Педагогические
науки/2.Проблемы подготовки специалистов.
К.т.н.
Бруслова О.В., к.п.н. Спирин И.С.
Тюменский
государственный нефтегазовый университет, Россия
Использование
моделей автоматизированных систем управления в учебном процессе при подготовке
студентов по специальности «Автоматизация технологических процессов и производств
(нефтегазодобыча)»
На современном этапе развития России наблюдается значительное повышение
доли автоматизированных систем управления (АСУ) в различных отраслях экономики
и народного хозяйства. АСУ стали широко применяться не только в управление
телекоммуникациями, но и при управлении распределением и передачей
энергетических ресурсов.
Нефтегазодобывающая отрасль является одной из тех, в которых активно
внедряются современные АСУ. В условиях рыночных отношений и в условиях
глобализации это необходимо для эффективного управления добычей, транспортом и
распределением нефти и газа. Процесс внедрения обусловлен значительным
прогрессом в области информационных технологий, широко используемых в этой
отрасли. Данная проблема была широко рассмотрена в работах исследователей Е.Б.
Андреев, Э.Л. Ицкович и др.
Однако, эволюция программного обеспечения, сетевых технологий и повышение доли
автоматизации обострили проблему взаимодействия специалиста с системой
управления производством. Причиной появления этой проблемы мы видим устаревший
традиционный подход к внедрению сложных систем управления на производстве и
длительным периодом освоения и адаптации специалиста к применению новых ИТ. С
одной стороны прослеживается ориентация на применение новейшего оборудования и
современного программного обеспечения. С другой – серьёзный недостаток
специалистов, способных сочетать знания технологии современного производства в
нефтегазодобывающей отрасли с умениями в области программирования. Эти
способности необходимы для разработки прикладного программного обеспечения. Оно
должно разрабатываться с помощью готовых инструментальных средств,
входящих в состав автоматизированных
систем управления технологическими процессами (АСУТП). Острая нехватка таких
специалистов наблюдается непосредственно на газодобывающих промыслах, где
необходимо оперативно реагировать на производственную ситуацию, обновляя и
дополняя действующие прикладные программы для управления элементами системы.
На сегодняшний момент при создании проектов автоматизации производства применяется
множество инструментальных, созданных компаниям: Foxboro, InTouch, Ремиконт и др. Эти программные средства значительно ускоряют
и удешевляют процесс разработки необходимых программных модулей. Ведь
разработчиком отдельных программных модулей на встроенном макроязыке теперь
может быть не высококлассный программист, а соответствующим образом подготовленный
специалист по автоматизации.
Проблемы повышения надёжности систем управления в нефтегазодобывающей отрасли
решаются путём эффективного внедрения современных SCADA –
систем.
SCADA – система (Supervisory Control And Data Acquisition –
диспетчерское / супервизорное управление и сбор данных) представляет собой процесс
сбора информации в реальном времени с удалённых объектов с целью её обработки и
анализа, а так же управления этими объектами.
Построение SCADA – системы
предполагает совместную работу трёх основных элементов (рис.1):
·
удалённое терминальное устройство (RTU), находящееся на нижнем уровне АСУТП;
·
диспетчерский пункт управления, находящийся на верхнем
уровне АСУТП;
·
система коммуникаций.
Реализация RTU
зависит от области применения. Это могут быть промышленные компьютеры или
программируемые логические контроллеры (PLC).
Современные PLC объединяются в различные промышленные
сети, а программные средства позволяют в удобной форме программировать их и
управлять ими через компьютер верхнего уровня.
Рис.1. Структурное
построение SCADA – системы
Мощным средством SCADA – системы являются встроенные макроязыки программирования.
Они предоставляют гибкий инструмент для разработки сложных приложений.
Многие функции присутствуют практически во всех языках, например, математические,
функции управления экранами, обменом данных и многие другие.
