CC BY
19
УДК 378.147.88
О. В. Зеленко, С. Г. Климанов, М. В. Стурова
ИНТЕГРАЦИЯ ЛАБОРАТОРИИ ИОКОГАВА В УЧЕБНЫЙ ПРОЦЕСС
Ключевые слова: автоматизация, лабораторный практикум, узел учета тепла.
Реализован комплекс методических указаний для дисциплин второго курса обучения бакалавров по направлениям подготовки 230100 «Информатика и вычислительная техника» и 220700 «Автоматизация технологических процессов и производств», аргументирована необходимость создания данного комплекса.
Key words: automation, the laboratory workshop, the site for heat accounting.
The complex of methodical indications for disciplines of the second curriculum of bachelors in directions of preparation 230100 « Computer science and computer facilities » and 220700 « Automation of technological processes and manufactures » is realized, the indispensability of creation of the given complex is given reason.
Исторически в профессиональном образовании инженеров сложилась традиция, в соответствии с которой обучение
естественнонаучным дисциплинам проводится как теоретическими методами, так и в процессе экспериментальной деятельности студентов на основе лабораторных практикумов. Однако большинство функционирующих в настоящее время в инженерных вузах лабораторных практикумов основано на оборудовании и методическом обеспечении, которые были созданы и разработаны еще в середине прошлого века [1].
Техническая оснащенность лаборатории Иокогава современным оборудованием в КНИТУ позволяет проводить подготовку специалистов с ориентацией на конкретное промышленное предприятие и четко определенный технологический процесс, а также повышение квалификации для работников предприятий нефтехимической и газовой промышленности Российской Федерации, таких как, «Газпром», ТАНЕКО, Нижнекамскнефтехим и др.. Наличие мощного программного обеспечения позволяет проводить работы по оптимизации технологических процессов в части энергосбережения и снижения производственных затрат.
Интеграция лаборатории Иокогава в учебный процесс выявила необходимость более глубокого изучения всей номенклатуры технических средств автоматизации компании и модернизации учебно-методических комплексов.
Не мало важным аспектом является повышение эффективности вузовской науки и подготовки, возрастание ее вклада в ускорение научно-технического прогресса, а именно подготовка специалистов в научно - технической сфере с использованием современного оборудования, автоматизированных стендов -имитаторов, то есть комплексное обучение в условиях максимально приближенным к реальным.
Рассмотрев учебные планы подготовки бакалавров по направлениям 230100 «Информатика и вычислительная техника» и 220700 «Автоматизация технологических процессов и производств», было принято решение построить программу обучения по спиральному способу [2].
При спиральном способе построения программ расположение учебного материала сочетает последовательность и цикличность его изучения. Характерной особенностью этого способа является то, что учащиеся (студенты) не выпускают из поля зрения исходную проблему и в то же время постепенно расширяют и углубляют круг связанных с ней знаний.
При этом, содержание подготовки специалиста должно строиться как комплексная целевая программа, ориентированная на конечные результаты, а не как простая сумма независимых друг от друга дисциплин. Содержание каждой отдельной дисциплины должно рассматриваться как органическая часть целостного содержания всесторонней подготовки специалиста
определенного профиля. Из этого вытекает необходимость строить содержание подготовки специалиста в целом как комплексную программу [3].
Было принято решение реализовать комплекс методических указаний для дисциплин второго курса обучения студентов в соответствии с государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования для бакалавров по направлениям подготовки 230100 «Информатика и вычислительная техника» и 220700 «Автоматизация технологических процессов и производств». Данное решение было принято по нескольким причинам:
1. Отсутствие методических указаний связанных с узлом учета тепла для данного курса;
2. Необходимость начать разработку лабораторного практикума с начала обучения.
Была поставлена задача, чтобы лабораторные работы каждой конкретной дисциплины занимали от 2-х до 5-ти часов. Для реализации поставленной задачи были выбраны следующие дисциплины: ИТ (информационные технологии), ТАП (теория алгоритмов и программ) и ПАХТ (процессы и аппараты химических технологий).
Лабораторный практикум включает в себя четыре лабораторные работы.
- Лабораторная работа №1 (ИТ). CENTUM VP. Создание проекта.
В ходе данной лабораторной работы студентам предстоит ознакомиться с работой в
системе Centum VP. Студентами будет получена схема, согласно которой необходимо создать в корзине «NODE» модули ввода/вывода и прописать в них все аналоговые и дискретные входные и выходные сигналы. Так же студенты начинают знакомство с графической частью, создают окно общего вида для лабораторных работ, из которого в дальнейшем будет осуществляться доступ к мнемосхеме и окну управления. Результат выполнения данной лабораторной работы приведен на рисунке 1.
