книги / Труды IX Международной (XX Всероссийской) конференции по автоматизированному электроприводу АЭП-2016 , Пермь, 3-7 октября 2016 г

В многотактном режиме входные комбинации формируются вручную. Установка должна обеспечивать индикацию состояний элементов и проводимостей их цепей. Если состояние устойчивое, то обучаемый изменяет комбинацию входных сигналов, если состояние неустойчивое, то необходимо нажать кнопку ТАКТ, после чего должны измениться состояния элементов памяти. Так продолжается до тех пор, пока не будут исследованы все заданные переходы. Решение на окончание исследований принимает обучающийся.

Дополнительныеоператорыдлямноготактногорежима: В7 – принятие решения об окончании исследований; А9 – индикация состояний элементов памяти и про-

водимостей их цепей; А10 – изменение состояний элементов памяти в со-

ответствии с проводимостями их цепей; В8 – ручноеизменениесостоянийвходныхэлементов.

0 − продолжение исследований; P4 = 1− конец исследований;

0 − состояние устойчивое; P5 = 1− состояние неустойчивое.

На основе этих операторов построены два частных алгоритма работы установки в режимах анализа однотактных и многотактных автоматов. В результате их объединения получен суммарный алгоритм, представленный на рис. 1.

Рис. 1. Алгоритм функционирования лабораторной установки

На основе объединенного алгоритма функционирования получена структурная электрическая схема лабораторной установки. Лабораторная установка должна включать следующие функциональные блоки: наборное поле, панель управления, блок индикации, генератор конституентов и блок управляемых элементов памяти.

Исходя из логики работы, предусмотренной алгоритмом функционирования, устанавливаются функциональные связи между блоками. Так, наборное поле должно быть связано с блоком элементов памяти. В то же время устройство индикации получает информацию через устройство управления, а блок универсальных элементов памяти связан с панелью управления, а также устройство управления.

Полученная структурная схема обеспечивает решение задач анализа однотактных и многотактных дискретных устройств.

II. УНИВЕРСАЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ПАМЯТИ

Анализ функционирования генератора конституентов

воднотактном режиме показывает, что его роль может играть обыкновенный двоичный счетчик (линейка DC – триггеров). Этот счетчик должен обеспечивать последовательную генерацию комбинаций входных сигналов, с весами от 0 до 256 при поступлении на вход тактовых импульсов G.

Для работы в многотактном режиме необходимы элементы памяти, которые должны отвечать нескольким требованиям, в зависимости от выбранного вида элемента.

Если вид элемента – элемент памяти, то он должен переходить в состояние, соответствующее значению проводимости цепи реагирующего органа (Yi) после поступления тактового импульса G. Такую функцию можно реализовать с помощью синхронного двухтактного DC-триггера.

Если выбран вид элемента – входной элемент, то его состояние должно соответствовать значению входного сигнала Xi, задаваемого на панели управления, независимо от значений Yi и G. Такая функция реализуется асинхронным RS-триггером или DC-триггером при наличии синхросигнала.

Следовательно, блок универсальных элементов памяти представляет собой набор синхронных двухтактных DC-триггеров, имеющих различную коммутацию

вразных режимах (рис. 2). Для обеспечения требуемого режима работы универсальных элементов памяти необходимы коммутаторы входных информационных и тактовых сигналов. Для каждого входа триггера разрабатывается свой коммутатор.

Реализацию лабораторной установки можно выполнить в двух вариантах: полностью на контактных элементах и в гибридном виде.

На контактных элементах целесообразно синтезировать типовой универсальный элемент, представляющий собой релейный DC-триггер с коммутатором. Из шестивосьми этих элементов и будет построена эта установка. Следует учесть, что в этом случае генератор тактовых импульсовтакжесинтезируетсянаконтактныхэлементах.

Рис. 2. Элементы памяти в многотактном (а)

иоднотактном (б) режимах

Вгибридном варианте коммутационное поле строится на четырех контактных реле. Управление этими реле можно организовать с помощью микроконтроллера. Микроконтроллер будет выполнять функции генератора тактовых импульсов, генератора коституентов и блока управляемых элементов памяти. Выбор режима

формирования управляющих сигналов организуется программно на основе анализа входных сигналов с панели управления.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Анализ функционирования силовых элементов автоматизированных систем энергоснабжения и сельского хозяйства показывает необходимость практической подготовки специалистов и бакалавров в области анализа и синтеза релейных устройств.

