|
|
Программные инструменты
Интегрированная среда InSIDE
Интегрированная среда разработки тренажеров InSiDE работает под управлением ОС семейства Windows (Windows NT, Windows 2000, Windows XP) и позволяет создавать тренажеры (как аналитические, так и полномасштабные) для технологических объектов различной степени сложности.
Использование интегрированной среды разработки InSiDE позволяет:
- Автоматизировать процесс разработки тренажеров, что не только ускоряет и упрощает разработку, но и снижает риск ошибок, совершаемых разработчиком при выполнении рутинных операций.
- Привлекать к разработке специалистов, не являющихся экспертами в языках программирования. Используя CAD системы, основанные на принципе визуального программирования, разработчик может сконцентрироваться на вопросах физики моделируемых процессов или принципах функционирования технологических систем, не вникая в тонкости программирования.
- Вносить изменения в тренажер специалистам Заказчика без привлечения разработчиков.
Основные характеристики InSiDE:
- Графический интерфейс разработки тренажеров.
- Многопользовательская среда разработки.
- CAD приложения для визуального программирования.
- Средства отладки и мониторинга работы тренажера.
- Автоматизированная интеграция расчетных модулей тренажера.
- Возможность распределенных вычислений (кластерные тренажеры).
Работа интегрированной среды разработки тренажеров InSiDE построена на использовании базы данных реального времени InterBase. База данных тренажера используется для хранения данных по разрабатываемому тренажеру и организации к ней многопользовательского доступа.
Для описания состояния моделируемого оборудования и его характеристик в базе данных тренажера создаются специализированные классы данных. Например, класс данных Sensors (измерительные каналы), класс данных Actuators (исполнительные механизмы) и т.д. На основе этих классов в БД заносятся списки объектов моделируемого оборудования и их характеристики.
Для организации графического интерфейса с БД тренажера используется утилита DataBase Editor, входящая в состав InSiDE.
Все технологические системы и оборудование, моделируемые в тренажере, разбиваются на отдельные подсистемы (модели).
Для каждой подсистемы в дальнейшем создается свой расчетный программный модуль, представляющий собой отдельный выполняемый (exe) файл.
| |
Информация о всех подсистемах хранится в БД тренажера.
Утилита Model List Editor | Для организации графического интерфейса с БД тренажера используется утилита ModelList Editor, входящая в состав InSiDE. Передача данных между программными модулями тренажера осуществляется посредством TCP/IP протокола.
Моделирующий программный модуль тренажера состоит из двух частей:
- непосредственно математической модели системы;
- функций обмена данными с сервером тренажера
|
Для организации обмена данными между различными программными модулями на сервере тренажера существует общая область данных. Общая область данных создается на этапе запуска сервера тренажера на основе ранее созданных классов данных в БД тренажера.
Программные модули тренажера создаются с помощью системы автоматизированного проектирования (САПР), входящей в состав InSiDE. САПР InSiDE используется для создания программных модулей тренажера, моделирующих электроэнергетические системы, тепло-гидравлические сети и системы КИПиА реального объекта.
САПР для моделирования электрических систем. | 
САПР для моделирования теплогидравлических и газовых систем. | |
САПР для моделирования систем КИП и А. |
Базовые элементы, используемые для построения схем моделируемых систем, объединяются в библиотеки элементов.
Для создания новых базовых элементов, а также редактирования уже созданных используется утилита Object Editor, входящая в состав InSiDE. |
Создание программного модуля в САПР InSiDE происходит с помощью так называемого метода “визуального программирования”, когда разработчик с помощью манипулятора мышь размещает на рабочем поле графические изображения базовых элементов схемы, связывает их между собой и задает их внутренние параметры. Затем созданная технологическая схема тестируется в автономном и комплексном режимах. В ходе тестирования разработчик может контролировать все параметры работы схемы.
После отладки работы схемы моделируемой системы, автоматически создается полный исходный текст ее программы (язык C++) и файла проекта (Microsoft Visual Studio 6.0) для компиляции соответствующего программного модуля тренажера.
Утилита Object Editor | Базовые элементы, используемые для построения схем моделируемых систем, объединяются в библиотеки элементов.
