LabVIEW: современные технологии сбора данных в ВУЗах
В настоящее время современные технологии автоматизации производства развиваются быстрыми темпами, зачастую очень сильно опережая текущее состояние дел на производстве. На волне постепенного экономического подъема производства в нашей стране постепенно происходит его реструктуризация и модернизация. Как следствие, у предприятий появляется острая необходимость в квалифицированных специалистах, способных создавать и обслуживать современные системы управления. Естественно, крупные системы автоматического управления производством поставляются на заказ различными системными интеграторами. Но рано или поздно возникает необходимость поддержки встроенных в инфраструктуру программно-аппаратных решений своими силами, внесение небольших, но важных изменений в алгоритмы их работы, и, наконец, создание с нуля небольших локальных систем автоматизации производственных процессов с целью увеличения эффективности, экономичности или безопасности их работы.
Существенную помощь в решении этих проблем могут оказать молодые специалисты, которые должны были изучить современные системы автоматизации измерений в высших учебных заведениях. Опытные специалисты со стажем часто не могут эффективно, в полной мере использовать возможности, предоставляемые современными системами, для этого необходимы дополнительные знания, которые можно получить на курсах повышения квалификации в ВУЗах или у системных интеграторов. Так или иначе, приходится возвращаться к проблемам высшей школы: чему она учит и как.
В этой статье я хочу затронуть только один аспект данного вопроса, связанный с изучением систем сбора, обработки данных и управления измерениями. В настоящее время программное обеспечение National Instruments LabVIEW является стандартом де-факто в системах сбора данных. Использование программного комплекса дает неоспоримые преимущества: быстрота внедрения, простота применения, доступность по стоимости, наглядное графическое программирование, обеспечение "преемственности" модернизации программного кода, минимальное время изучения основ программирования, поддержка широкого спектра измерительного оборудования, в том числе сторонних производителей, широкие возможности обработки полученных результатов измерений, "кроссплатформенность" — работа с различными операционными системами и платформами, в том числе с операционными системами "реального времени"
Перечисленные выше достоинства LabVIEW дают весомые основания для включения этого программного пакета в курс обучения студентов высших учебных заведений естественно-научных и технических специальностей. На физическом факультете МГУ им. М.В. Ломоносова преподавание основ создания систем сбора, обработки данных и управления измерениями на базе программного комплекса LabVIEW проводятся уже более 8 лет (подробная информация дана на сайте центра http://labview.ilc.edu.ru), за это время накоплен огромный опыт педагогической и практической работы. Какие выводы можно сделать по прошествии времени?
Изучение студентами программирования в среде Lab VIEW на хорошем уровне занимает менее одного семестра. Специалисты с предприятий в рамках программы повышения квалификации проходят у нас обучение с отрывом от производства в течение недели. Программная среда является дружелюбной к пользователю, а структура программы — интуитивно понятной для инженеров совокупностью блок-схем.
Программный комплекс LabVIEW поддерживает работу с огромным количеством устройств: многоканальные системы ввода/вывода аналоговых и цифровых сигналов на базе ПК или промышленного компьютера PXI, системы распределенного сбора данных и управления, программируемые контроллеры автоматизации (PAC, PLC), микроконтроллеры, цифровые сигнальные процессоры (DSP), различные системы технического зрения, системы управления перемещениями (шаговые и сервоприводы), портативные системы сбора данных и управления на базе КПК, различные интерфейсные (RS-232/RS-485, GPIB) и коммуникационные модули. В центре при МГУ создано более 20 стендов по автоматизации измерений с использованием большинства перечисленных технологий.
В среду LabVIEW встроена возможность организация удаленного доступа к лаборатории через Интернет. Предоставление студентам возможности удаленной работы в настоящих лабораториях когда угодно и откуда угодно при помощи стандартных программ, например веб-браузера, является актуальным вопросом на фоне общего роста интереса к технологиям удаленного управления и обслуживания. Благодаря этому подходу, преподаватели и студенты других учебных заведений могут получить дистанционный доступ к лабораторной базе, не расходуя средства на обслуживание оборудования, оплату персоналу или техническую поддержку.
К несомненным достоинствам системы в целом можно отнести возможность совмещения технологий компьютерного моделирования, виртуального управления и натурного сбора данных. В результате, рабочее место современного инженера все чаще находится в диспетчерской или за компьютером. Сейчас уже редко встретишь инженера, регулирующего расход, температуру и положение клапана непосредственно на месте. Как правило, такие действия производятся при помощи компьютерных интерфейсов или распределенных систем управления, достаточно просто создаваемых с помощью LabVIEW.
Интенсивное освоение новых перспективных технологий сбора данных и управления происходит во многих высших учебных заведениях России. Среди учебных центров, наиболее эффективно использующих технологии LabVIEW, хотелось бы выделить Российский университет дружбы народов, Московский институт радиотехники, электроники и автоматики, Московский энергетический институт, Новосибирский государственный технический университет, Орловский государственный технический университет, Санкт-Петербургский государственный политехнический университет, Тюменский государственный нефтегазовый университет, Таганрогский государственный радиотехнический университет и другие.
Ознакомиться с полным списком ВУЗов и ресурсов по LabVIEW, а также получить техническую поддержку по LabVIEW вы можете на форуме центра МГУ им. М.В. Ломоносова по адресу http://labview.ilc.edu.ru/forum
Михеев П.М., доцент физического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова, руководитель центра "Современные системы автоматизации научных исследований".