Благодарности

Мы хотели бы поблагодарить доктора В.Ю. Корнилова, доцента Л.Р. Загидуллина за их поддержку в процессе нашей научной работы, которые способствовали проведениюисследованийпотемепубликации.

Библиографический список

1.Ломакин И.В. Программное обеспечение и технология программирования микроконтроллеров: лаборат. практикум. Казань: Издво Казан. гос. энерг. ун-та, 2009. 92 с.

2.Муханин, Л.П. Схемотехника измерительных устройств [Элек-

тронный ресурс]. М.: Лань, 2009. 288 с. URL: http: //lanbook.ru.

3.Терехов В.М., Осипов О.И. Системы управления электроприводов: учебник для студ. высш. учеб. заведений / под ред. В.М. Терехова. М.: Академия, 2005. 304 с.

4.Угрюмов Е.П. Цифровая схемотехника: учеб. пособие для вузов. 3-е изд., перераб. и доп. СПб.: БХВ-Петербург, 2010. 816 с.

5.Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы: справочник/ С.В. Якубовский, Л.И.Ниссельсон, В.И.Кулешова и др; под ред, С.В. Якубовского. М.: Радио и связь, 1990. 496 с.

6.Чижма С.Н. Электроника и микросхемотехника [Электронный ресурс]: учеб. Пособие / Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте. М., 2012. 359 с. URL: http: //lanbook.ru/

7.Справочник по электротехнике и электрооборудованию. 5-е изд., испр. Сер. Справочники. Ростов н/Д: Феникс, 2004. 480 с.

E.Ya.Omelchenko, S.I. Lukyanov,

A.A. Nikolaev, S.M. Andreev, A.V. Malafeev

Nosov Magnitogorsk State Technical University,

Magnitogorsk, Russian Federation

жения, автоматизированного учёта потреблённой электроэнергии и визуализации процессов всех уровней.

Электрооборудование центра включает в себя следующие составные части:

–система ввода и распределения электроэнергии;

–система управления режимами электроснабжения, релейной защиты и автоматики (РЗА);

–система учёта количества и качества потреблённой электроэнергии;

–система электроприводов, имитирующих работу 3 механизмов;

–система имитации работы датчиков;

–система управления механизмами;

–система визуализации электрических, механических, теплотехническихитехнологическихпроцессов.

Объектами автоматизации являются три виртуальных технологических установки, связанных общим технологическим процессом и физически представленных в виде трёх электроприводов (по одному электроприводу на каждую технологическую установку). Каждая установка предназначена для имитации работы технологических установок большой мощности в составе интегрированной автоматизированной системы управления.

Контроль и управление сборкой силовой электрической схемы данных технологических установок осуществляются от собственных локальных систем РЗА. Мониторинг потребления электроэнергии осуществляется также от собственных локальных систем ввода и распределения электроэнергии, а также систем управления объектами электроснабжения.

Управление технологическими аппаратами осуществляется от локальных систем АСУТП (система управления механизмами).

Система ИАСУ состоит из трёх локальных систем автоматизации, отличающихся между собой набором оборудования подсистем АСУТП и объединенных выполняемыми функциями, задаваемыми программно контроллером верхнего уровня.

Варианты реализации технологических агрегатов:

1)дрессировочный стан (разматыватель, клеть, моталка);

2)мостовой кран с учетом раскачивания груза (подъем, перемещение моста и тележки);

3)экскаватор (подъем, напор, поворот);

4)трехзвенный манипулятор (плечо, предплечье, поворот).

Организационно каждая локальная система ИАСУ включает в себя три подсистемы:

–подсистему АСУТП, предназначенную для автоматизированного управления технологическим оборудованием установки;

–подсистему АСУЭ, предназначенную для автоматизированного управления объектами электроснабжения технологических установок;

–подсистему АСТУЭ, предназначенную для автоматизированного учёта потреблённой установкой электроэнергии.

Функционально оборудование системы ИАСУ разделяется на три уровня:

–полевой уровень, представленный автоматическими выключателями, контакторами, преобразователями частоты, электродвигателями, датчиками;

–уровень базовой автоматизации, представленный программируемыми логическими контроллерами (ПЛК), станциями ввода/вывода, операторскими панелями, сетевыми коммутаторами, устройствами РЗА;

–уровень системы визуализации, представленный персональными компьютерами с установленным специальным программным обеспечением.

