Мнемосхемы
Мнемосхема представляет собой наглядное графическое изображение функциональной схемы управляемого или контролируемого объекта. Это может быть технологический процесс, энергетическая система, цех станков с числовым программным управлением и т.п. Иначе говоря, мнемосхема - это условная информационная модель производственного процесса или системы, выполненная как комплекс символов, изображающих элементы системы (или процесс) с их взаимными связями.
Наглядно отображая структуру системы, мнемосхема облегчает оператору запоминание схем объектов, взаимосвязь между параметрами, назначение приборов и органов управления. В процессе управления мнемосхема является для оператора важнейшим источником информации о текущем состоянии системы, характере и структуре протекающих в ней процессов, в том числе связанных с нарушением технологических режимов, авариями и т.п.
Мнемосхемы эффективно используют в случаях, когда:
- управляемый объект имеет сложную технологическую схему и большое число контролируемых параметров;
- технологическая схема объекта может оперативно изменяться в процессе работы.
Мнемосхемы могут отражать как общую картину состояния системы, технологического процесса, так и состояние отдельных агрегатов, устройств, значения параметров и т.п. Мнемосхемы помогают оператору, работающему в условиях большого количества поступающей информации, облегчить процесс информационного поиска, подчинив его определенной логике, диктуемой реальными связями параметров контролируемого объекта. Они облегчают оператору логическую систематизацию и обработку поступающей информации, помогают осуществлению технической диагностики при отклонениях процесса от нормы, обеспечивают внешнюю опору для выработки оптимальных решений и формирования управляющих воздействий.
В основу построения мнемосхем положен ряд принципов, выработанных в процессе многолетней практики их применения. Один из основных - принцип лаконичности, согласно которому мнемосхема должна быть простой, не должна содержать лишних, затемняющих элементов, а отображаемая информация должна быть четкой, конкретной и краткой, удобной для восприятия и дальнейшей переработки.
Принцип обобщения и унификации предусматривает требование, согласно которому надо выделять и использовать наиболее существенные особенности управляемых объектов, т.е. на мнемосхеме не следует применять элементы, обозначающие несущественные конструктивные особенности системы, а символы сходных объектов и процессов необходимо по возможности объединять и унифицировать.
Согласно принципу акцента к элементам контроля и управления на мнемосхемах в первую очередь необходимо выделять размерами, формой или цветом элементы, наиболее существенные для оценки состояния, принятия решения и воздействия на управляемый объект.
Принцип автономности предусматривает необходимость обособления друг от друга участков мнемосхемы, соответствующих автономно контролируемым и управляемым объектам и агрегатам. Эти обособленные участки должны быть четко отграничены от других и согласно принципу структурности должны иметь завершенную, легко запоминающуюся и отличающуюся от других структуру. Структура должна отражать характер объекта и его основные свойства.
В соответствии с принципом пространственного соотнесения элементов контроля и управления расположение контрольно-измерительных и индикаторных приборов должно быть четко согласовано с расположением соответствующих им элементов управления, т.е. должен соблюдаться закон совместности стимула и реакции.
Принцип использования привычных ассоциаций и стереотипов предполагает применение на мнемосхемах таких условных обозначений параметров, которые ассоциируют с общепринятыми буквенными обозначениями этих параметров. Желательно применять, если это возможно, вместо абстрактных знаков символы, ассоциирующиеся с объектами
и процессами. На рис. 7.12, а показаны варианты А и Б условных обозначений таких параметров, как расход G, содержание кислорода О2, давление р, добавка химреактива +, химический состав Х и мощность W. Алфавит Б мнемосимволов имеет меньшее число различных признаков по сравнению с алфавитом А, но алфавит Б построен по принципу ассоциаций между конфигурацией контуров знаков и начертанием букв, используемых для обозначения соответствующих параметров (рис. 7.12, б).
Рис. 7.12 -Варианты мнемосимволов параметров энергоблока:
а - буквенное обозначение параметров и их условные знаки (А) и ассоциативные мнемосимволы (Б); б - пояснения связей начертаний мнемосимволов с буквенными обозначениями
Испытания обученных операторов, знающих буквенное обозначения параметров, показали, что при использовании алфавита мнемосимволов Б по сравнению с алфавитом условных знаков А уменьшается время, затрачиваемое на опознание символов, на 30-40 % и число ошибок.
Мнемосхема не должна обязательно копировать техническую схему. Она должна отображать логику контролируемых и управляемых процессов, способствовать упрощению поиска и опознания нужной информации и оперативному принятию правильных решений.
По функциям операторов, работающих с мнемосхемами, последние разделяются на операторские и диспетчерские. К первым относятся мнемосхемы, отображающие, как правило, единый пространственно сосредоточенный технологический комплекс, тогда как вторые отображают рассредоточенную систему, включающую в себя разнообразные технологические комплексы, объекты, агрегаты. Операторские и диспетчерские мнемосхемы существенно различаются степенью детализации и подробностью отображения отдельных объектов контроля и управления.
