Обзор аппаратно-технической базы и программного обеспечения предприятия

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования

"Северный (Арктический) федеральный университет"

Кафедра информационных технологий

Отчет о практике в центре инновационного обучения САФУ

Руководитель практики от предприятия

А.Ю. Кузнецов

Архангельск 2011

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ХАРАКТЕРИСТИКА ПРЕДПРИЯТИЯ

1.1 История предприятия

1.2 Функции предприятия

2. ХАРАКТЕРИСТИКА ОТДЕЛА

3. ОБЗОР АППАРАТНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ БАЗЫ И ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЯ

3.1 Центр обучения и сертификации

3.2 Лаборатория электротехники

3.3 Лаборатория микроэлектроники

4. ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАДАНИЯ

4.1 Обучение основам работы с ПО фирмы National Instruments

4.2 Тестирование электротехнических стендов

4.3 Выполнение лабораторных работ по предмету «Компьютерная схемотехника»

4.4 Тестирование стендов ELVIS_S12C128

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ВВЕДЕНИЕ

Целью прохождения производственной практики является: получение практических навыков, сбора информации, подготовка к написанию отчетной работы.

Практические навыки играют определяющую роль в профессиональной деятельности любого специалиста. Чем больший опыт накоплен человеком по практическому использованию своих теоретических знаний, тем более эффективна работа такого сотрудника.

Цель написания данной работы - систематизация и обобщение практических навыков при прохождении практики на предприятии на основании полученных теоретических знаний. Субъект исследования - центр инновационного обучения САФУ.

1. ХАРАКТЕРИСТИКА ПРЕДПРИЯТИЯ

1.1 История предприятия

Центр инновационного обучения (ЦИО) образован в рамках института информационных технологий (ИИКТ) САФУ в апреле 2011 года для обучения специалистов различных областей технологиям компании National Instruments (NI). Толчком к образованию данного центра стало создание САФУ - Северного (Арктического) Федерального Университета на базе крупнейших университетов Архангельской области и инициатива сотрудников ИИКТ, а именно - заместителя директора ИИКТ Любовой Ольги Александровны.

Работа над созданием Центра началась в феврале 2011 года. На данный момент его помещения располагаются как в здании ИИКТ (10 корпус бывшего АГТУ), так и в 1 корпусе бывшего АГТУ (кафедра электротехники), 4 корпусе бывшего АГТУ (кафедра нефтегазовой промышленности) и 1 корпусе бывшего ПГУ (факультет физики). При создании ЦИО было произведено полное оснащение аудиторий ЦИО современным оборудованием и обучение специалистов САФУ работе с аппаратурой NI.

Началом работы ЦИО стало прохождение в нём практики студентов ИИКТ 3 и 4 курсов. Основные поставленные на этом этапе задачи: обучение технологиям NI, проверка и тестирование оборудования, программного и методического обеспечения по дисциплинам «Электротехника и электроника» и «Компьютерная схемотехника».

1.2 Функции предприятия

Основными функциями Центра инновационного обучения являются:

обучение преподавателей особенностям технологий NI,

использование новейших технологий в контрольно-измерительной технике при преподавании студентам следующих дисциплин: «Электротехника и электроника», «Компьютерная схемотехника», «Информационные сети», «Архитектура и ЭВМ».

2. ХАРАКТЕРИСТИКА ОТДЕЛА

Центр инновационного обучения включает в себя пять лабораторий различных сфер деятельности:

Центр обучения и сертификации (10209);

Лаборатории электротехники (1503 и 1514);

Лаборатории микроэлектроники (10201 и 1512);

В связи с тем, что центр инновационного обучения является весьма молодой структурой САФУ, в нём на данный момент не создано отделов. ЦИО только что образован, и в нём прошли обучение первые студенты. В полную силу центр начнёт свою работу в сентябре с обучением студентов различных специальностей на современном контрольно-измерительном оборудовании.

3. ОБЗОР АППАРАТНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ БАЗЫ И ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЯ

3.1 Центр обучения и сертификации

Центр обучения и сертификации САФУ включает в себя локально-вычислительную сеть из пятнадцати компьютеров. Кроме того, в каждой лаборатории используется специализированное оборудование для предоставления возможности обучающимся приобретения практических навыков. Центр обучения и сертификации оснащен следующей аппаратурой:

- NI CompactRIO - программируемый контроллер управления технологическими процессами NI CompactRIO является высоконадежной реконфигурируемой компактной системой управления и сбора данных на базе ПЛИС. Сочетая в себе открытую встроенную архитектуру, малые размеры, повышенную прочность с возможностями подключения модулей ввода/вывода на лету, CompactRIO является идеальной промышленной платформой.

