Технические науки/12. Автоматизированные системы управления на производстве

Мущинин А.В.

Нижнекамский химико-технологический институт (филиал) Казанский национальный исследовательский технологический университет, Россия

Структура распределенного компьютерного тренажера

Компьютерные тренажерные комплексы занимают важное место в процессе подготовки промышленного персонала предприятий химической и нефтехимической отраслей процедурам пуска, останова и ликвидации аварийных ситуаций [1]. Ключевой особенностью программного продукта является реализация принципа распределенности на основе трехуровневой архитектуры. Трёхуровневая архитектура предполагает наличие в структурной модели программного комплекса трёх компонентов: клиентского приложения, серверов приложений и базы данных (рис. 1).

Рисунок 1 – Трехуровневая модель распределенного тренажерного комплекса

Клиентское приложение предназначено для работы с пользователями и располагается на первом уровне. Как правило, это графическая оболочка для связи с сервером приложений. Здесь осуществляется процедура аутентификации пользователя и происходит передача запросов на сервер приложений с последующим отображением полученной информации. Малая загруженность данного уровня позволяет использовать на данном уровне пользовательские терминалы (тонкие клиенты), что экономически выгодно. Сервер приложений располагается на втором уровне. Здесь сосредоточена большая часть обрабатываемых процедур и алгоритмов. Поскольку серверное программное обеспечение является наиболее ресурсоемким, к технической оснащенности серверной части предъявляются повышенные требования. Сервер базы данных обеспечивает хранение данных и выносится на третий уровень. Программный комплекс [2], структурная схема которого представлена на рис. 1, состоит из следующих структурных единиц:

1. Программа-ученик – клиентское приложение, предназначенное тестирования и обучения конечных пользователей.

2. Программа-учитель – специализированное клиентское приложение, предназначенное для администрирования, контроля и управления состоянием прохождения тестов учениками.

3. Сервер тестирования – производит обработку пользовательских запросов в соответствии с заданными алгоритмами. Все запросы клиента (ученик/учитель) к серверу осуществляются посредством http-протокола. Сервер тестирования содержит:

1) модуль обработки математических моделей – обрабатывает параметры, используемые математической моделью, регистрируя необходимые изменения;

2) модуль эмуляции – воспроизводит (имитирует) технологический процесс, заданный рамками блоков и их математическими моделями, в режиме реального времени;

3) модуль обработки сценариев – осуществляет последовательную проверку выполнения (не выполнения) действий в соответствии с заданным сценарием.

Архитектура сервера построена на основе шаблона "модель-представление-контроллер" (MVC) и состоит из следующих логических элементов: ядро, контроллер, действие, модель, сервер, база данных (рис. 2). Сервер получает от Клиента запрос GET, ядро разделяет строку с адресом и переменные запроса. В соответствии с адресом запроса выбирается контроллер и ему передаются переменные запроса. Контроллер выбирает действие и выполняет его. Действие контроллера обращается к модели, которая в свою очередь делает запрос к БД.

Рисунок 2 – Архитектура сервера

4. Сервер базы данных содержит список всех пользователей, а также всю необходимую информацию, относительно текущих и выполненных учениками тестов.

5. Конструктор тестов – позволяет формировать сценарии для прохождения тестов [3]. При помощи модуля импорта созданные в конструкторе тесты переносятся в БД и таким образом формируют полный набор тестов. Конструктор тестов является основным звеном на этапе разработки распределенного тренажерного комплекса. В состав конструктора входит:

1) модуль для разработки графического представления технологических схем, содержащий библиотеку средств визуализации;

2) модуль разработки скриптового описания;

3) модуль разработки сценариев пуска, останова, алгоритмов локализации и ликвидации аварийных ситуаций.

Конструктор тестов не связан программно или физически с остальными составляющими комплекса. Упражнения разрабатываются на любом ПК с установленным конструктором. После разработки необходимого набора тестов при помощи модуля импорта все тесты заносятся в БД, реализованную на базе реляционной системы управления базами данных Microsoft Office Access. Данная СУБД имеет широкий спектр функций, включая связанные запросы, связь с внешними таблицами и базами данных. Работа с БД возможна как из модуля инструктора, так и непосредственно в Microsoft Access. Благодаря встроенному языку VBA, в самом Access можно писать приложения, работающие с БД. Физически база данных хранится на компьютере, играющем роль сервера, программное обеспечение которого отвечает за взаимодействие клиентов (учеников и инструктора) друг с другом и с БД.

Литература:

1. В. М. Дозорцев, Компьютерные тренажеры для обучения операторов технологических процессов. Синтег, Москва, 2009, 372 с.

2. Авт. свид. РФ 2013618497 (2013).

3. А.В. Мущинин, Вестник Сарат. гос. технич. ун-та, 64.2. 230–234 (2012).