Питание центра осуществляется по пятипроводной схеме. Напряжение подается на вводной разъединитель, далее через вводной автоматический выключатель и трехфазные трансформаторы тока– на силовой трансформатор. Далее через автоматические выключатели, имитирующие режим автоматического включения резерва (АВР), напряжение поступает на сборные шины, питающие электроприводы исследуемых механизмов. Выходные сигналы с трансформаторов тока и напряжение с первичной обмотки трансформатора подаются на входы устройства микропроцессорной защиты Sepam T60, далее по каналу связи на модульный контроллер присоединения для автоматизации подстанций MiCOM Alstom C264.

Данные устройства совместно выполняют функции АВР и РЗА. Вторичная обмотка силового трансформатора к нагрузке подключена через трехфазный прямоточный счетчик электроэнергии РМ. Перечисленное оборудование установленововводномшкафу.

Напряжение 380 В со сборных шин подаётся на вводные автоматические выключатели 3 механизмов. Далее через трансформаторы тока и счетчики электроэнергии трехфазное напряжение поступает в силовые схемы электроприводов механизмов. Терминалы Sepam М61 и устройства MiCOM C264 по каждому механизму выполняют функции РЗА.

Электропривод каждого механизма имитирует его работу с помощью формирования на валу испытуемого двигателя соответствующей механической нагрузки. Это выполняется с помощью нагрузочного двигателя, соединенного с валом испытуемого. Однолинейная силовая схема электропривода (рисунок) включает в себя электрические схемы питания двигателей М1 (испытуемый) и М2 (нагрузочный) по системе «транзисторный преобразователь частоты – асинхронный двигатель» (ПЧ-АД).

Для питания нагрузочных двигателей М2 применены преобразователи частоты типа ATV71HU30N4 3*380 В, 3,0 кВт. Для питания испытуемых двигателей М1 с целью расширения изучения номенклатуры электрооборудования SE применены по механизмам преобразователи частоты ATV930, ATV61 и ATV71 соответственно.

Электрическая схема питания двигателя М1 включает в себя рубильник-предохранитель FU1, линейный контактор КМ1, токоограничивающий реактор LR1. В составе преобразователя частоты трехфазный выпрямительный мост UD1, транзисторный инвертор напряжения UF1, сглаживающий реактор LD1, встроенный тормозной модуль и тормозное сопротивление длительного режима работыRD1 (см. рисунок).

Рис. Однолинейная электрическая схема электропривода механизма

Дополнительно для формирования режима рекуперации между преобразователями частоты в звенья постоянного напряжения включены линейный контактор КМ3 и предохранители FU3. Для пуска и питания двигателя М1 от сети применен автоматический выключатель QF и контактный реверсор КМ4, КМ5. Для измерения угловой скорости вращения электромашинного агрегата М1-М2 на валу М2 установлен инкрементный энкодер BI.

В качестве двигателей стендов М1 и М2 применены асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором общепромышленного изготовления, допускающие питание от преобразователей частоты, АИР90L4 380 В, 2,2 кВт, 1500 об/мин. Двигатели собираются в электромашинный агрегат на виброопорах с параллельным расположением валов и клиноременной передачей.

Электрооборудование центра состоит из следующих узлов:

–электрооборудование шкафов (4 шт.);

–электрооборудование визуализации;

–электрооборудование электромашинных агрегатов

(3 шт.).

Электрооборудование визуализации включает в себя персональные компьютеры с мониторами, которые установлены на учебные столы, по две штуки на шкаф (стенд). Всего в ИАСУ 8 мониторов визуализации. Электрооборудование электромашинных агрегатов включает

всебя на каждый стенд по два асинхронных двигателя

идатчик скорости. Всего в центре 6 двигателей и 3 датчика скорости, установленные на 3 машинных агрегатах.

Встроенная система диагностики преобразователя частоты обеспечивает защиту каждого ПЧ и АД стендов при возникновении следующих неисправностей:

–короткое замыкание между фазами АД;

–короткое замыкание фазы на корпус АД;

–замыкание одного из выводов ПЧ на корпус;

–обрыв фазы АД;

–превышение тока в одной из фаз АД (перекос фазных токов) более чем на 30 % от среднего значения фазных токов;

–перегрев АД (времятоковая защита);

–перегрев АД (терморезистор);

–перегрев ПЧ (времятоковая защита).