В зависимости от того, выполняет оператор какие-либо переключения непосредственно на мнемосхеме или она является чисто осведомительным информационным устройством, операторские мнемосхемы подразделяются на оперативные и неоперативные, а диспетчерские - на световые и мимические. Оперативные мнемосхемы наряду с различными устройствами отображения, приборами, изобразительными и сигнальными элементами имеют органы управления индивидуального или вызывного типа, а мимические - ручные переключатели для снятия сигналов и приведения отображения состояния объекта на мнемосхеме в соответствие с его реальным состоянием.
Мнемосхемы, у которых каждый информационный элемент связан только с одним датчиком, т.е. участки схемы постоянно подключены к одним и тем же управляемым объектам, называют индивидуальными или однообъектными. Мнемосхемы, у которых участки могут периодически или по необходимости подключаться к нескольким объектам, имеющим одинаковую структуру, называются вызывными или избирательными (многообъектными). В вызывных мнемосхемах могут подключаться либо тот или иной объект, либо тот или иной датчик одного объекта. С помощью вызывной мнемосхемы можно значительно сократить размеры панели, сэкономить в приборах и СОИ, облегчить условия работы оператора за счет уменьшения поля зрения и упрощения схемы.
Мнемосхема, на которой постоянно отображается одна и та же схема объекта, называется постоянной. В сменных мнемосхемах изображение в процессе работы может существенно изменяться в зависимости от режимов работы объекта (пусковая схема, схема нормальной работы, аварийная схема и т.д.).
Мнемосхемы могут располагаться на отдельных панелях, на надстройке к приборному щиту, на приставке к пульту или на рабочей панели пульта. Информация на схеме может выдаваться в аналоговой, аналого-дискретной и дискретной форме. По выполнению условных обозначений объекта, агрегата, технологической линии и другого оборудования мнемосхемы подразделяют на плоские, рельефные и объемные, по способу кодирования - на условные и символические. Условные знаки не имеют никакого внешнего сходства и не создают зрительных ассоциаций с отображаемыми объектами и явлениями. Примерами условных знаков и символов являются соответственно графические обозначения параметров (вариант А) и мнемосимволы (вариант Б), представленные на рис. 7.12, а.
Изображения на мнемосхемах могут быть на прямом или обратном контрасте. Элементы изображения выполняются рисованными, нанесенными фотоспособом, накладными; индикация реализуется с помощью электролюминесцентных элементов, газоразрядных приборов, ламп накаливания, электронно-лучевых трубок и т.д.
В последние годы для воспроизведения мнемосхем применяют дисплеи на ЭЛТ. Использование таких устройств особенно целесообразно в случае, когда объект имеет сложную, разветвленную структуру, когда технологический процесс часто меняется и необходим набор мнемосхем. На экране ЭЛТ может отображаться укрупненная мнемосхема всей системы, мнемосхемы отдельных комплексов, объектов и процессов, мнемосхемы отдельных узлов и т.д. Нужные мнемосхемы отображаются по вызову оператора или по сигналам ЭВМ.
При разработке мнемосхем важен оптимальный выбор форм используемых символов. По форме символы должны представлять собой замкнутый контур. Вспомогательные элементы и линии не должны пересекать контур символа или каким-либо другим способом затруднять чтение.
Повышенные требования должны предъявляться к символам, сигнализирующим функциональное (особенное аварийное) состояние отдельных агрегатов или объектов.
Сигнализаций того, что данный объект включен (работает), должен служить, как правило, зеленый цвет, не работает (отключен) - красный. Смене состояния должен соответствовать прерывистый световой сигнал того цвета, которым обозначается новое состояние агрегата. Например, если работающий агрегат останавливается, то зеленый цвет должен смениться красным прерывистым. Частота мигания должна составлять 38 Гц с длительностью свечения не менее 0,05 с. Сигналы о смене состояния агрегатов должны отключаться самим диспетчером.
Соединительные линии на мнемосхеме должны быть прямыми и сплошными. При компоновке мнемосхемы необходимо стремиться, чтобы соединительные линии были возможно короче и имели наименьшее число пересечений.
При работе с мнемосхемами, имеющими значительные размеры и множество объектов различных цветов и яркостей, зрительная система оператора подвергается большой нагрузке. Поэтому не допускается использование в большом количестве цветов, которые быстро утомляют глаз - красного, фиолетового, пурпурного. В качестве фона мнемосхем рекомендуется применять малонасыщенные цвета средней частоты спектра.
Для оценки мнемосхем используются:
1. Коэффициент информативности - отношение числа пассивных элементов и активных.
2. Коэффициент заполнения поля - отношение числа пассивных элементов мнемосхем к общему числу элементов мнемосхемы.
При проектировании мнемосхем предлагают обычно несколько вариантов. Оптимальный вариант выбирают путем лабораторного эксперимента (моделируют на ЭВМ деятельность оператора с различными вариантами мнемосхемы). Критериями оценки служат время решения задач и число допущенных ошибок.