- Коннекторный блок DAQ Signal Accessory - предназначен для демонстрации или обучения на базе ПК сбора данных и управления с помощью платы сбора данных. Также оборудование может быть использовано для демонстрации и испытания аналоговых, цифровых функции устройств сбора данных. DAQ Signal Accessory может использоваться не только в аудиториях и лабораториях, но и в промышленности для проектирования и тестирования приложений сбора данных.

- Плата сбора данных PCI-6251 - высокоскоростная многофункциональная плата сбора данных серии M, оптимизированая для высокой точности измерения при большой частоте дискретизации.

- Compact FieldPoint - является простым в использовании, расширяемым программируемым контроллером для автоматизации процесса (PAC), содержащий в себе как низкоуровневые модули ввода / вывода так и интеллектуальных интерфейсы связи. Данный контроллер может автономно работать контролируя различные производственные процессы. Также, позволяет использовать в своём составе промышленные модули ввода / вывода с функциями фильтрации, калибровки и самодиагностики что даёт их использовать на нестандартных или неподготовленных датчиках, такие как открытые термопары. Compact FieldPoint может быть подключен к сети Ethernet, что даёт возможность получить доступ к управлению процессом независимо от местоположения с использованием того же программного обеспечения.

- Стенд лабораторный «Система автоматического управления» - предназначен для обучения принципам проектирования систем автоматического управления и регулирования и может использоваться в лабораторных практикумах учебных дисциплин соответствующего направления и специальностей. Стенд оснащен системой распределенного сбора данных и управления Compact FieldPoint, панельным компьютером с сенсорным экраном TPC-2106 и блоком лабораторным «Термостат-2» в качестве объекта управления.

3.2 Лаборатория электротехники

Лаборатории электротехники оснащены системами сбора данных с интерфейсом USB CompactDAQ и NI ELVIS 2 с различными платами (Electronics Engineering Board, Electronics Engineering Component) для выполнения студентами лабораторных работ.

Оборудование:

- Система сбора данных с интерфейсом USB CompactDAQ - Представляет собой законченную USB-систему сбора данных, позволяет инженерам и ученым использовать возможности простого plug-and-play USB-подключения для проведения электрических и других измерений непосредственно на их рабочем месте, в полевых условиях, и даже на производственных линиях. Сочетая в себе простоту использования и низкую стоимость обычного регистратора данных с высокой производительностью и гибкостью модульных приборов, CompactDAQ позволяет проводить быстрые, высокоточные измерения на базе компактной, удобной и доступной по цене системы.

- Платформа NI ELVIS 2 - образовательная платформа для учебного проектирования и создания прототипов систем различного направления, реализованная на базе среды графического программирования NI LabVIEW. Платформа является базовым решением для применения в практических обучающих курсах по различным дисциплинам.

3.3 Лаборатория микроэлектроники

Лаборатория микроэлектроники включает в себя сеть из двенадцати рабочих мест, оборудованных для работы в трех сферах деятельности:

- NI ELVIS 2 с лабораторной платформой Digital Electronics FPGA Board (ПЛИС) - программируемая логическая интегральная схема, электронный компонент, используемый для создания цифровых интегральных схем. В отличие от обычных цифровых микросхем, логика работы ПЛИС не определяется при изготовлении, а задаётся посредством программирования (проектирования). Для программирования используются программаторы и отладочные среды, позволяющие задать желаемую структуру цифрового устройства в виде принципиальной электрической схемы или программы на специальных языках описания аппаратуры: Verilog, VHDL, AHDL и др. Альтернативой ПЛИС являются: программируемые логические контроллеры (ПЛК), базовые матричные кристаллы (БМК), требующие заводского производственного процесса для программирования; ASIC -- специализированные заказные большие интегральные схемы (БИС), которые при мелкосерийном и единичном производстве существенно дороже; специализированные компьютеры, процессоры (например, цифровой сигнальный процессор) или микроконтроллеры, которые из-за программного способа реализации алгоритмов в работе медленнее ПЛИС.

- NI ELVIS 2 с лабораторной платформой Emona Fotex ETT 211 - используется для выполнения экспериментов на лабораторной станции NI ELVIS 2, что помогает людям ознакомиться с ключевыми принципами телекоммуникаций в целом и связи по оптоволокну. Также, Emona Fotex позволяет применять широко распространенные методики цифровых телекоммуникаций как в медной, так и в оптоволоконной среде, а также исследовать реальные характеристики оптоволокна.