Для создания новых базовых элементов, а также редактирования уже созданных используется утилита Object Editor, входящая в состав InSiDE.
Утилита Object Editor позволяет:
- задавать внешний вид объектов,
- задавать расчетную функцию объекта (язык C++);
- графически определять входные/выходные переменные и параметры объекта;
- компилировать библиотеки объектов для их интеграции в САПР.
|
Помимо библиотеки стандартных логических элементов для моделирования логики КИПиА в процессе создания тренажера тепловой электростанции, работающей под управлением АСУТП TELEPERM XP, была разработана специализированная библиотека логических элементов TELEPERM XP.
Схема КИП и А в АСУ TELEPERM XP. | АСУ TELEPERM XP является разработкой фирмы Siemens и широко используется в ядерной и теплоэнергетической промышленности.
На основе разработанной библиотеки в САПР были созданы схемы КИПиА моделируемых систем тепловой электростанции и скомпилированы соответствующие программные модули тренажера. |
При моделировании уникального оборудования (активная зона, турбина и т.д.) разработчиком заполняется таблица соответствий данных, которая устанавливает связь между интерфейсными переменными выполняемого модуля и данными, хранящимися в общей области данных тренажера.
Затем на основе таблицы соответствий автоматически создается шаблон исходного текста программы (язык C++) и файла проекта (Microsoft Visual Studio 6.0) для компиляции будущего программного модуля тренажера. Исходный текст модуля включает в себя все необходимые функции работы с сервером и вызовы функций моделирования.
Разработчику в свою очередь, необходимо создать непосредственно функции расчета моделируемых параметров, используя интерфейсные переменные, описанные ранее в таблице соответствий.
| 
Утилита MTEditor (таблица соответствий). |
Человеко-Машинный Интерфейс
Модули ЧМИ тренажера также представляют собой отдельные исполняемые (exe) файлы, которые запускаются на машинах-станциях оператора и инструктора.
Для создания фрагментов ЧМИ используется система автоматического проектирования (Dyner), входящая в состав InSiDE.
Фрагменты создаются на основе графических элементов, реализующих визуальное представление и функции управления соответствующего моделируемого объекта (насос, клапан и т.п.), а также статической графики.
|
САПР для создания фрагментов ЧМИ |
Для создания новых графических элементов и редактирования уже созданных используется редактор графических элементов, позволяющий:
- определять внешний вид элемента;
- задавать анимацию элемента в зависимости от состояния моделируемого объекта;
- создавать библиотеки элементов.
Пользовательский интерфейс тренажера для Кольской АЭС.
| Результатом работы системы автоматического проектирования ЧМИ тренажера являются библиотеки графических элементов и набор текстовых файлов, содержащих описание фрагментов тренажера в специализированном формате, которые используются для инициализации модулей ЧМИ тренажера. |
Использование модульной клиент/серверной архитектуры на основе TCP/IP протокола позволяет запускать тренажер в различных конфигурациях в зависимости от необходимого объема моделирования и используемого машинного парка тренажера.
Для создания различных конфигураций и запуска тренажера используется утилита Configurator входящая в состав InSiDE. Данная утилита позволяет определять, какие модули будут задействованы при работе тренажера, на каких машинах они будут выполняться, какие процессоры будут использоваться.
| |
В состав InSiDE также входит набор средств отладки и анализа работы тренажера, включающих в себя утилиты:
- мониторинга общей области данных тренажера;
- просмотра протокола событий тренажера;
- посттренировочного анализа;
- архивации результатов работы тренажера.
Интегрированная среда разработки тренажеров InSiDE представляет собой целостную систему, позволяющую существенно ускорить и, соответственно, удешевить разработку тренажера любого сложного технологического объекта.
В ходе выполнения контрактов компания «Моделирующие системы» проводит обучение специалистов Заказчика обслуживанию поставляемого аппаратного и программного обеспечения тренажеров. Данный курс представляет собой, в основном, практическое обучение на основе руководств по разработке, эксплуатации и техническому обслуживанию. Целью курса является предоставление специалистам Заказчика возможно более полной информации по тренажеру и среде разработки InSiDE с тем, чтобы в случае необходимости они могли самостоятельно вносить в него модификации.
|