Разработка проекта и создание опытного образца лабораторного стенда для изучения элементов аппаратно-программного обеспечения систем автоматизации в рамках АЛП УД

А.И.Карякин, Я.И.Листратов, В.Г.Свиридов, д.т.н., проф., Е.В.Свиридов, к.т.н.

Тезисы доклада на выставке-форуме "Образовательная среда - 2003", ВВЦ, Москва

Выставка-форум "Образовательная среда - 2003" проходила 29 октября - 1 ноября 2003 года во Всероссийском выставочном центре (ВВЦ), павильон №57 (г. Москва). В экспозиции МЭИ (ТУ) были представлены результаты исследований и разработок, выполненных преподавателями и сотрудниками МЭИ (ТУ) и направленных на создание инструментального и методического обеспечения разработки программных средств учебного назначения, учебно-методических комплексов, автоматизированных лабораторных практикумов, электронных учебников, задачников, систем проверки знаний, автоматизированной системы организации и управления учебным процессом.

В настоящее время в передовых странах мира широко внедряются новые информационно-измерительные технологии (НИИТ), в основу которых положены открытые международные стандарты на аппаратные и программные средства автоматизации. Эти технологии нового поколения, получившие в литературе название "VXI-технологии", весьма эффективны при создании систем автоматизации измерений, управления, диагностики в науке и промышленности. В инженерном образовании данные НИИТ являются важнейшим фактором повышения эффективности и качества учебных лабораторно-практических занятий. В частности, VXI-технологии позволяют на современном уровне решать вопросы создания и поддержки автоматизированного лабораторного практикума с удалённым компьютерным доступом (АЛП УД).

На протяжении многих лет сотрудниками кафедры Инженерной теплофизики МЭИ и сотрудниками научно-производственной фирмы "Центр автоматизации теплофизических исследований (ЦАТИ)" при Московском энергетическом институте ведутся работы по созданию и внедрению систем автоматизации лабораторного эксперимента, испытаний и диагностики энергетического оборудования применительно к потребностям аэрокосмической и оборонной промышленности, энергетики, транспорта, нефтегазового комплекса, а также системы образования. За последние годы разработаны и внедрены автоматизированные системы в таких организациях как РНЦ "Курчатовский институт" г. Москва, НИКИЭТ г. Москва, ЦИАМ г. Москва, НПО "Энергомаш" г. Химки, ПО "Протон-Пермские моторы" г.Пермь, НИИХИМАШ г. Сергиев Посад, НИТИ г. Сосновый Бор, Московский авиационный институт, ГАНГ и др.

В рамках научно-технической программы "Научное, научно-методическое, материально-техническое и информационное обеспечение системы образования" сотрудниками кафедры Инженерной теплофизики и ЦАТИ в 2001-2002 годы проведена коренная модернизация, автоматизация и подключение к системе АЛП УД нескольких экспериментальных учебных и научных экспериментальных стендов по исследованию процессов гидродинамики и теплообмена в энергооборудовании. По заданию Минобразования России разработан отраслевой стандарт 9.2-98 "Системы автоматизированного лабораторного практикума".

В современных условиях России широкое внедрение НИИТ затруднено не только недостатком денежных средств, но и, не в меньшей степени, острым дефицитом специалистов, владеющих НИИТ в достаточной степени, чтобы эффективно использовать создаваемые системы. Кроме того, ощущается дефицит "системных интеграторов" - т.е. специалистов в области создания автоматизированных систем новым прогрессивным методом "системной интеграции", основанным на VXI-технологиях.

Задача подготовки квалифицированных пользователей и системных интеграторов в России может быть решена путём создания сети современных специализированных учебных центров целевой подготовки студентов и повышения квалификации специалистов. По-видимому, подобные центры целесообразно создавать на базе крупных региональных технических университетов.

Первый из них - учебный "Центр новых информационно-измерительных систем и технологий" (ЦНИИСТ) был создан в 1997 году в МЭИ на собственные средства при участии научно-производственной фирмы АОЗТ "ЦАТИ" и компании "National Instruments" (США). ЦНИИСТ аккредитован Минобразованием РФ и входит в структуру факультета переподготовки и повышения квалификации специалистов МЭИ. Основная форма работы ЦНИИСТ - платные образовательные услуги с выдачей удостоверения о повышении квалификации в области НИИТ. Программа обучения построена с учётом опыта работы аналогичных учебных центров США и Западной Европы и особенностей подготовки российских специалистов. В ЦНИИСТ представлены действующие системы автоматизации научного эксперимента и испытаний, учебные лабораторные стенды.

В настоящее время сотрудниками кафедры Инженерной теплофизики и специалистами научно-производственной фирмы "Центр автоматизации теплофизических исследований" при Московском энергетическом институте в рамках научной отраслевой программе "Научное, научно-методическое, материально-техническое обеспечение развития технологий информационного общества и индустрии образования" на 2003-2004 годы проводится работа по разработке проекта и созданию опытного образца лабораторного стенда для изучения элементов аппаратно-программного обеспечения систем автоматизации в рамках АЛП УД. Стенд должен быть составной частью лабораторного оборудования ЦНИИСТ. Результатом работы будет действующий опытный образец типового тиражируемого учебно-научного лабораторного стенда с соответствующей технической документацией, а специалисты, прошедшие обучение на стенде, смогут не только стать квалифицированными пользователями систем автоматизации, но и выступать в роли системных интеграторов - разработчиков систем, в частности, - автоматизации измерений, испытаний и диагностики.

При реализации проекта основным требованием при создании системы дистанционного доступа к информационным, технологическим и техническим ресурсам было максимально возможное использование стандартных серийно выпускаемых технических и программных средств. При выборе этих средств учитывалась их долгосрочная перспективность, международное признание, совместимость с рядом других аналогичных стандартных средств, наличие нескольких альтернативных производителей совместимой продукции, наличие и перспектива применения отечественных аналогов. Главными требованиями к предмету разработки являлись требования соблюдения принципа стандартизации, открытости и тиражируемости.

Технико-экономический анализ продукции различных фирм, работающих на рынке современных средств автоматизации, позволил разработать основные требования к техническим и программным средствам автоматизации для различных видов и типов лабораторного оборудования, что, в свою очередь, привело к реализации функционально-законченного ряда базовых конфигураций аппаратных и программных средств автоматизации, ориентированных на использование в различных типах лабораторных стендов и полностью готовых к тиражированию. Это существенно повышает экономические показатели при оборудовании новых или модернизации имеющихся лабораторных стендов в широком диапазоне прикладных применений.

Работа является логическим продолжением работ предыдущих лет по созданию многофункционального ряда автоматизированных учебно-научных стендов, в состав которого будет интегрирован разрабатываемый стенд, что позволит реализовать комплексную задачу по предметному обучению и освоению новых информационно-измерительных технологий студентов, преподавателей и работников многих отраслей российской промышленности.

версия для печати  

Следующая страница: Лабораторный практикум по гидродинамике и теплообмену с возможностью удаленного доступа