- Лабораторный стенд ELVIS_S12C128 - состоит из платы CSMB12C128 + плата PBMCUSLK + платформа ELVIS + ПК. Стенд предназначен для изучения микропроцессорной техники различных типов от компании Freescale Semiconductor. Для начального обучения установлена ИС типа МС9S12C128, имеет интерфейс отладки и программирования Turbo BDM Light USB. Стенд позволяет также выполнять сопряжение с различными виртуальными инструментами, созданными в среде LabVIEW.

Все компьютеры центра инновационного обучения имеют современную операционную систему Windows 7 Professional, а также все необходимое ПО для обучения будущих специалистов. Основным программным продуктом является среда графического программирования LabVIEW.

4. ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАДАНИЯ

4.1 Обучение основам работы с ПО фирмы National Instruments

В период с 27.06 по 1.07 был прослушан теоретический курс, посвященный работе с программами LABView и MultiSim 11

LabVIEW - это среда разработки и платформа для выполнения программ, созданных на графическом языке программирования «G» фирмы National Instruments (США). LabVIEW используется в системах сбора и обработки данных, а также для управления техническими объектами и технологическими процессами.

Теоретический курс включал в себя:

ознакомление со средой графического программирования LabVIEW;

обучение использованию различных элементов управления (Controls) и функций (Functions), применению циклов (While, For), прочих синтаксических конструкций;

составление схем тестирования оборудования National Instruments;

проектирование систем для расчетов, замеров и других задач, реализуемых с помощью данного ПО.

Также в процессе обучения было произведено знакомство с программным продуктом Multisim 11 - одной из наиболее популярных в мире программ конструирования электронных схем, характеризующейся сочетанием профессиональных возможностей и простоты, расширяемостью функций от простой настольной системы до сетевой корпоративной системы. Особое внимание было уделено симуляции и моделированию цифровой техники.

4.2 Тестирование электротехнических стендов

В период с 27.06 по 1.07 было проведено исследование стендов с лабораторными работами по предмету «Электротехника и электроника» в лаборатории 1512.

В процессе работы был выявлен ряд недостатков в программной и методических частях лабораторных работ.

Общей проблемой программной части для всех лабораторных работ является недостаточная проработка оболочки для виртуального прибора: виртуальные приборы предоставляют доступ к ряду потенциально опасных возможностей (к примеру, запуск программы в циклическом режиме способен нанести ущерб аппаратной части), при этом ряд полезных и необходимых возможностей остаются неочевидными (запуск программы осуществляется не при старте, а при нажатии на кнопку).

Также отдельные лабораторные имеют ряд частных проблем:

Лабораторная работа №1:

1) может быть не совсем понятно, что необходимо сделать, чтобы получить результат в пункте 4.1.2;

2) при выборе маленького (в т.ч предложенного в методических указаниях) напряжения невозможно довести силу тока до требуемых 5 или 8 мА (для тестов необходимо ставить достаточно большое напряжение);

3) неудобство интерфейса - необходимо постоянно нажимать кнопку «измерение» для получения данных;

4) необходимо изменять масштаб осей для того чтобы были видны требуемые детали графика, при этом о такой возможности в методических указаниях не сказано;

5) большая погрешность построения графика;

6) для выполнения лабораторной работы необходимы справочные данные (характеристики используемого диода), отсутствующие в методических указаниях;

7) в методических указаниях и в виртуальном приборе используются разные значения одного параметра (Uпр в методических указаниях, оно же Ud в программе).

Лабораторная работа №2:

1) не раскрыт термин «максимальное обратное напряжение» - не очевидно, что его надо брать с вольтамперной характеристики диода.

Лабораторная работа №3:

1) виртуальный прибор крайне неустойчив: загружает процессор и склонен к самопроизвольному закрытию;

2) при значении амплитуды по умолчанию (0.5 В) Uвых сливается с осью абсцисс;

3) U выходное среднее расчетное не совпадает с приводимым в ВП;

4) для пункта 4.2.1 - исследование влияния формы сигнала на рекомендуемом третьем режиме не показательно. Нужно переключать на второй режим.

Лабораторная работа №5:

1) для пункта 4.1.4: графики красного цвета и синего - сливаются.

Различить можно только для очень частных случаев (Еупр чуть выше напряжения открытия) и очень большом увеличении.

2) неочевидные определения участков вольтамперной характеристики (e.g «Восходящая ветвь ВАХ etc etc»). Возможно, нужен пример разобранной вольтамперной характеристики?

