Современные информационные технологии/3. Программное обеспечение

Калинин А.А., Лисицын Д.В.

Карагандинский государственный технический университет, Казахстан

Использование программных продуктов фирмы SIEMENS в процессе обучения студентов

Важным этапом при подготовке специалистов в динамически развивающемся мире автоматизации, является использование в учебном процессе программных продуктов широко известных фирм. Качественная подготовка бакалавров в этой области невозможна без использования в процессе обучения современной и подчас дорогостоящей материальной базы и сопутствующего программного обеспечения. Однако не все ВУЗы имеют возможность закупки подобных обучающих средств. К примеру, стоимость подобной технологической линии фирмы FESTO составляет свыше 5 млн. тенге.

Решение данной проблемы может быть заключено в создании виртуальных имитаторов технологических процессов и объектов. Подобные программные решения при относительно невысокой стоимости могут обеспечить довольно неплохой уровень подготовки бакалавров по специальности: «Автоматизация и управление».

На кафедре АПП Карагандинского государственного технического университета активно ведется работа по созданию подобных виртуальных обучающих средств. Так, к примеру, на основе технологического процесса производства эмульсии разрабатывается виртуальный имитатор на языке программирования высокого уровня с визуализированной системой управления (Pисунок 1). Имитатор служит соединительным звеном между двумя широко известными программными продуктами фирмы Siemens, такими как инструментальная среда STEP 7 и система диспетчерского контроля и управления (SCADA) WinCC. Кроме этого для успевающих студентов предлагается разработать собственную модель в языке программирования VisualBasic и при помощи OPC-сервера просиммулировать работу объекта.

Диспетчерское управление и сбор данных (SCADA – Supervisory Control And Data Acquisition) является основным и в настоящее время остается наиболее перспективным методом автоматизированного управления сложными динамическими системами (процессами) в жизненно важных и критичных с точки зрения безопасности и надежности областях. Именно на принципах диспетчерского управления строятся крупные автоматизированные системы в промышленности и энергетике, на транспорте, в космической и военной областях, в различных государственных структурах [1].

Рисунок 1 – Внешний вид мнемосхемы технологического процесса в WinCC

Система WinCC – Windows Control Center под управлением Microsoft Windows 2000 и XP – является промышленным стандартом и лидером Европейского рынка. То есть, WinCC – применяется в тех случаях, когда необходимо осуществлять управление заводом или оборудованием оптимально, говоря иными словами, если необходимо улучшить работоспособность и увеличить производительность.

Система STEP 7 является инструментальной средой для программирования в системе SIMATIC. Для программирования блоков STEP 7 предназначены языки программирования, соответствующие международному стандарту DIN EN 6.1131-3: STL, LAD, FBD и поставляемый отдельно пакет SCL.

Алгоритм работы с виртуальным имитатором выглядит следующим образом: обучаемый студент выполняет проект, основываясь на технологическом задании в среде STEP 7, после чего строит мнемосхему для этого проекта в SCADA WinCC и симулирует проекты в той и другой среде. Далее к STEP 7 подключается виртуальный имитатор с расширенными возможностями контроля и управления технологическими параметрами. На основе созданного виртуального обучающего средства студент получает такие навыки и возможности как:

- умение использовать языки высокого уровня класса (С++, Visual Basic, Delphi) для описания сложных технологических процессов;

- навыки работы с такими программными продуктами, как инструментальная среда STEP 7 и SCADA WinCC;

- обучается настраивать и конфигурировать аппаратуру контроля и управления САР на программном уровне;

- осваивает настройку промышленных сетей MPI и OPC серверов. [2]

В перспективе по оптимальному алгоритму работы возможно создание целого комплекса виртуальных имитаторов для обучения в высших учебных заведениях Казахстана и России.

Литература:

1. Языки программирования промышленных логических контроллеров стандарта IEC 61131-3 Учеб. пособие / Андреев Е.В., Брейдо И.В., Войткевич С.В., Пахомов В.В. Караганда: Издательство КарГТУ, 2008.

2. Ганс Бергер. Автоматизация с помощью Программ STEP7 LAD и FBD. Siemens AG, 2001