Ember-gép kapcsolati felületek, vezénylők tervezése és elrendezése

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "Ember-gép kapcsolati felületek, vezénylők tervezése és elrendezése"

Veronika Péter
5 évvel ezelőtt
Látták:

1 Ember-gép kapcsolati felületek, vezénylők tervezése és elrendezése Eiler János BME, Budapest, 2019 április 11 International Atomic Energy Agency

2 Az ember-gép kapcsolati interfész definíciója (Human-system interface, HSI) Interfész az erőműhöz kapcsolódó irányítástechnikai és számítógép rendszerek valamint a személyzet között Ezt az interfészt általában az irányítástechnikai rendszer szerves részének tekintjük 2

3 Blokkvezénylők (Main control rooms, MCR) Történeti áttekintés International Atomic Energy Agency 3

4 A világ első nukleáris vezénylőterme 4

5 Az Oak Ridge X-10 grafit reaktor 1943-ból 5

6 A vezénylőtermek technológiájának fejlődése Hagyományos, analóg technikán alapuló vezénylők Hibrid (analóg és digitális technikát is alkalmazó) vezénylők Digitális technikán alapuló vezénylők 6

7 Novovoronezh-1 blokkvezénylő (az első VVER blokk, 1960-as évek)

8 Blokkvezénylő Pakson (1982, de részben már modernizált)

9 A hagyományos ember-gép kapcsolati felületek jellemzői Egy-az-egy kapcsolati elv alkalmazása Az információ egy-egy eleme (pl. egy technológiai paraméter értéke, egy szelep helyzete, egy szivattyú üzemi állapota) az ember-gép kapcsolati felületen egy-egy elemhez (pl. egy műszer, regisztráló, jelzőlámpa) van hozzárendelve egy hagyományos vezérlőtáblán vagy pulton Egy-egy kezelt berendezés (pl. egy szelep, tolózár, szivattyú) a vezérlőtáblán vagy pulton egy-egy vezérlő elemhez (pl. kapcsoló, nyomógomb) van hozzárendelve Ez a megközelítés egy nagyon nagy kiterjedésű ember-gép kapcsolati felülethez vezet, ami több ezer komponensből áll 9

10 Hibrid vezénylőterem Kalinin-3 (VVER-1000)

11 Az első nagyméretű, áttekintő képernyők megjelenése 11

12 A Tianwan-1 (VVER-1000, Kína) blokk vezénylőterme, 2006

rápillantással Kommunikáció a vezénylőtermi

13 A nagyméretű, áttekintő képernyők funkciói Az egész blokk üzemi állapotának áttekintése egy rápillantással Kommunikáció a vezénylőtermi operátorok között A tranziens állapotok felügyelete 13:

14 Az első teljesen digitális blokkvezénylő (Chooz B, N4 unit, 1500 MW, France)

15 Fix elrendezésű vezérlő panelek 15

16 Mozaik típusú vezérlő panelek 16

17 Human factors engineering (HFE) International Atomic Energy Agency

18 Az operátorok tevékenysége Ciklikusan ismétlik az alább felsorolt tevékenységeket: Információt gyűjtenek a technológia, a berendezések állapotáról és a technológiai paraméterek értékéről Elemzik az aktuális állapotokat és felismerik a konkrét eseteket, helyzeteket azáltal, hogy a látott információt (a fejükben) összehasonlítják a korábban tapasztalt, vagy a leírásokban előre definiált állapotokkal Döntést hoznak a szükséges beavatkozásokról Végrehajtják a szükséges beavatkozásokat és figyelik a folyamatok reagálását Az irányítástechnikai és ember-gép kacsolati rendszernek támogatni kell az operátorokat az összes fenti tevékenység elvégzésében 18

19 Az ember-gép kacsolati rendszerek tervezésének kulcskérdése Az erőműben megtalálhatók mind a beépített műszaki megoldások, mind az ember, aki ezeket működteti Kritikusnak mondható, hogy a rendszerek tervezése során ne feledkezzenek meg az emberről, aki majd kapcsolatban fog állni a műszaki rendszerekkel Az irányítástechnikai tervezőknek és az emberi szempontokkal foglalkozó munkacsoportnak szorosan együtt kell működniük a tervezés során és a kettejük tudását integrálni kell a tervben Instrumentation and control design Human factors engineering Control room design 19

