Аудитории и лаборатории

• Кафедральная сеть
• Учебно-научно-производственный комплекс "МЕТРОЛОГ"
• Учебно-исследовательский комплекс "ЛОГОС"
• Учебно-исследовательский комплекс "СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ"
• Лаборатория информационно-измерительных комплексов (ауд. 528М)
• Лаборатория промышленных контроллеров (ауд. 534М)

Кафедральная сеть

Учебно-научно-производственный комплекс "МЕТРОЛОГ"

НАЗНАЧЕНИЕ - Активное обучение методам и средствам измерения, динамической поверке и настройке измерительных преобразователей в составе аналого-цифровых автоматизированных систем; выполнение НИР в области промышленной метрологии.

НОВИЗНА - Построение функционирование комплекса на основе материально-технической и организационной интеграции с производственными системами; использование новых робастных алгоритмов обработки измерительных сигналов, текстовых методов повышения точности измерения; автоматизация метрологических операций.

ЭФФЕКТИВНОСТЬ - Использование УНПК при создании и освоении АСУТП на ряде металлургических предприятий, позволяющий получить существенный экономический эффект; повышение точности, достоверности, гибкости информационно - измерительных систем; улучшение качества подготовки инженерных и научных кадров в области информационных технологий и автоматизации.

Учебно-научно-производственный комплекс (УНПК) предназначен для активного обучения методам и средствам измерения и динамической поверки и настройки первичных и вторичных измерительных преобразователей в составе КИП, САР, АСУ ТП и выполнения НИР в области промышленной метрологии. В основу методического обеспечения УИК положен аппарат натурно-математического моделирования и идентификационно-тестовые методы измерения.

Оригинальность УНПК состоит в том, что построение и функционирование комплекса осуществляется в материально-технической и организационной интеграции с производственными системами; используются новые робастные фильтры и регуляторы; применяется образное представление и обработка нестационарных рядов данных; комплекс включает тестовые методы повышения точности измерений, а также автоматизацию метрологических операций и активную организацию обучения с человеко-машинными нормативными моделями. Принципиальная схема УНПК "Метролог" приведена на рисунке

Структурная схема учебно-научно-производственного комплекса "МЕТРОЛОГ"

Ф^Д_МОУ - действующие производственные ИИС как метрологические объекты управления (МОУ); ?^М_МОУ - прямые и обратные пересчетные модели в приращениях по отношению к фактическим и базовым режимам ИИС; F^М_МУС - модельнозамкнутая метрологическая управляющая система, включающая обучаемых, нормативные модели, алгоритмы и вычислительные устройства обработки данных; F_КС - координирующая система (включая и преподавателей); F^Н_УС - натурнозамкнутая производственно-метрологическая управляющая система; U^Н - совокупность натурных метрологических управляющих решений относительно поверочных идентифицирующих сигналов; U^Д - совокупность действительных реализаций управляющих воздействий; W^Д - совокупность действительных помеховых воздействий; Y^Д - совокупность действительных реализаций выходных величин; N^Д - совокупность неопределённостей (помех, ошибок, нарушений); V^H, Y^H, Z^H - совокупность натурных данных; U^M - совокупность модельных (вырабатываемых по ходу активного обучения в модельно замкнутом контуре) метрологических управляющих решений; V^HM, Y^HM, Z^HM- совокупность натурно-модельных данных; h^H и h^M - совокупность натурных и модельных тестирующих воздействий; ^H и C^M - цели и ресурсы натурно- и модельнозамкнутых контуров; R - обобщенное решение по совершенствованию и развитию системы.

Учебно-исследовательский комплекс "ЛОГОС"

На кафедре автоматизации и информационных систем в СибГИУ разработан и поэтапно развивается учебно-исследовательский комплекс (УИК), функциональное строение которого может быть представлено следующими укрупненными блоками:

1. Исследуемыми объектами модельного, натурно-модельного и натурного типов для многовариантного воспроизведения технологических, информационных и организационных процессов, подлежащих изучению и совершенствованию.
2. Нормативными моделями деятельности обучаемых (студента, производственника и т.п.) а также учителя при решении конкретных задач освоения и совершенствования воспроизводимых процессов и обеспечивающих систем.
3. Методическими, алгоритмическими, программными и техническими средствами для эффективного выполнения функций учебно-исследовательского характера, предписываемых нормативными моделями и формируемых самим обучаемым.
4. Организационным механизмом системы управления УИК охватывающий планирование, контроль и регулирование учебно-исследовательской работы с участием опытных специалистов.

Функционирование автоматизированного комплекса осуществляется на базе локальной вычислительной сети 100Base-TX с использованием протокола TCP/IP под управлением ОС FreeBSD (сервер) и Windows 2000/XP (клиентская часть), включающей IP-шлюз и файловый сервер, Internet-сервер, АРМ инженера-исследователя, программиста, преподавателя, АРМ программиста-консультанта, АРМы для пользователей. Кроме того, в УИК входят автоматизированные учебно-исследовательские и испытательные лабораторные установки (АЛУ): "Доза", "Расход", "Температура", "Одимима", "Коррекция", "Фильтрация", "АЦ, ЦА-преобразование" и другие встроенные и подключаемые измерительные подсистемы, с соответствующими типовыми задачами промышленной метрологии. Схема сетевого автоматизированного учебного комплекса представлена на рисунке.

