інші пристрої, що сприймають від оператора керуючі взаємодії.

Мнемонічні фрагменти (мнемосхеми) з вмонтованими в них індикаторами являють собою один з ефективних засобів, покликаних полегшити роботу оператора, допомогти йому серед безлічі контрольованих параметрів виявити ті, які потребують його безпосереднього втручання, полегшити сприйняття загальної картини протікання технологічного процесу в цілому чи на окремих його ділянках. Інформація про найважливіші параметри й виконавчі механізми відображається на мнемосхемі індивідуально; інформація про другорядні параметри може узагальнюватися в тому або іншому виді.

В існуючих системах керування мнемосхема найчастіше виконує чисто інформаційні функції, хоча використовуються (наприклад, при управлінні енергомережами) і так звані керуючі мнемосхеми, на яких поряд з різного роду індикаторами розташовуються відповідні органи керування, в основному, двохпозиційного типу. Мнемосхема може бути реалізована на традиційних елементах (індикатори, цифрові табло й аналогові прилади, що показують, і т.п.) або відображена на екрані кольорового електронно-променевого індикатора (ЕПІ) — дисплея. Всі ці та інші різновиди мнемосхем будуються з дотриманням певних принципів, що підвищують ефективність цієї форми взаємодії «людина – машина». Мнемосхеми зазвичай складають на основі кілька спрощених технологічних схем, у які вводять різні сигнальні елементи й написи, при збереженні графічного відображення взаємного розташування технологічних ліній і т.п. Однак це не завжди веде до бажаних результатів, тому що мнемосхеми можуть бути перевантажені зображеннями агрегатів і технологічних зв’язків, у результаті чого операторові буває дуже важко користуватися ними.

Мнемосхема, звичайно, не повинна вступати в протиріччя з технологічною схемою, однак вона й не повинна копіювати її, тому що їхнє призначення досить відрізняється: технологічна схема є детальним графічним відображенням процесу; мнемонічна схема служить для контролю й керування об’єктом. Отже, мнемосхема повинна відображати логіку

Рис. 3.13. Схема центрального пункту управління

керування об’єктом, тобто виділяти ті вузлові місця об’єкта, знання стану яких дозволяє оператору судити про стан об’єкта в цілому.

Ефективне кодування окремих елементів мнемосхем підвищує наочність мнемосхем у цілому. У наш час сформувався певний тип позначень для елементів мнемосхем АСУ ТП (рис. 3.14, а–е).

Розглянемо приклад мнемосхеми мережних підігрівників ТЕЦ (рис. 3.14, ж). Прямокутниками позначені органи керування — електродвигуни насосів (наприклад, 033, 034 і т.д.), засувки (80, 81 і т.д.), ежектор 82. Символи технологічних параметрів: 288, 294 і 302 — тиск мережної води; 301 — температура; 291, 296 і 297 — рівень конденсату в підігрівниках. Ос­новне технологічне устаткування: 033 і 034 — підйомні насоси; 037 і 039 — мережні насоси; 035, 036 і 059 — конденсатні насоси.

Засувки 60, 61, 80, 81, 87, 89 та інші знаходяться на лініях мережної води; 93, 95, 96 — на лініях пари; 83, 84, 88, 92 та ін. — на лініях конденсату.

Питання вибору виду окремих елементів мнемосхем, тобто умовних знаків і символів, відлікових частин контрольно-вимірювальних приладів, шрифтів для написів, конфігурації цифр та інших елементів докладно розглянуті в спеціальній літературі.

Так, наприклад, у мнемосхемах АСУ блоками ТЕЦ для зображення символу засувки — органа управління, що має два нормальних положення («відкрите» і «закрите»), використовується наступний принцип (мал. 3.14, е): положення «закрите» сигналізується червоною лінією, що світиться, на символі, орієнтованої поперек технологічному потоку, що замикається даною засувкою, а положення «відкрито» — зеленою лінією вздовж технологічного потоку, тобто застосоване кодування кольором і формою.

В останні роки явно помітна нова тенденція розвитку сенсорних і моторних блоків ЦПУ. У функціональному плані ця тенденція полягає в переході від індивідуального й вибіркового до фрагментного (групового) методу контролю й керування; при цьому структура сенсорно-моторного поля може мінятись в широкому (практично необмеженому) діапазоні. Це зміна, здійснювана повністю автоматично по заданих алгоритмах або напівавтоматично за участю самого оператора, дозволяє для кожної технологічної ситуації, окремого агрегату або їх групи формувати оптимальну структуру сенсорно-моторного поля, включаючи в нього всі необхідні індикатори, перемикачі, кнопки, ключі керування та ін. Поряд із цим одержують все більшого поширення принципово нові засоби зв’язку з оператором, які прийнято називати засобами екранного типу (дисплеї).