20 Mi az a human factors engineering? Egy önálló szakterület, amely ember által működtetendő berendezések és rendszerek tervezéséhez szükséges fizikai és pszihológiai információk kidolgozásával és felhasználásával foglalkozik A szakterület támogatja gépek, készülékek, rendszerek, munkavégzési módszerek és környezeti körülmények tervezését úgy, hogy figyelembe veszi a felhasználó ember biztonságát, kényelmét és produktivitását 20

21 Az irányítástechnikai mérnökök területe Áramkörök Műszerek Kapcsolók Nyomógombok Jelzőtablók Panelek, pultok Képernyők Hangjelző rendszerek 21

22 Irányítástechnikai mérnökök által tervezett sémakép 22

23 A human factors mérnökök területe Ember-gép kapcsolati felület elrendezése Vezénylőtermek elrendezése Ergonómia Stílusok Szimbólumok Színek Alakok Dinamika Sémaképek Figyelmeztető és vészjelzések kezelése Munkakörnyezet Világítás, zaj, vibráció, környezeti hőmérséklet, stb. 23

24 Ergonómiai elemzés és tervezés 24:

HSI tervezési szabványok IEC 60964 ISO 9241-210

25 HSI tervezési szabványok IEC ISO ISO 9241 IEEE 1023 EPRI NUREG

26 Az emberi tényezőket feldolgozó elemzések Üzemeltetési tapasztalat vizsgálata Összegyűjti a tapasztalatokat és tanulságokat az eddig használt rendszerekről Kiemeli a negatív rendszertulajdonságokat, amiket el kell kerülni a jövőben és a pozitív tulajdonságokat, amiket célszerű megtartani Funkció analízis Azonosítja az összes erőművi folyamatirányítási funkciót, amik a biztonsági és termelési célok eléréséhez szükségesek. Hozzárendeli ezeket a funkciókat az emberhez, a géphez, vagy mindkettőhöz annak függvényében, hogy melyik tudja jobban elvégezni őket Feladat analízis Azonosítja és dokumentálja az összes fizikai és mentális tevékenységet, amik az ember -hez rendelt feladatok végrehajtásához kapcsolódnak Információ szolgáltat a tervezőknek arról, hogy az operátorok milyen feladatokat és hogyan végeznek, és ezek milyen irányítástechnikai támogatást (pl. információ megjelenítés, jelzés, beavatkozási lehetőség vagy egyéb segítség) igényelnek Vezénylői személyzet létszám szükséglete 26

27 Információ megjelenítő display-k Navigáció, képernyő kiválasztás Az elemek és paraméterek csoportosítása Többrétegű megjelenítés Technológiai sémaképek Képernyőn keresztül történő működtetés (soft control) Figyelmeztető és vészjelzések Grafikonok és trendvonalak Számítógépes kezelési utasítások A rendszerek és épületek fizikai elhelyezése (térképek) Átfogó blokki információ megjelenítése (overview displays) Dokumentáció megjelenítése (gépész sémák, I&C logikák) 27

28 Typical mimic in the new plant computer

29 Typical mimic in the new plant computer (2)

30 Typical display presentation 2.

31 Court monitoring mimic

32 32

33 33

34 CAD drawing in the new plant computer

35 Figyelmeztető és vészjelzések Jelzések feldolgozása (szűrés, rendezés) Jelzések priorizálása Jelzések szövegének tartalma és megjelenítése Színkódolás Jelzések státusza (aktív, nyugtázott, törölt) 35

36 Jelzőrendszer 36

37 Typical mimic in the new plant computer

38 Képernyőn keresztül történő működtetés (soft control) A szükséges operátori beavatkozások a képernyőn keresztül a trackball használatával indíthatók 38