Система диагностики электрооборудования обеспечивает контроль исправности электронных узлов, элементов преобразователей частоты, системы управления и при неисправности формирует текстовое сообщение на пульте оператора, которое содержит указание вида неисправности, неисправного блока и название привода, в котором возникла неисправность.

Контроллеры верхнего уровня обеспечивают запись параметров электроприводов и управляющих воздействий с интервалом 5 мс на глубину 30 с, предшествующих моменту неисправности. Записываемые параметры устанавливаются программно. Сохранность накопленной информации в системе обеспечивается в следующих ситуациях:

–отказ технических средств, входящих в состав комплекса системы;

–отказ систем электропитания технических средств системы;

–действия персонала.

Сохранность информации выполняется посредством следующих мер:

–применение энергонезависимой оперативной памяти в контроллерах;

–обеспечение возможности восстановления информации с внешних носителей при ее потере.

По вышеприведенным направлениям подготовки кафедрами АЭПиМ, ЭПП, АСУ и ЭиМЭ разработаны программы подготовки, рабочие программы дисциплин и презентации к занятиям.

Предложен вариант построения магистерской программы подготовки специалистов по энергетическому менеджменту. Магистерской программой поддерживаются несколько научно-образовательных траекторий. В рамках магистерской программы предусмотрена межвузовская кооперация в формате выездных проектных недель и совместных научно-исследовательских работ как с российскими, так и с зарубежными университетами-партнерами.

A variant of the construction of the master's program of training specialists in energy management has been considered. The several scientific and educational trajectories are supported by master's program. One of the key part of the

V. K. Gladkov

LUKOIL-PERM ltd,

Perm National Research Polytechnic University,

Perm, Russian Federation

master's program is interuniversity collaboration due to workshops and joint research projects, both with Russian and foreign universities-partners.

Ключевые слова: энергетический менеджмент; магистерская программа; энергоэффективность; сетевой метод.

Keywords: energy management; master program; energy efficiency; network method.

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время при управлении энергетическими ресурсами имеет место недостаточное внимание

к учету эргатического характера процесса энергопотребления, что требует решения следующих задач [1–3]:

–научно-технического обоснования подхода, концептуальных принципов и методов создания систем энергетического менеджмента, учитывающих эргатический характер процесса энергопотребления и обеспечивающих интегрированноедействиеразличныхфакторов;

–математического описания и синтеза энерготехнологических моделей в качестве базы для оценок существующего состояния и требуемого повышения энергоэффективности предприятий (организаций);

–разработки принципов построения и создания про- граммно-аналитических комплексов для управления энергетическими ресурсами на базе единой информа- ционно-аналитической платформы.

I. ЦЕЛЬ И ХАРАКТЕРИСТИКА МАГИСТЕРСКОЙ ПРОГРАММЫ

Основная цель программы заключается в том, чтобы в результате ее освоения магистры на основе знаний, умений, навыков с использованием методов концептуального проектирования и инжиниринга процессов повышения энергоэффективности обладали компетенциями разработки, внедрения и совершенствования систем энергетического менеджмента.

Комплексная подготовка энергоменеджеров с высоким уровнем компетенции на основе сквозного использования современных информационных (CAD/CAM/ CAE/РDM/CALS) технологий является актуальной для российских предприятий. Актуальность магистерской программы обусловлена:

1) социально-экономическими потребностями:

–снижение энергоемкости ВВП;

–повышение конкурентоспособности за счет снижения затрат на энергоресурсы;

–снижение уровня отрицательного воздействия на окружающую среду;

–воспитание, повышение уровня бережливости, рачи- тельностивэнерго-, ресурсопотреблении.

2) кадровыми потребностями:

–недостаточность, а, в своем большинстве, отсутствие кадрового сопровождения повышения энергоэффективности;

–острая потребность в специалистах всех уровней (бакалавр, специалист, магистр) во всех без исключения отраслях экономики.

Магистерская программа разработана впервые в отечественной и (с большой вероятностью) мировой практике подготовки магистров.

