Разработка компьютерных информационных тренажеров на основе технологий виртуализации

• Автор: Рылов, Сергей Андреевич
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 267 с. : ил.

Оглавление
Введение.

Глава 1. Анализ современных компьютерных информационных

тренажеров.

1.1. Требования к современным информационным тренажерам

1.2. Принципы построения информационных тренажеров

1.3. Тенденции развития современных информационных тренажеров

1.4. Влияние развития программных средств на разработку информационных тренажеров.

1.4.1. Программные пакеты моделирования технологических процессов..

1.4.2. Базы данных и файловые системы

1.4.3. Универсальный информационный протокол ОРС.

1.4.4. Программная имитация контроллеров.
1.4.5. Информационная технология анимации
1.4.6. С системы.
1.4.7. Виртуальные машины
1.5. Использование современных информационных технологий для создания мобильных компьютерных тренажеров
1.6. Основные производители программных продуктов для построения компьютерных информационных тренажеров
Глава 2. Разработка информационной компьютерной модели технологического процесса
2.1. Описание технологического процесса осушки газа.
2.2. Описание элементов из базовой библиотеки i, используемых при создании имитационной модели технологического процесса
2.2.1. Клапан
2.2.2. Сепаратор.
2.2.3. Башня.
2.3. Моделирование технологических аппаратов эквивалентными
элементами в пакете моделирования i
2.3.1. Моделирование сепаратора С1.
2.3.2. Моделирование сепаратора С2.
2.3.3. Моделирование абсорбера А1
2.3.4. Моделирование пылеуловителя ПУ
2.3.5. Моделирование задвижек.
Глава 3. Разработка типовых структур построения компьютерных
информационных тренажеров на базе технологий
виртуализации
3.1. Максимально компактный тренажер.
3.2. Распределенный тренажер
3.3. Тренажерный сервер.
3.4. Малый тренажерный сервер
Глава 4. Разработка компьютерного тренажера для технологического процесса
осушки газа Невской станции подземного хранения
4.1. Концепция построения информационного тренажера. Описание структуры тренажера и указание программных компонентов
4.2. Виртуальная машина Vi x
4.3. Программный пакет моделирования технологических процессов i. Создание обучающих сценариев. Инструктаж операторов.
4.4. ОРС сервер, имитирующий алгоритмы аппаратных контроллеров.
4.5. Программа i, реализующая связь I с ОРС серверами.
4.6. База данных Ii для архивных значений параметров технологического процесса, истории действий оператора и
тревог.
4.7. ЗСАПА система ГМТОиСН, реализующая интерфейс управления технологическим процессом
4.8. Информационноанимированный компьютерный обучающий комплекс.
Выводы.
Список литературы


Возрастающая мощность компьютеров позволяет нагружать их большим количеством взаимодействующих программных продуктов, что в свою очередь позволяет уменьшить количество необходимых вычислительных машин-для корректной работы тренажера в целом. С увеличением мощности компьютеров уменьшаются и их размеры, что в свою очередь способствует минимизации тренажера как системы. Так как компьютеры постоянно и очень быстро развиваются, то с той же скоростью падают и- цены на них, что способствует уменьшению цены таких систем. В связи с понижением цен на такие системы, тренажеры все больше будут проникать в те сферы науки и техники, в которых раньше не хватало средств на их покупку или разработку. Параллельно с развитием аппаратных средств, так же быстро развивается и программное обеспечение. Развитие программного обеспечения позволяет использовать новые возможности информационных технологий. Постоянное усовершенствование программного обеспечения основано на том, чтобы сделать более надежной, удобной и менее ресурсоемкой разработку систем* ЛСУТП. Современные программные пакеты имеют широкий набор функций и подходят для решения различных задач в сфере АСУТП. Современное программное обеспечение для АСУТП не является закрытыми системами, оно может общаться с другим программным обеспечением, в том числе и не связанным с проектированием технологических процессов. Рассмотрим некоторые программные средства, которые были разработаны для удобства создания АСУТП и в последствие нашли применение при создании тренажеров. Одной из составных частей тренажеров являются модели технологических процессов, эти модели имитируют реальные технологические процессы вплоть до химического состава процесса. Такие модели разрабатываются в специализированных программных пакетах. В нефтегазовой, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности используются следующие программные пакеты [2]: SPS (Stoner Pipeline Simulator) [6], OQ (Stoner Operator Qualification) [7], Distillation Expert Trainer [8], HYSYS [], Aspen Dynamics [], D-SPICE [9], UniSim Design [], Sim4ME [], DYNSIM [, ‘, ], PRO/II [], Plantutor [], ChemCad []. Все эти программные пакеты имеют общий подход к моделированию технологических процессов. В основном по функциональным возможностям тоже особых различий между ними нет. Вес эти пакеты имеют интуитивно понятный- графический интерфейс с подробным описанием и электронной справкой. Создание модели технологического процесса в этих пакетах похоже на составление графической принципиальной схемы процесса с последующей настройкой каждого графического элемента принципиальной технологической схемы. В каждом из этих пакетов есть библиотека базовых элементов, которые используются для составления графической принципиальной схемы. В каждый из этих базовых элементов заложена математическая модель того аппарата, который данный элемент эмитирует. В результате, если точно настроить и подобрать нужные элементы в соответствии с реальными аппаратами и указать начальные параметры процесса, то можно добиться точного сходства с реальным технологическим процессом, вплоть до полного сходства химических и физических параметров. Все это свидетельствует о том, что такие пакеты для моделирования технологических процессов очень удобный инструмент для решения задач такого типа. Достичь достаточно высокой точности воспроизведения реальных текущих характеристик технологических процессов можно за счет постоянной проверки и корректировки параметров моделей по реальным показателям работы технологических установок. Модели могут быть реализованы на серверах и на персональных компьютерах. Они имеют интерфейс ОРС (OLE for Process Control) [], могут интегрироваться с программой Excel [], работают с типовыми реляционными структурированными базами данных (СУБД): SQL Server [], Oracle [ЗО], Access []. Доступ к СУБД реализуется с помощью языка запросов SQL [] и протокола ODBC []. Имитационные модели работы технологических установок и производства в целом являются эффективным инструментом технологического инжиниринга проектируемых и действующих производств. Одни и те же модели позволяют разным специалистам решать разнообразные задачи. Это позволяет экономить расходы на решение различных задач и облегчает использование моделей.