39 Számítógépes kezelési utasítások 39

40 EOP text and dynamic parameters

41 EOP text and dynamic parameters 2. page

42 A mélységi védelem elve az ember-gép kapcsolati felület tervezése során International Atomic Energy Agency

43 A mélységi védelem szintjeinek függetlensége szempontjából idealizált architektúra I&C rétegek A mélységi védelem szintjei L4 Műszaki információs / vezetés támogató rendszerek L3 Blokk szintű irányító és ember-gép kapcsolati rendszerek Normál üzem Várható üzemi Tervezési üzemzavarok Súlyos Telephelyen események balesetek kívüli hatás Vezetés támogató munkahelyek HSI Szerverek HSI Szerverek Szerverek Szerverek Szerverek Baleseti vezetési pont HSI HSI HSI HSI Szerverek L2 Folyamatirányító rendszerek Normál üzemi I&C Üzemzavari I&C Baleseti I&C 3a Baleseti I&C 3b Súlyos baleseti I&C Vészhelyzeti I&C L1 Terepi jelfogadó és vezérlő eszközök Terepi vezérlők Terepi vezérlők Terepi vezérlők Terepi vezérlők Terepi vezérlők Terepi vezérlők L0 Érzékelők (S) és beavatkozók (A) S A S A S A S A S A S A HSI: Ember-gép kapcsolati felület 43

44 A mélységi védelem követelményeinek alkalmazása Átalános szabály, hogy a különböző DiD szintekhez tartozó rendszerek egymástól függetlenek kell legyenek Minden DiD szinthez egy önálló ember-gép kapcsolati rendszer kellene tartozzon Ez rendkívül összetett és drága megoldásokhoz vezetne A valóságban bizonyos összevonások szükségesek Amikor különböző DiD szintek megosztanak erőforrásokat, elemzésekkel kell igazolni, hogy a feltételezhető események és kockázatok kezelhetőek maradnak 44

45 Egy átfogó irányítástechnikai architektúra realisztikusabb változata I&C rétegek A mélységi védelem szintjei L4 Műszaki információs / vezetés támogató rendszerek L3 Blokk szintű irányító és ember-gép kapcsolati rendszerek Normál üzem Várható üzemi Tervezési üzemzavarok Súlyos Telephelyen események balesetek kívüli hatás Vezetés támogató munkahelyek Operátori munkaállomások Panelek Panelek Panelek Szerverek Szerverek Baleseti vezetési pont L2 Folyamatirányító rendszerek Normál üzemi I&C Üzemzavari I&C Baleseti I&C 3a Baleseti I&C 3b Súlyos baleseti I&C L1 Terepi jelfogadó és vezérlő eszközök Terepi vezérlők Terepi vezérlők Terepi vezérlők Terepi vezérlők Terepi vezérlők L0 Érzékelők (S) és beavatkozók (A) S A S A S A S A 45

46 Munkaállomások a DiD 1 és 2 szintjéhez Független vezérlőpanel a DiD 3 szintjéhez 46

47 Önálló display a súlyos balesetek monitorozásához a DiD 4 szintjén

48 Súlyos baleset kezeléshez kapcsolódó megjelenítő

49 Diverz (kézi) vészleállító nyomógomb A diverz beavatkozás szükségességét főleg a digitális rendszerekben előforduló közös okú meghibásodás indokolja SOFTWARE 49

50 Példák a legújabb vezénylőtermekre International Atomic Energy Agency

51 VR modell a vezénylő tervezés támogatására

52 Rosatom VVER V-491 (VVER-1200) blokk

53 Kínai CPR-1000 blokk

54 Framatome (Areva) EPR blokk

55 Westinghouse AP1000 blokk

56 Koreai APR-1400 blokk

57 Köszönöm szépen a figyelmet!

Hasonló dokumentumok

A blokkot irányító személyzet tartózkodó helye

A blokkot irányító személyzet tartózkodó helye A BV személyzet feladatai A Blokkvezénylık helye az atomerımővekben Túri Tamás PA Zrt. Irányítástechnikai Mőszaki Osztály turi@npp.hu Termelési feladatok A kívülrıl, ember-ember kommunikáció útján kapott