Полный набор функции конкретной системы управления обычно не может быть
обеспечен только базовым программным обеспечением (ПО). Для решения большого количества
текущих расчётных задач, таких как: изменения диапазона исходных данных для контролеров,
корректировка температурных режимов и т.д. требуется использовать встроенный в SCADA – систему макроязык программирования. Для повышения
функциональности системы в разрабатываемом приложении могут создаваться
программные фрагменты, выполнение которых связывается с разнообразными текущими
событиями в приложениях, например: запуск-останов регулятора и многие другие.
Важно и то, что в последнее время наметилась тенденция применения в SCADA – программах таких высокоуровневых языков программирования,
как Си или VBA.
Взаимодействие SCADA – системы с базами
данных требует применения стандартных интерфейсов ODBC и SQL. Узкоориентированному
специалисту по автоматизации может не хватить знаний для установки
драйверов и конфигурирования интерфейсов новых устройств.
Таким образом, использование SCADA –
пакетов при разработке прикладного ПО автоматизированных рабочих мест означает, что для работы придётся привлекать
квалифицированных специалистов по автоматизации, которые владеют базовыми
приёмами программирования и основами алгоритмизации.
В этой связи, перед образовательной системой в сфере подготовки специалистов
в нефтегазовой промышленности и автоматизации стоит сложная проблема.
Необходимо сформировать у будущих специалистов в это области умения правильно
реагировать на динамические изменения
условий профессиональной деятельности. Это, в свою очередь, позволит им
самостоятельно осваивать новые технологические
программные комплексы, а так же решать узкоспециализированные
производственные задачи.
Решение данной проблемы, по нашему мнению, должно заключаться в организации
учебно-познавательной деятельности будущих специалистов в нефтегазовой отрасли
с помощью активизации их творческого потенциала, что способствует развитию и
закреплению индивидуальных способностей учащихся. На занятиях по основам
программирования и алгоритмизации, с нашей точки зрения, следует применять
метод проекта. Данный метод подробно был раскрыт в работах Н.В. Матяш, Е.С.
Полат, Д.А. Слинкин и др.
Вместе с этим, учебным планом по специальности «Автоматизация технологических
процессов и производств (нефтегазодобыча)» предусмотрено выполнение курсовой
работы. Это позволяет раскрыть внутренний потенциал, ориентируя на
самореализацию личности учащегося путем развития его интеллектуальных и физических
возможностей, волевых качеств и творческих способностей в процессе создания под
контролем преподавателя новых программных продуктов, обладающих
субъективной или объективной новизной и имеющих практическую значимость.
Таким образом, темы и содержание курсовых работ должны отражать профориентированный
аспект и быть адаптированы к решению будущих или предполагаемых производственных
задач. Например, «Моделирование показателей надежности системы управления PLC (программируемыми логическими контроллерами)».
Выбор среды программирования, на наш взгляд, рекомендуется оставить на усмотрения
учащегося, это расширит рамки
возможности будущего специалиста в нефтегазовой отрасли и вносит определенную гибкость в учебный процесс.
В качестве сред программирования учащийся может выбрать наиболее распространенные:
Microsoft Visual Basic, Microsoft Visual
С++, Microsoft C#, Borland Delhi, Borland C++ Builder и др.
Литература
1. Адреев
Е.Б. Поподько В.Е. Технические средства систем управления технологическими процессами
в нефтяной и газовой промышленности: -М.: ФГУП «Нефть и газ» РГУ нефти и газа
им. И.М. Губкина, 2005 г. – 270 с.
2. Ицкович
Э.Л. Мировые тенденции развития микропроцессорных ПТК. Журнал «Промышленные АСУ
и контроллеры» №2, 2000 г.
3.
Матяш Н.В. Проектный метод обучения в системе
технологического образования // Педагогика, 2000. № 4. С.38
4.
Полат Е.С. Компьютер и школа. // Физика в школе, 1985. № 2. С.
51-55.
5. Полат
Е.С. Метод проектов на уроках иностранного языка. http://www.ioso.ru/distant/iaproj.htm