Предлагаемая программа подготовки заключается

вобеспечении принципиально нового качества образования за счет системной интеграции теории, эксперимента (экспериментальное оборудование и методики

экспериментальных исследований), опыта и знаний в смежных предметных областях (образование, структуры производства, инноватика, интеллектуальная собственность, электротехническая отрасль) на основе моделирования и использования возможностей современных информационных технологий для совер-

шенствования существующих образовательных программ и создания новой методологии обучения, в том числе при оптимизации проектно-конструкторских и технологических решений, а также методов их реализации в организации производства и управлении предприятиями.

II. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ МОДУЛЬ

Основой научно-промышленной кооперации является совместное участие университетов и предприятийпартнеров в разработке и сопровождении программы магистратуры, реализуемой по сетевому методу.

В процессе реорганизации региональной промышленной инфраструктуры и формирования принципиально новых направлений развития технологий появилась необходимость подготовки новой генерации специалистов и создания информационно-методологического обеспечения инновационной деятельности в энергетической отрасли.

Проект направлен на внедрение в образовательную практику университетов-партнеров новой и качественно усовершенствованной инновационной программы магистратуры «Концептуальное проектирование и инжиниринг повышения энергоэффективности» для подготовки инженерных, научных и управленческих кадров в энергетических отраслях, сетевых компаниях, сфере жилищ- но-коммунального хозяйства и смежных отраслей.

Программа направлена на студентов технических специальностей, успешно закончивших бакалавриат высшего технического образования.

Программа магистратуры состоит из трех направлений: технологического (поддержка жизненного цикла электротехнических устройств и установок), исследовательского и социально-экономического. Предусматривается профессиональная практика на предприятии (4 месяца).

Задачи образовательного модуля:

–Определение наиболее перспективных тем совместных магистерских и аспирантских работ по тематике энергетического менеджмента. Специализация, апробация инновационных магистерских и аспирантских работ. Модернизация учебных программ подготовки магистров, внедрение европейской системы зачётных единиц (ECTS);

–Модернизация лабораторного фонда университе- тов-партнеров и разработка учебно-методических комплексов дисциплин и дополнительных специальных курсов. Подготовка учебных пособий, учебно-методических материалов; разработка электронных образовательных ресурсов;

–Обеспечение взаимодействия с вузами, предприятиями в сфере управления инновационными проектами

иCALS-технологий. Разработка системы электронной поддержки совместной образовательной программы.

Программой предусмотрено сотрудничество с крупнейшими российскими предприятиями – ПАО «Россети», «Т плюс», ПАО «Мотовилихинские заводы», Пермской целлюлозно-бумажной компанией, предприятиями нефтегазовой отрасли (концернов «ЛУКОЙЛ»

и «ГАЗПРОМ»), предприятиями Объединенной авиастроительной корпорации и Объединенной двигателестроительной корпорации. С указанными предприятиями имеются совместные лаборатории (как на территории предприятий, такинаплощадяхуниверситетов-партнеров); ведется устойчивая целевая подготовка специалистов. Университеты привлекают к проведению «проблемных» лекций руководителей региональных предприятий; практические и лабораторные занятия по ряду дисциплин проводятсянапроизводственныхобъектах.

В рамках магистерской программы предусмотрена межвузовская кооперация в формате выездных проектных недель и совместных научно-исследовательских работ студентов как на российском уровне (с кафедрой энергетики и энергоэффективности горной промышленности Горного института НИТУ «МИСиС»), так и на международном (с Университетом Техаса, с Институтом независимых исследований Цюриха (Швейцария), с Университетом прикладных наук Анхальт (Германия), с УниверситетомприкладныхнаукГамбурга(Германия)).

III. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ МОДУЛЬ

Технологический модуль ориентирован на моделирование и отработку нештатных ситуаций в энергетических подразделениях предприятий.

Данный модуль направлен на достижение следующих целей:

–Разработка научно-методического комплекса для систем моделирования и оптимизации ЭЭС, обеспечения надёжности функционирования электроэнергетических комплексов; разработка тренажерно-обучающих систем нештатных ситуаций для подготовки и сертификации персонала,

–Разработка системы регионального сервиса для тиражируемых систем.

Алгоритмы моделирования режимов ЭЭС, положенные в основу программно-технического обеспечения, учитывают целый ряд факторов, обычно не принимаемых во внимание в типовых программах расчета и анализа режимов электрических систем и систем энергоснабжения, представленныхнаотечественномрынке[4–6].

Программно-технический комплекс строится на основе унифицированных аналитических сред и является составной частью автоматизированных систем управ-

ления технологическими процессами и имеет связи с более высокими уровнями иерархии автоматизированной системы контроля и учета электроэнергии и противоаварийной автоматики.

