РАЗРАБОТКА ЭМУЛЯТОРА ДЛЯ АНАЛИЗА РАБОТЫ И ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ УСТРОЙСТВ АО «ПРОМПРИБОР»

DEVELOPMENT OF AN EMULATOR FOR ANALYZING THE OPERATION AND INTERACTION OF INDUSTRIAL DEVICES

Emil Voynov

student, Department of Information Technology and Economics, Livny branch of the Oryol State University named after I.S. Turgenev,

Russia, Livny

Irina Smagina

scientific supervisor, lecturer at the Department of Information Technology and Economics, Livny branch of the Oryol State University named after I.S. Turgenev,

Russia, Livny

АННОТАЦИЯ

«Emulator» — виртуальная среда для симуляции промышленных устройств, безопасного тестирования и отладки ПО.

ABSTRACT

«Emulator» is a virtual environment for simulating industrial devices, safely testing and debugging software.

Ключевые слова: эмулятор; промышленное устройство; C++; MFC.

Keywords: emulator; industrial device; C++; MFC.

Проект «Emulator» служит для разработки и тестирования ПО, управляющего производственными системами, обеспечивая безопасную виртуальную среду для симуляции промышленных устройств и их взаимодействия. Целью проекта является создание наглядной и гибкой среды для разработки, отладки и обучения без использования реального оборудования.

Эмулятор разработан на C++ с использованием MFC, что позволяет создавать удобный графический интерфейс для инженеров, разработчиков и студентов. Основные компоненты проекта включают модули, такие как Device.cpp, DeviceModbus.cpp, EmersonDevice.cpp и CustomDevice.cpp, которые симулируют работу различных устройств и протоколов связи. Например, DeviceModbus.cpp реализует взаимодействие по протоколу Modbus, широко используемому в промышленных системах, а другие модули добавляют уникальные функции для специфических устройств.

Рисунок 1. Инициализация и обмен в DeviceModbus

Коммуникационные модули, такие как ComPort.cpp, EmuPort.cpp, SetupPort.cpp и LogPort.cpp, управляют взаимодействием с виртуальными портами, что позволяет симулировать обмен данными, как если бы устройства были подключены к реальному порту. Например, EmuPort и ComPort предоставляют функциональность для работы с последовательными портами, а LogPort выполняет логирование передачи данных, что помогает отслеживать процессы обмена информацией и анализировать возможные ошибки.

Рисунок 2. Работа с виртуальным портом

Модули AddDevice.cpp и SetupPort.cpp позволяют пользователю добавлять и настраивать симулируемые устройства. Пользователь может «подключить» новое устройство и настроить его параметры передачи через виртуальные порты. Это делает эмулятор гибким инструментом для симуляции различных сценариев, в которых пользователь может наблюдать работу устройств, их взаимодействие и проверять корректность работы ПО.

Пример добавления нового устройства:

Рисунок 3. Добавление в список устройств

Эмулятор, разработанный специалистами АО «Промприбор», реализует несколько важных алгоритмов и подходов, обеспечивающих его функциональность и гибкость:

• Инициализация и запуск приложения: Инициализация приложения осуществляется через класс CEmulatorApp в файле Emulator.cpp, который наследуется от CWinApp. Здесь происходит запуск основного окна эмулятора и настройка начальных параметров. Это позволяет пользователю начинать работу с симуляцией сразу после загрузки программы.
• Симуляция передачи данных и логирование: Один из ключевых аспектов работы эмулятора — это передача данных между устройствами и хостом через виртуальные порты. Модуль EmuPort.cpp обеспечивает симуляцию взаимодействия по последовательным линиям связи. Логирование, реализованное через LogPort.cpp, предоставляет пользователю информацию о каждой передаче данных, что полезно для анализа и диагностики при отладке.
• Гибкость и расширяемость: Проект построен модульно, что позволяет легко добавлять новые устройства или протоколы. Например, поддержка Modbus реализована как отдельный модуль, что облегчает поддержку и развитие функциональности, если требуется добавить новые типы данных или дополнительные функции.

Рисунок 4. Метод для запуска приложения-эмулятора

Проект «Emulator» представляет собой мощный инструмент для разработки и тестирования программного обеспечения, взаимодействующего с промышленными устройствами. Эмулятор позволяет пользователю наглядно изучить процессы передачи данных, взаимодействие с различными устройствами и проводить отладку, не подвергая риску реальное оборудование. Это делает эмулятор полезным не только для разработчиков, но и для студентов и инженеров, которые изучают системы управления и автоматизации.

Эмуляция предоставляет возможности для тестирования в условиях, которые трудно воспроизвести в реальной жизни, например, в случаях с задержками передачи данных или при неисправностях. Модульная структура позволяет легко добавлять новые устройства и протоколы, что делает проект масштабируемым и адаптируемым к различным требованиям.

В перспективе проект можно расширить, добавив поддержку других протоколов связи, таких как CAN или Profibus, что сделает его еще более универсальным для задач автоматизации и промышленной разработки.

Список литературы:

1. Krutz R.L. Industrial Automation and Control System Security Principles: учеб. пособие. — Hoboken: Wiley, 2013. — 400 с.
2. Modicon, Inc. Modbus Protocol Reference Guide. — North Andover: Schneider Electric, 1996. — 122 с.
3. Marshall Brain. Mastering MFC Development Using Microsoft Visual C++: учеб. пособие. — Indianapolis: Sams Publishing, 1999. — 550 с.
4. Rockwell Automation. [электронный ресурс] — Режим доступа: https://www.rockwellautomation.com (дата обращения: 31.10.2024).