Автоматизация уникальных лабораторных установок

Казанский государственный технический
университет им. А.Н.Туполева
Институт радиоэлектроники и телекоммуникаций
Центр дистанционных
автоматизированных учебных
лабораторий
[http://www.kai.ru/univer/labview/]
Название доклада
МЕТОДОЛОГИЯ ДИСТАНЦИОННОГО
УЧЕБНОГО И ТЕХНИЧЕСКОГО
ЭКСПЕРИМЕНТА НА УНИКАЛЬНЫХ
УСТАНОВКАХ И СТЕНДАХ
Евдокимов Ю.К., Кирсанов А.Ю.
Центр дистанционных автоматизированных учебных лабораторий
КГТУ им. А.Н.Туполева. www.kai.ru/univer/labview
Базовый информационно-управляющий
элемент
Средство автоматизации на основе ВИТ
Исследуемый
объект
(объект автоматизации)
Измерительное
устройство
Управляющее
устройство
Вычислительноуправляющее
средство
Программное
обеспечение ВП
ВИТ – виртуальные измерительные технологии;
ВП – виртуальный прибор.
Лицевая
панель ВП
Автоматизация типовых лабораторных
практикумов
Аналоговые измерительные каналы
Блок
согласования
сигналов
Блок
питания
Набор
исследуемых
схем
Коммутатор
измерительных
каналов
Лабораторный макет
Устройство
ввода/вывода
Цифровые линии
Функциональная схема лабораторного макета
Структурная
схема системы
дистанционного
управления
экспериментом
Автоматизированный дистанционный
практикум по курсу «Электроника»
Автоматизированный дистанционный
практикум по курсам «Основы теории цепей» и
«Радиотехнические цепи и сигналы»
Автоматизация уникальных лабораторных
установок
Решаемые задачи:

автоматизация уникальной установки на
локальном уровне;

создание виртуального макета;

обеспечение дистанционного доступа;
Автоматизация уникальных лабораторных
установок
Основные требования, предъявляемые к
локальной автоматизированной измерительной
системе:




работа в режиме жесткого реального времени;
резервирование жизненно важных узлов;
защита от некорректных действий оператора
(предотвращение критических режимов работы);
автоматическое отключение установки при
аварийном режиме.
Автоматизация уникальных лабораторных
установок
НИР выполняемые в КГТУ им. А.Н. Туполева:



разработка системы автоматизации
экспериментов в аэродинамической трубе;
создание автоматизированной системы
измерения параметров турбореактивного
авиационного двигателя АИ-25;
создание автоматизированной системы
идентификации динамических характеристик
дизельного двигателя в Казанской
государственной сельскохозяйственной
академии;
Аэродинамическая труба КГТУ им. А.Н. Туполева
Аэродинамическая труба КГТУ им. А.Н. Туполева
Оборудование для автоматизации экспериментов
в аэродинамической трубе
Измерительное оборудование:


NI PXI-8106 – контроллер реального времени;
NI PXI-4220 – двухканальная плата для
тензометрических измерений (три платы);

многоканальная плата NI PXI-6255;

Датчики:
давления;

тензометрические;
Оборудование для автоматизации экспериментов
в аэродинамической трубе
Тензометрический
датчик
Экспериментальная установка
Двигатель АИ-9
1 – двигатель АИ-25;
2 – пусковой двигатель АИ-9;
3 – испытательный стенд.
Схема измерения параметров рабочего тела
T1
nкнд
T2
T4
T3
T0
P0
ВУ
P1
К
nкнд
КС
ГТ
C
P
P2
P3
P4
P5
P
• T0 – температура воздуха в боксе;
• P0 – атмосферное давление в боксе;
• Ti – температура рабочего тела в характерных сечениях
(четыре датчика);
• ΔPi – избыточное давление в характерных сечениях
(шесть датчиков);
• GТ – расход топлива;
• nквд , nкнд – частоты вращения роторов турбокомпрессора;
Структурная схема измерительной системы
для исследования рабочих процессов ДВС
Датчик
расхода воздуха
Датчик частоты
вращения
Индуктивный
коленвала
тормоз
Датчик
момента
вращения
Д1
Д4
ДВС Д 220
Д3
Д2
Д5
Имитатор
нагрузок
Датчик
расхода топлива
Устройство
ввода/вывода
Автоматизированный
блок управления
индуктивным тормозом
Система дистанционного управления
измерениями параметров газоперекачивающей
установки ГТИ-25ИР
Казань
Клиентское ПО
Пользовательский интерфейс
Операторы, получающие
доступ через Интернет
Блок сетевого взаимодействия
с измерительным ПК
ПО оператора
Интернет
Идентификация клиента
Формирование
отказа
Контроль доступа
ЛВС
Протокол dstp
Шимордан
Протокол передачи данных
через Интернет (http, dstp)
Измерительный сервер
Интернет-сервер (Web, Data socket)
Операторы,
находящиеся
в ЛВС
БД
ПО управления
измерительными
процессами
Архив данных
Очередь
запросов
Контроллер
серии Compact
Field Point (cFP)
Измерение физического
состояния (давление,
температура, расход)
Измерительный сервер
Группа датчиков
Газоперекачивающая
установка
ГТК-25ИР
Структурная схема
Data Socket - сервер
dstp-протокол
Контроллер
серии Compact
Field Point
Функциональная схема
Мнемосхема газоперекачивающей
установки ГТИ-25ИР
Виртуальный лабораторный практикум по
электрохимическим специальностям
ELECHTROCHIMICAL LABWORK ENVIRONMENT
Создание лабораторного практикума осуществлялось
в рамках международного сотрудничества с лабораторией LET UMR CNRC n0 6608 университета г. Пуатье
(Франция).
Состав практикума:




«Polarization Curve» - поляризационная кривая;
«Voltage Step» (Cotrell Method) – скачок
напряжения (метод Котреля);
«Rotation Disc Electrode» - вращающийся
дисковый электрод;
«Electrodiffusion Friction Measurement» электродиффузионный измеритель вязкого трения.
Виртуальный лабораторный практикум по
электрохимическим специальностям
Титульный лист виртуального лабораторного
практикума ELE 1.0
Виртуальный лабораторный практикум по
электрохимическим специальностям
Интерфейс пользователя лабораторной работы
Конец презентации
Центр дистанционных автоматизированных учебных лабораторий
КГТУ им. А.Н.Туполева. www.kai.ru/univer/labview