Виртуальный прибор

Виртуальные приборы — научная концепция, в соответствии с которой организуются программно-управляемые системы сбора данных и управления техническими объектами и технологическими процессами, при которой система организуется в виде программной модели некоторого реально существующего или гипотетического прибора, причём программно реализуются не только средства управления (рукоятки, кнопки, лампочки и т. п.), но и сама логика работы этого прибора.

Связь программы с техническими объектами осуществляется через интерфейсные узлы, представляющие собой драйверы внешних устройств — АЦП, ЦАП, контроллеров промышленных интерфейсов и т. п.

Предшественницей концепции виртуальных приборов служила концепция «слепых приборов», предусматривающая организацию системы в виде физического устройства («ящика», реализующего логику работы прибора, но не имеющего пользовательского интерфейса), и программно-реализуемых средств управления (представляющих собой человеко-машинный интерфейс в чистом виде).

Концепция виртуальных приборов применяется в качестве базовой в таких продуктах, как:

• «LabVIEW», «DASYLab» и «DIAdem», разработанные компанией «National Instruments» (США);
• «ZETLab», разработанная компанией «ЭТМС» (Россия);
• «Система виртуальных инструментов и приборов», разработанная научной группой «РЕВИКОМ» (Россия).

Отличие виртуального прибора от традиционного

Существует тенденция к тому, чтобы виртуальные приборы в большей степени определялись пользователем, в то время как традиционные приборы чаще всего имеют неизменную функциональность. Несмотря на то, что оба вида приборов имеют много общих архитектурных компонентов, программное обеспечение и блок измерительной цепи традиционных приборов поддерживают ограниченный перечень заданных функций. В виртуальном приборе для выполнения настройки функций сбора данных, анализа, накопления, распределения и представления данных используется программное обеспечение.

Преимущества виртуальных приборов

Виртуальные приборы создаются с помощью программных средств, что предоставляет практически неограниченные возможности для настройки интерфейса, эмулирующего панели управления традиционных приборов или для визуального представления операций управления процессом. Главным преимуществом виртуальных приборов является возможность подстройки под требования потребителя. Виртуальный прибор не обязательно должен сопрягаться с аппаратным обеспечением компьютера. Он может быть либо чистой моделью (программой), либо подключается к реальному прибору. Для управления одним или всей системой приборов из одной точки может быть создан единый интерфейс. Виртуальные приборы помогают автоматизировать испытательный стенд, увеличить производительность. Виртуальные приборы играют ключевую роль, помогая инженерам повысить эффективность, производительность и качество. Система виртуальных приборов может охватить все виды устройств. Таким образом, можно выделить следующие преимущества виртуальных приборов:

• снижение затрат;
• экономия места в лаборатории;
• параллельный анализ множества параметров;
• расширение областей применения: в полевых условиях, измерения на подвижных элементах конструкций, в автономном режиме;
• построение многоканальных распределенных систем;
• упрощение создания автоматизированных систем.

Типы виртуальных приборов

Выбор того или иного виртуального устройства определяется спецификой задачи. По уровню сложности виртуальные приборы можно разделить на 3 категории:

1. Готовое решение определённой задачи (ориентация на простоту использования): АКТАКОМ компании «ЭЛИКС» (Россия), ZETSCOPE ООО «ЭТМС» (Россия).
2. Виртуальная лаборатория (ориентация на многофункциональность): WinПОС НПП «МЕРА» (Россия), ZETLAB ООО «ЭТМС» (Россия), СВИП научной группы «РЕВИКОМ» (Россия).
3. Модули для построения измерительной системы (ориентация на гибкость): LabView фирмы «National Instruments» (США), ZETVIEW ООО «ЭТМС» (Россия).

См. также

• Компьютерное моделирование
• Система виртуальных инструментов и приборов
• Оборудование
• Прибор
• SCADA
• АСУТП

Литература

1. Атамалян Э. Г. Приборы и методы измерения электрических величин: учеб. пособие для втузов. — М.: Дрофа, 2005. — 415 с.
2. Дьяченко К. П., Зорин Д. П., Новицкий П. В., Новопашенный Г. Н., Островский Л. А., Пресняков П. Д., Спектор С. А., Фетисов М. М., Шрамков Е. Г. Электрические измерения. Средства и методы измерений (общий курс): учеб. пособие для втузов / под ред. Е. Г. Шрамкова. — М.: Высшая школа, 1972.
3. Зализный Д. И., Широков О. Г. Использование виртуальных средств измерения при обучении // Электроэнергия: от получения и распределения до эффективного использования: сб. матер, всеросс. науч.-техн. конф. — Томск: ТПУ, 2008. — С. 8-9.
4. Раннев Г. Г., Тарасенко А. П. Методы и средства измерений: учебник для вузов. — 2-е изд., стереотип. — М.: Издательский центр «Академия», 2004—336 с.
5. Раннев Г. Г. Информационно-измерительная техника и электроника: учебник для вузов. — М.: Издательский центр «Академия», 2006—512 с.

Ссылки

• Принципы создания виртуальных лабораторий в инженерном образовании
• Программное обеспечение компании «ZETLab»
• Страница «Виртуальные приборы» на сайте «controlengrussia.com»
• Страница «Виртуальные приборы» на сайте «eliks.ru»
• Страница «Виртуальные приборы» на сайте «temir-pribor.ru»

Одним из источников этой статьи является статья в википроекте «Знание.Вики» («znanierussia.ru») под названием «Виртуальный прибор», находящаяся по адресам: «https://baza.znanierussia.ru/mediawiki/index.php/Виртуальный_прибор» «https://znanierussia.ru/articles/Виртуальный_прибор». Материал указанной статьи полностью или частично использован в Циклопедии по лицензии CC-BY-SA 4.0 и более поздних версий. Всем участникам Знание.Вики предлагается прочитать материал «Почему Циклопедия?»