Информационные технологии в преподавании специальных разделов информатики для студентов специальности "Электрооборудование и электрохозяйство предприятий, организаций и учреждений"

Зайнеева Эльмира Равилевна,
инженер, ассистент (eva_zaine@mail.ru)
Елабужский филиал Казанского Государственного Технического Университета имени А.Н. Туполева

В современном мире повсеместной компьютеризации общества, студенты должны быть уверенными пользователями ПК, а также иметь навыки работы со специализированными программными продуктами.

В современном мире без информационных технологий не обойтись. Это всем известный и неоспоримый факт. Инженер в любой области должен иметь навыки работы с компьютером, как минимум в качестве пользователя, а в большинстве случаев ещё и владеть специализированными программами. Одна из задач ВУЗа - сделать из студента - будущего инженера - опытного пользователя ПК и дать азы специализированных прикладных программ, чтобы в дальнейшем он самостоятельно смог изучить более подробно и детально ту программу, которая ему будет необходима в трудовой деятельности.

Основы информационных технологий студентами проходятся на первом курсе по дисциплине "Информатика". На лабораторных работах студенты знакомятся с операционной системой Windows, изучают основы работы с такими пакетами прикладных программ, как Microsoft Office (Microsoft Word, Excel, Access, PowerPoint), MathCad, AutoCad, Компас. Здесь закладывается базис знаний и вырабатываются навыки, необходимые для взаимодействия с вычислительной системой.

Для студентов специальности "Электрооборудование и электрохозяйство предприятий организаций и учреждений" предусмотрена дисциплина "Специальные разделы информатики". Здесь рассматриваются такие прикладные программы, которые непосредственно касаются специальности и могут пригодиться в изучении других дисциплин по специальности, а также в профессиональной деятельности. Это MathCad, MatLab Simulink, Electronics Workbench, LabView, AutoCad Electrical, Компас-Электрик.

Если при изучении MathCad на информатике рассматриваются символьные вычисления, решение уравнений и неравенств, построение кривых и поверхностей, матрицы, производные и интегралы, то на специальных разделах информатики изучаются возможности программы при расчёте электрических и электронных цепей и устройств. Система MathCad удобна для составления пакетов программ простых электротехнических расчётов (напр., расчётов резистивных цепей, амплитудно-частотных и фазо-частотных характеристик моста Вина-Робинсона, индуктивности, емкостных элементов, линий передачи и др.), из которых со временем можно создать библиотеку расчётов "на все случаи жизни".

Система MatLab обладает мощными средствами выполнения научно-технических вычислений и их визуализации и имеет десятки пакетов расширения. Для моделирования энергетических систем, включая устройства электротехники и промышленной электроники, служит пакет расширения Power System Blockset. В этот пакет входят библиотеки следующего назначения: источники электрической энергии и сигналов, линейные и нелинейные компоненты электротехнических и электронных устройств, электрические машины, измерительные и контрольные устройства и др. Их применение позволяет создавать модели самых разных энергетических устройств и выполнять их моделирование в режиме работы виртуальных устройств. Это даёт наглядное представление о работе реальных устройств.

Программа Electronics Workbench предназначена для схемотехнического моделирования аналоговых и цифровых радиоэлектронных устройств различного назначения. Программа содержит обширную библиотеку моделей электронных компонентов с возможностью просмотра и редактирования их характеристик. Программа позволяет достаточно оперативно подготавливать электрические схемы аналоговых, цифровых или смешанных устройств и проводить их моделирование с получением результатов в виде осциллограмм сигналов и графиков их частотных характеристик. Особенностью программы является наличие контрольно-измерительных приборов, по внешнему виду и характеристикам приближённых к их промышленным аналогам.

LabView представляет собой среду графического программирования, которая широко используется в промышленности, образовании и научно-исследовательских лабораториях в качестве стандартного инструмента для сбора данных и управления приборами. Пакет специально разработан для программирования различных измерений, анализа данных и оформления результатов. В LabView содержатся специальные библиотеки виртуальных приборов для ввода/вывода данных со встраиваемых аппаратных средств, для работы с каналом общего пользования, программные компоненты для анализа, представления и сохранения данных, взаимодействия через сети и Internet. Библиотека анализа содержит множество полезных функций, включая генерирование сигнала, его обработку, различные фильтры, окна, статистическую обработку, регрессионный анализ, линейную алгебру и арифметику массивов. Измерительная система, созданная в LabView, имеет большую гибкость по сравнению со стандартным лабораторным прибором, потому что она использует многообразие возможностей современного программного обеспечения.

AutoCad Electrical - среда конструирования и проектирования электрических цепей. Это программа предназначена для проектирования систем электроснабжения, электроосвещения, слаботочных сетей. Генератор принципиальных схем обеспечивает возможность создания схем с логическими связями компонентов и импорта условных обозначений из существующих проектов в библиотеку символов. Представляет комплексное решение для автоматизации рабочего места проектировщика-электрика, работающего в среде AutoCAD. Electrical предлагает наиболее автоматизированный подход к проектированию электрических цепей на базе стандартов OHSA 1910 и ISO 9000.

Компас-Электрик - система автоматизированного проектирования электрооборудования.
Основные функции Компас-Электрик:

• разработка электрических схем различного типа;
• генерация текстовых отчетов (перечней, ведомостей, спецификаций);
• разработка эксплуатационной документации на ПЛК;
• построение электрических соединителей (линий связи и групп, электрических шин);
• назначение типов изделий аппаратам, устройствам и соединителям;
• автоматический расчет и оптимизация соединений между аппаратами и устройствами;
• автоматическое распределение адресного пространства ПЛК;
• контроль данных, вводимых пользователем, на всех этапах проектирования;
• сервисные функции по ведению проектов электрооборудования;
• сервисные функции по ведению базы данных системы.

Изучение основ данных программ разовьёт у студента навыки работы на компьютере, творческое начало, т.к. он может не только выполнять задания, но и предложить и апробировать свои технические решения. Знание данных программ будет являться хорошим помощником при освоении специальных дисциплин, дальнейшем трудоустройстве и профессиональной деятельности.

Литература:

1. Дьяконов В.П. Система MathCad: Справочник. - М.: Радио и связь, 1993. - 128 с.
2. Дьяконов В.П. MatLab 6.5 SP1/7 + Simulink 5/6 в математике и моделировании. - М.: Солон-Пресс, 2005. - 576 с.
3. Тревис Дж. LabWiew для всех: Пер. с англ. Клушин Н.А. - М.: ДМК Пресс; ПриборКомплект, 2005. - 544 с.