Единая база данных электротехнического оборудования (ЭО) позволит обрабатывать следующую информацию: время выхода из строя, время плановых ремонтов, периоды наработки на отказ, режимы эксплуатации и т.п. В системе управления базой данных предусмотрены обработка и систематизация существующих статистических данных по электрооборудованию и системе электроснабжения, предусмотрены хранение и ведение технологической информации, выделены основные критерии и показатели, влияющие на работоспособность электрооборудования.

Задачи технологического модуля:

–разработка методики моделирования распределенных ЭЭС;

–разработка моделирующих систем нештатных ситуаций для подготовки и сертификации персонала;

–разработка системы регионального сервиса для тиражируемых систем на базе специализированного портала.

IV. ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ МОДУЛЬ

Исследовательский модуль ориентирован на разработку системы информационной поддержки принятия решений по управлению жизненным циклом (ЖЦ) ЭО, основанной на энергоинформационной модели [7],

врамках следующих целей:

–Обеспечение толерантности электроэнергетических систем (ЭЭС) предприятий на основе информаци- онно-аналитических сред принятия решений (при этом задачу следует рассматривать в комплексе с современной методологией проведения мониторинга, диагностики, технического обслуживания и ремонта технологического оборудования),

ционирования ЭЭС,

–Оперативное управление электроэнергетическими сетями,

–Управление жизненным циклом сетей ЭО на основе современных методов CALS-технологий.

Вообще, рассматривая проблему использования информации о техническом состоянии (ТС) ЭО, целесообразно выделить три уровня адекватности оценок. Первый уровень – идентификация ТС ЭО по показателям надежности (по параметру потока отказов или интенсивности восстановлений). Второй уровень – идентификация ТС ЭО по вероятностным характеристикам дефектов и повреждений, выявленных в определенные моменты времени. Третий уровень – идентификация ТС ЭО по непрерывноконтролируемымтехнологическимпараметрам.

Согласно предложенной схеме базовая задача сводится к учету и управлению информационными потоками, обеспечивающими функционирование данной системы.

Специфика энергетических подразделений современных крупных предприятий определяется следующими факторами: территориальной распределенностью объектов ЭЭС, гетерогенностью элементов ЭЭС, аутсорсингом задач сервисного обслуживания, необходимостью решения задач по принципу «здесь и сейчас».

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Изложенные выше методы и направления инжиниринга повышения энергоэффективности успешно апробированы на ряде предприятий целлюлозно-бумажного и минерально-сырьевого кластеров региона.

Авторский коллектив имеет опыт межвузовской кооперации в разработке методологического и программнотехнического обеспечения распределенных систем энергомониторинга на базе концепций SmartGrid.

Применение методов концептуального проектирования и инжиниринга обеспечивает инновационный сценарий повышения энергетической эффективности предприятий, в том числе за счет развития системного управления энергетическими ресурсами.

Для реализации основной цели программы предусматриваются следующие циклы дисциплин, для преподавания которых привлекаются ведущие специалисты предприятий-партнеров (группа предприятий «Пермская целлюлозно-бумажная компания» и

ООО «ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ»):

–Энергоснабжение и энергопотребление,

–Энергоэффективность выпуска продукции, оказания услуг,

–Энергоаудит и средства энергосбережения,

–Управление энергетическими ресурсами,

–Концептуальное проектирование и инжиниринг процессов повышения энергоэффективности,

–Системы энергетического менеджмента. Предусмотрена усиленная подготовка по англий-

скому языку (2 семестра) и немецкому языку (по выбору, для участия в программах обмена и стажировки с немецкими университетами).

Тематика проводимых исследований соответствует тематике работ выполняемого в настоящее время гранта РФФИ № 14-07-96000 р_урал_а «Разработка

интеллектуальной системы поддержки принятия решений обеспечения безаварийной работы энергетических объектов».

Библиографический список

1.ГОСТ Р ИСО 50001–2012. Системы энергетического менеджмента. Требования и руководство по применению.

2.Lyakhomsky A.V., Petrochenkov A.B., Perfil’eva E.N. Conceptual design and engineering strategies to increase energy efficiency at enterprises // Russian Electrical Engineering, 2015. Vol. 86. No. 6, P. 305–308. DOI: 10.3103/S1068371215060097.