Рис. 3.14. Приклад мнемосхеми мережних підігрівників ТЕЦ:

а) – контроль тиску; б) – контроль розходу; в) – контроль температури;

г) – контроль рівня; д) – контроль хімічного складу; е) – позначення двохпозиційного органу управління; ж) – фрагмент мнемосхеми.

Універсальними засобами екранного типу, що не накладають практично ніяких обмежень на фрагментний метод контролю й керування, є ЕПІ, що постачаються клавіатурою і з’єднані із засобами обчислювальної техніки. Ці засоби створили реальну основу для повної уніфікації операторських залів ЦПУ в апаратурному плані: у найближчому майбутньому вони будуть будуватися на базі уніфікованого універсального екрану, що дозволяє істотно скоротити розміри стаціонарних мнемосхем, а в певних випадках взагалі їх не використовувати. Специфіка конкретних АСУ ТП буде визначати тільки загальну структуру операторського залу, зокрема число робочих місць; на внутрішню структуру технічних елементів вона практично впливати не буде.

Перехід до засобів екранного типу супроводжується подальшою уніфікацією конструктивних елементів, з яких компонуються щити й пульти. Ці складові забезпечують не тільки повну завершеність прогресивного елементного принципу побудови засобів зв’язку з оператором, але й повну індустріалізацію процесу створення центральних пунктів і місцевих постів керування для конкретних АСУ ТП.

По мірі зростання ступеня централізації й автоматизації контролю й керування, тобто переходу до універсальних екранів (рис. 3.15), основним робочим місцем стане пульт (зони 1 і 2), доповнений зоною первинної орієнтації мнемонічного типу (зона 3, розташована над пультом). Зони, розташовані ліворуч і праворуч, призначені в основному або для розширення фронту обслуговування при різкому зростанні потоку заявок на оператора (наприклад, в перехідних режимах, коли один оператор не може обслужити цей потік), або для розміщення обладнання, що резервує контроль і управління (наприклад, для розміщення станцій, що відслідковують, з подвійним управлінням: кодовим від ЕОМ чи від оператора і ручним індивідуальним). На закінчення необхідно підмітити, що засоби екранного типу вже використовуються в промислових АСУ ТП.

Основні види відображення інформації: мнемосхеми, таблиці, графіки значення параметрів, тексти порад і рекомендацій оператору, картограми.

Рис. 3.15. Робоче місце оператора, оснащене засобами

передачі інформації екранного типу

Кольорове зображення полегшує сприйняття інформації оператором. На кольорових мнемосхемах параметри, що перебувають у межах норми, позначаються зеленим кольором, а параметри, що відхилилися від норми, виділяються червоним кольором і миготінням.

На рис. 3.16 представлена картограма активної зони реактора атомного енергоблоку. Багатокутниками позначені тепловиділяючі елементи. На картограмі видно, які параметри перебувають у нормі (зелений колір), вище норми (червоний) і нижче норми (фіолетовий)

— норма, зелений колір;

— вище норми (червоний);

— нижче норми (фіолетовий)

Рис. 3.16. Картограма активної зони реактора атомного енергоблоку

Для з’ясування конкретних чисельних значень параметрів, наприклад, елемента, оператор викликає фрагмент картограми, на якому позначені адреси параметрів(верхній номер) і під ним його значення (рис. 3.17).

Рис. 3.17. Фрагмент картограми

На екран можуть бути висвітлені фрагменти мнемосхеми частини енергоблоку, наприклад деаератор і живильні електронасоси (ЖЕН) (рис. 3.18); діаграми, наприклад температур, тисків, рівнів, солевмісту в парогенераторі (рис. 3.19), праворуч дані їхні номінальні значення; графіки зміни в часі параметрів або їх значення в табличній формі.

Деаератор і живильні електронасоси (ЖЕН) турбіна 4

Рис. 3.18. Фрагмент мнемосхеми частини енергоблоку (деаератор і живильні електронасоси)

Парогенератор № 3

Номінальні значення

Рис. 3.19. Діаграма миттєвих значень контрольованих змінних

Дата добавления: 2015-07-18