Scientific journal
Fundamental research
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,441

Панфилов А.Э.

В последнее время из-за подъема промышленности России, разработка автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУТП) приобретает все больший размах, все чаще внедряется на предприятиях и в организациях. При внедрении АСУТП используются как готовые решения, требующие только настройки и адаптации на конкретный технологический процесс (ТП), так и новые разработанные автоматизированные системы, учитывающие специфику данного ТП.

Для обоих вариантов создания АСУТП необходимо иметь грамотных специалистов. Это задача для ВУЗов и СУЗов. При обучении в ВУЗе инженеров-системотехников по специальности 220200 («Автоматизированные системы обработки информации и управления»), которые в дальнейшем должны заниматься разработкой и поддержкой АСУТП, довольно часто наблюдается такая ситуация:

  • прослушав лекции и получив необходимые теоретические знания, студент затрудняется в применении полученных знаний к решению поставленной перед ним проблемы;
  • без помощи старших специалистов студент часто не в состоянии сформулировать цели, критерии и принципы управления «незнакомым» объектом;
  • ограничение доступа на предприятия с внедренной АСУТП, невозможность настройки их параметров и структуры.

Данная работа нацелена на преодоление этих трудностей за счет использования креативного подхода к обучению.

Для решения вышеназванных трудностей предлагается включить в рабочую программу «Основы проектирования АСОИУ» имитацию процесса выработки проектных решений в виртуальной среде, воспроизводящей сложные производственные комплексы. В ходе обучения делается попытка поставить студентов в условия, при которых формируются навыки структуризации изначально размытой концепции построения АСУ.

При выборе виртуального производственного комплекса он должен обладать рядом признаков, а также позволять решать задач типичных при проектировании АСУТП.

Для этого предлагается выделить пространство признаков характеризующих ТП и пространство задач. Наиболее важные признаки ТП учитываемые при разработке АСУТП являются:

  • дискретность /непрерывность процесса;
  • детерминированность /стохастичность процесса;
  • наблюдаемость всех интересующих факторов;
  • стационарность параметров процесса;
  • сосредоточенность /рассредоточенность параметров ТП;
  • линейность /нелинейность законов функционирования элементов ТП;
  • наличие времени запаздывания между измерениями и управлением;
  • наличие инерционности ТП;
  • наличие внутренней устойчивости ТП и пр.

Пространство задач для виртуального комплекса содержит такие типовые задачи, как:

  • определение типа ТП (его характеристик);
  • идентификация структуры и параметров ТП и его отдельных элементов;
  • проверка на устойчивость и управляемость;
  • выявление целей и критериев возможной автоматизации;
  • определение структуры и параметров системы управления ТП;
  • проведение ситуационного моделирования для отработки функционирования ТП в различных технологических режимах работы.

При выборе реального прототипа для виртуального комплекса желательно сделать так, чтобы он максимально возможно перекрывал пространство признаков и задач. Это обеспечит изучение элементов и приемов проектирования на одном комплексе, сократить время знакомства студента с предполагаемым ТП. Не менее важным требованием к виртуальному комплексу является то, чтобы задача его автоматизации была содержательна (не «оторвана» от реальности) и имела игровую интригу, способную заинтересовать студента.

В рамках данной идей на базе кафедры «АСОИУ» Камышинского технологического института разработан и внедрен в учебный процесс виртуальный комплекс, состоящий из четырех моделей технологических процессов:

  1. Процесс помола цемента в шаровой мельнице.
  2. Управление технологическими процессами водозабора и водораспределения в гидромелиоративной системе.
  3. Управление водозаборным узлом в гидромелиоративной системе
  4. Задача экологического мониторинга работы нефтебазы.

Базой для моделей ТП послужил собственный (как позитивный, так и негативный) опыт работы сотрудников кафедры АСОИУ КТИ на реальных производствах в составе проектных и исследовательских групп.

Практика использования виртуального комплекса показывает, что при работе с виртуальными объектами студенты получают представление о процессе проектирования (в особенности о его творческих аспектах) гораздо глубже по сравнению с традиционным подходом, когда проектирование ведется только на основе теоретического материала.