а:—, г *. > * -F
выполнения работы студенты осуществляют логическое управление установкой: 1) Собирают блок - схемы для управления установкой, насосами, запорными устройствами, электронагревателем, чилером (рис. 3); 2) Настраивают параметры функциональных блоков; 3) Запускают проект в режиме виртуального тестирования.
На этом разработка текущего проекта завершается.
Рис. 3 - Блок-схема управления установкой
Рис. 1 - Результат выполнения лабораторной работы № 1по дисциплине ИТ
- Лабораторная работа №2 (ИТ). Графические окна и окна управления. Мнемосхема.
При выполнении работы необходимо создать на станции оператора графическое окно для управления работой установки и настроить его основные параметры, сконфигурировать на станции оператора группы трендов для записи основных параметров установки, а так же осуществить привязку окна управления и графического окна с мнемосхемой к окну общего вида (рис. 2) [4].
- Лабораторная работа №4 (ПАХТ). Изучение явления теплообмена в пластинчатом теплообменнике.
Уделяя внимание принципу действия узла учета тепла и изучению явление теплообмена, студентам необходимо снять показания при изменении расхода, используя значения датчиков (рис. 4), согласно полученным данным рассчитать опытные значения коэффициента теплопередачи. А так же посчитать расчетное значение и провести анализ результатов. Все данные полученные и рассчитанные в ходе работы заносятся в таблицы.
Рис. 2 - Результат выполнения лабораторной работы № 2 по дисциплине ИТ
- Лабораторная работа №3 (ТАП). Логическое управление установкой. Виртуальное тестирование.
Данная лабораторная работа разработана для дисциплины теория алгоритмов и программ. В ходе
Рис. 4 - Мнемосхема узла учета тепла
Все методические указания к лабораторным работам были разработаны для узла учета тепла на основе представленных технических средств и программного обеспечения фирмы «Yokogawa» [5].
Методические указания позволят студентам изучить отдельные темы дисциплин комплекса предметов второго курса, изучаемых на базе узла
учета тепла, а так же программные средства РСУ СепШшУР.
В методических пособиях подробно описаны алгоритмы выполнения лабораторных работ с иллюстрациями, предоставлен весь необходимый теоретический материал для ознакомления с системой.
Предложенная программа обучения, основанная на повторении материала с добавлением нового, позволяет повысить уровень освоения материала и, соответственно, подготовки специалистов по автоматизации. Осуществление такого подхода обеспечивает целостность содержания обучения и интеграцию его составляющих на всех уровнях формирования, во всех формах его представления. Содержание, построенное на логике обучения, становится методологическим и методическим средством достижения промежуточных и конечных целей подготовки специалиста.
Литература
1. Осипов П.Н. Лабораторный практикум в инженерном вузе: традиции и инновации/ П.Н. Осипов// Вестник Казан. технол. ун-та.-2014. Т. 17. -№ 8. -С.399 - 400.
2. Климанова Е.Ю., Зеленко О.В. Внедрение современных информационных технологий в образовательный процесс/ Е.Ю. Климанова, О.В. Зеленко// Вестник Казан. технол. ун-та.-2012. Т. 15. -№ 24. -С.212 - 213.
3. Нургалиев Р.К., Зеленко О.В., Климанова Е.Ю., Стурова М.В. Разработка комплекса методических указаний на основе узла учета тепла/ Р.К. Нургалиев, О.В. Зеленко, Е.Ю. Климанова, М.В. Стурова// Вестник Казан. технол. ун-та.-2014. Т. 17. -№ 14. -С.217 - 218.
4. Справочное руководство СепШшУР, часть А, С, Б, Е/ ООО «Иокогава Электрик СНГ». - М., 2009. - 3130 с.
5. Учебник по инжинирингу. Руководство пользователю. 14-ое издание/ ООО «Иокогава Электрик СНГ». - М., 2006. - 294 с.
© О. В. Зеленко - старший преподаватель каф. АССОИ ИУАИТ КНИТУ, [email protected]; С. Г. Климанов - магистр гр. 814-М3 каф. ЭЭ ИУАИТ КНИТУ, [email protected]; М. В. Стурова - магистр гр. 814-М1 каф. АССОИ ИУАИТ КНИТУ, [email protected].
© O. V. Zelenko, senior teacher, Automated systems of obtaining and information processing department, KNRTU, [email protected]; S. G. Klimanov, undergraduate KNRTU, [email protected]; M. V. Sturova, undergraduate KNRTU, [email protected].