3) необходимо изменять масштаб осей для того чтобы были видны требуемые детали графика, при этом о такой возможности в методических указаниях не сказано;

Остальные лабораторные работы нареканий не вызвали.

4.3 Выполнение лабораторных работ по предмету «Компьютерная схемотехника»

В период с 1.07 по 6.07 был выполнен и проверен на корректность ряд

лабораторных работ по предмету «Компьютерная схемотехника»:

- исследование работы комбинационного логического устройства с одним выходом;

- исследование работы комбинационного логического устройства с многими выходами;

- исследование работы комбинационного логического устройства на базе мультиплексора;

- исследование работы генератора кодов;

- исследование работы счетчика импульсов;

- исследование работы конечного автомата.

При разработке первой схемы было использовано четыре инвертора и семь логических элементов (3 «И», 4 «ИЛИ»), 4 переключателя и одиночный индикатор. Проблем с выполнением не возникло.

При выполнении второй лабораторной были использованы такие элементы, как: четыре инвертора, пять элементов «И-НЕ» с тремя входами, четыре элемента «И-НЕ» с двумя входами, один элемент «И-НЕ» с четырьмя входами, один элемент «И-НЕ» с пятью входами, четыре переключателя, семисегментный индикатор и одиночных индикатора. При тестировании ошибок выявлено не было.

Третья схема состоит из: двух инверторов, двух логических элементов «И», одного «ИЛИ», пяти переключателей, одиночного индикатора и двух мультиплексоров («из 4 в 1», «из 8 в 1»). При сборе принципиальной схемы логического устройства на базе мультиплексора затруднений не возникло.

Четвертая лабораторная работа включает в себя сбор двух схем:

Принципиальная схема генератора кодов на базе jk-триггеров

Принципиальная схема генератора кодов на базе D-триггеров

В первой схеме использовались: один логический элемент «И», три jk-триггера, семисегментный индикатор. При тестировании схемы ошибочных значений не выявлено.

При разработке второй схемы были задействованы: один логический элемент «И», семисегментный индикатор и три D-триггера. Разработка схемы трудностей не вызвала.

В пятой лабораторной работе было необходимо собрать принципиальную схему счетчика импульсов, которая включает в себя: три логических элемента «И», четыре логических элемента «ИЛИ», три jk-триггера, семисегментный индикатор и два переключателя. Схема была успешно собрана. При тестировании индикатор отображал корректные результаты.

Шестую лабораторную работу выполнить не удалось в связи с ошибкой в методических указаниях.

4.4 Тестирование стендов ELVIS_S12C128

В период с 4.07 по 13.07 было выполнено тестирование стендов ELVIS_S12C128 (стенды для работы с микроконтроллерами), расположенных в лаборатории микроэлектроники (каб.10201)

В процессе работы были выявлены следующие недостатки, недочеты и особенности:

- стенды были не подключены: помимо подключения платформ ELVIS необходимо было подключить к компьютеру обе макетные платы. Ошибка исправлена, однако в методическом пособии приведена неправильная схема подключения;

- один из стендов был некорректно смонтирован: макетная плата была неправильно воткнута в разъем. Ошибка исправлена;

- загрузчики на макетных платах имели старую версию прошивки. На двух стендах прошивка обновлена, на двух - нет из-за проблем с IDE (см.ниже);

- на двух рабочих станциях не запускается CodeWarrior (при запуске непосредственно IDE она аварийно завершает работу, при запуске через файлы проектов - зависает при компиляции). Необходимо переустановить IDE;

- стенды очень критичны к параметрам компиляции. Так, свойство Derivative должно быть установлено в МС9S12С128, а MCU/Connection - в Cyclone PRO. В предустановленных примерах и в значениях по умолчанию эти параметры имеют другие значения;

- часть компонентов IDE (в том числе библиотека виртуальных компонентов) являются демоверсиями. Это приводит к невозможности использования более трех виртуальных компонентов в эмуляторе;

- в ряде случаев (закономерность не выявлена) IDE начинает некорректно интерпретировать псеводокоманды ассемблера equ и org. В таких случаях надо после символических имен ставить знак двоеточие «:»;

- ассемблерные операнды должны быть предварены символом табуляции.

аппаратная техническая база программное обеспечение

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

LabVIEW Основы I разработка приложений, National Instruments Corporation, 2011 г.

LabVIEW Основы II разработка приложений, National Instruments Corporation, 2011 г.

LabVIEW Системы сбора данных, National Instruments Corporation, 2011 г.

Информация о LabVIEW

Сайт National Instruments

Размещено на Allbest.ru