Структурная схема УИК "ЛОГОС"

В рамках УИК функционируют: пользовательский интерфейс; интерфейс администратора, включающий собственную систему управления со-держанием (CMS); автоматизированные лабораторные установки (АЛУ), предусматривающие возможность дистанционного выполнения лабораторных работ; базы натурных и модельных сигналов, базы данных программных и технических средствах автоматизации, научно-методической литературы, а также подсистема "Translator" для автоматизированного перевода специализированных иностранных текстов. Доступ к УИК возможен как из внутренней сети университета, так и из глобальной сети интернет. В процессе проектирования и внедрения выполнены следующие работы.

Развернут домен Active Directory, который позволяет проводить авторизацию пользователей входящих в домен с компьютеров кафедры и университета, предоставлять им разделяемые ресурсы сервера в соответствии с их уровнем доступа. Каждому пользователю на сервере выделяется дисковое пространство под хранение личных документов и файлов.

Установлен сервер терминалов (СТ) на базе Windows Server 2003 Standart позволяющий работать с программами комплекса с морально устарев-ших компьютеров (486 и т.п.), а также упростить административные процедуры связанные с установкой программ на клиентских компьютерах. Кроме того СТ возможно использовать для удаленного выполнения некоторых учебно-практических работ поддерживаемых Delphi, Visual Basic программами не имеющими встроенных функций дистанционной работы.

Установлен и настроен сервер на базе FreeBSD с функциями: веб-сервера с поддержкой Perl и PHP 4.3 - Apache 2.0; сервера БД - MySQL 4.1; Firewall; сервера IM - Jabber 2; почтового сервера - Qmail; FTP-сервера - ProFTPd.

Установлен и настроен сервис Instant Messaging (IM) Jabber - сервис обмена мгновенными сообщениями распространяемый на правах Open Source, аналог ICQ, AIM и. др., позволяющий пользователям обмениваться внутри сети сообщениями между собой, например, для консультаций в режиме Real-Time.

В настоящее время идет установка и отладка сервиса VPN который позволит, во-первых, обеспечить легко контролируемый доступ в Интернет сотрудников кафедры, во-вторых, дать возможность организации VPN-тоннелей к локальным ресурсам кафедры через Интернет.

Учебно-исследовательский комплекс "СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ"

Учебно-исследовательский комплекс «САР» представляет собой совокупность взаимосвязанных между собой натурной и модельной составляющих. Натурная составляющая комплекса представляет собой лабораторный объект управления (ЛОУ), в котором реализуются типовые газодинамические и тепловые процессы, характерные, например, для различного рода нагревательных и сушильных печей, трубопроводных магистралей и т. д.

Технологический агрегат состоит из вентилятора, нагревательных элементов с регулируемыми источниками питания и дроссельных устройств, объединенных с помощью воздухопроводов таким образом, чтобы обеспечить протекание процесса подачи и нагрева воздуха, возможность изменения конфигурации, тепловых и газодинамических характеристик воздушного потока. Агрегат оснащен стандартными средствами измерения расхода, давления, температуры воздушного потока, электрической мощности, потребляемой каждым нагревательным элементом, а также электрическими исполнительными устройствами, обеспечивающими возможность дистанционного воздействия на газодинамические характеристики воздушного потока (через дроссельные устройства) и на потребляемую нагревательными элементами мощность (через источники питания).

Структурно ЛОУ выполнен таким образом, что с его помощью можно имитировать функционирование типовых технологических объектов с изменяющимися статическими и динамическими свойствами (выраженными, например, через коэффициент передачи, постоянную времени инерции, запаздывание), формировать натурные сигналы измерительной информации о величинах, характеризующих физические процессы.

Модельная составляющая комплекса реализуется на средствах современной вычислительной техники и позволяет обеспечить воспроизведение характеристик и динамики функционирования любых элементов системы в их взаимодействии. Кроме того, воссоздаются функциональные и визуальные модели измерительных приборов, регуляторов, модели систем и внешних воздействий.

Структура системы управления технологическим агрегатом является двухуровневой. Нижний уровень системы выполнен с использованием программируемого логического контроллера (PLC) фирмы Omron, обеспечивающего сбор и предварительную обработку сигналов измерительной информации от датчиков, реализацию простейших алгоритмов контроля и регулирования технологического процесса, формирование команд управления исполнительными механизмами для изменения режимов работы агрегата.

Верхний уровень системы выполнен с использованием персонального компьютера на базе Pentium III, обеспечивающего связь с микропроцессорным контроллером по стандартному интерфейсу, реализацию сложных алгоритмов и программ управления режимами работы агрегата, математического моделирования процессов управления.

Программное обеспечение комплекса включает специализированные пакеты SCADA-системы Sysmac SCS на базе Windows, используемые для программирования микропроцессорных контроллеров и для проектирования математического и программного обеспечения верхнего уровня систем управления, реализуемого на персональных ЭВМ, специальное программное обеспечение математического и имитационного моделирования процессов управления.

Объединение комплекса технических и программных средств в сложную имитационно-обучающую систему позволяет решать целый ряд задач, среди которых можно выделить следующие:

1. Освоение современных средств и методов создания систем автоматизации производственных процессов, включая:

• изучение комплекса технических средств контроля и регулирования технологических агрегатов;
• отработку навыков наладки и настройки комплекса технических средств в системах автоматизации;
• отработку навыков использования специализированных пакетов прикладных программ при проектировании и программировании систем автоматизации, функционирующих в реальном времени;
• освоение принципов и методов идентификации объектов в системе управления;
• освоение принципов и методов имитационного моделирования, испытаний и наладки систем автоматизации технологических процессов.

2. Выполнение научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, когда комплекс используется в качестве полигона для проверки основных технических решений, испытаний и оптимизации алгоритмов.

Лаборатория информационно-измерительных комплексов (ауд. 528М)

Лаборатория промышленных контроллеров (ауд. 534)