3.Conceptual design and engineering strategies to increase energy efficiency

at enterprises: Research, technologies and personnel / A. Lyakhomskii, E. Perfilieva, A. Petrochenkov, S. Bochkarev // IEEE Conference Publications. Proceedings of 2015 IV Forum Strategic Partnership of Universities and Enterprises of Hi-Tech Branches (Science. Education. Innovations). 2015. P. 44–47. DOI: 10.1109/IVForum.2015.7388249.

4.Bagajewicz M. A review of techniques for instrumentation design and upgrade in process plants // Canadian Journal of Chemical Engineering. 2002. 80 (1). P. 3–16.

5.Reinertsen R. Residual life of technical systems; diagnosis, prediction and life extension // Reliability Engineering and System Safety. 1996. 54 (1). P. 23–34. DOI: 10.1016/S0951-8320 (96) 00092-0.

6.Aytug H., Khouja M., Vergara F.E. Use of genetic algorithms to solve production and operations management problems: A review // International Journal of Production Research. 2003. 41: 17. P. 3955–4009. DOI: 10.1080/00207540310001626319.

7.Petrochenkov A.B. An Energy-Information Model of Industrial Electrotechnical Complexes // Russian Electrical Engineering. 2014. Vol. 85. No. 11. P. 692–696. DOI: 10.3103/ S1068371214110108.

Рассмотрены аспекты реализации виртуального лабораторного практикума для изучения систем электропривода на базе современных программных средств.

Aspects of virtual laboratory practical work realisation for electric drive systems study on the basis of modern software are considered.

Ключевые слова: виртуальный лабораторный стенд, автоматизация эксперимента, теория электропривода.

Keywords: the virtual laboratory workbench, experiment automation, the electric drive theory.

ВВЕДЕНИЕ

Современная подготовка специалистов по направлению «Электропривод и автоматика» базируется на методиках, связанных с компьютерными технологиями обучения. Лабораторный практикум, являясь важной и значительной частью профессиональной подготовки студентов, позволяет глубже изучить теоретический материал, а также сформировать практические инженерные навыки и умения [1].

В настоящее время идет поиск оптимальной структуры образовательного процесса, способного совместить в себе достоинства традиционной школы с новыми возможностями. Особое внимание уделяется разработке эффективных форм организации самостоятельной работы студентов. Большая роль в совершенствовании форм обучения отводится компьютерным технологиям, в частности, виртуальным тренажерам для имитации лабораторного практикума.

Проблема организации виртуального эксперимента может быть решена с использованием современных имитационных систем, например Simulink. Однако подобные системы не являются тренажерами, позволяющими провести эксперимент с максимальным приближением к реальности. Поэтому в ИГЭУ был разработан

виртуальный лабораторный стенд (ВЛС) [2], позволяющий с максимальной реалистичностью воспроизвести модели электромеханических объектов и элементов систем управления, разместить их на рабочей панели стенда, собрать в интерактивном режиме электрические цепи и каскады электромеханических устройств, имитировать работу системы в реальном времени, осуществить интерактивное управление виртуальными приборами, исследовать работу системы в статике и динамике. Интуитивно понятный системный интерфейс обеспечивает имитацию реальных действий студента и реальных реакций устройств на эти действия и на процессы, происходящие в электрической цепи. Система рассчитана в первую очередь на активизацию самостоятельной работы студента. Ее задача в том, чтобы подготовить студента к проведению реального эксперимента, выполнение которого не допускает халатности, требует максимального внимания и знания программы эксперимента, умения реализовывать эту программу на практике, а также умения принимать взвешенные оперативные решения. На базе ВЛС разработан лабораторный практикум по курсам «Электропривод» и «Теория электропривода» [1, 3].

I. ПРИНЦИП РАБОТЫ С ВИРТУАЛЬНЫМ ЛАБОРАТОРНЫМ СТЕНДОМ

ВЛС (рис. 1) представляет собой окно, имитирующее рабочую панель реального испытательного стенда.

На панели оборудования находятся доступные для работы элементы электрической схемы, в частности, источники напряжения, измерительные приборы, реостаты, конденсаторы, катушки индуктивности, выключатели, трансформаторы, электрические машины и т.п. Внешний вид виртуальных приборов соответствует виду реальных устройств. Форма курсора имеет форму виртуальной руки, которая изменяется в зависимости от