Цели и задачи дисциплины




Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ»

Им. В.И. Ульянова (Ленина)

УТВЕРЖДАЮ

 

Проректор по учебной работе

 

проф. ___________ Лысенко Н.В.

 

“_____”_______________2011 г.

 

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

 

Дисциплины

 

Компьютерные технологии управления в технических системах

Computer technologies of technical control system

 

 

Курс    
Семестр(ы)    
Общая трудоемкость   ЗЕТ

 

 

Лекции   ч   Экзамен   сем.
             
Практические занятия   ч        
             
Лабораторные занятия   ч        
             
       
Аудиторные занятия   ч  
Самостоятельная работа   ч  
Всего часов   ч  

 

 

Санкт-Петербург


АННОТАЦИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Дисциплина " Компьютерные технологии управления в технических системах " (Computer technologies of management in technical system) имеет целью дать целостное представление о современных информационно-программных технологиях, используемых в сфере управления техническими системами, реализуемыми на базе информационных и цифровых систем, в первую очередь, - в промышленных процессах. Изложение материала базируется на универсальных положениях, применимых к управлению любой сложной системой. В общем виде рассматриваются вопросы, касающиеся управления техническими системами и системами промышленной автоматизации в различных сферах. Рассматриваются функциональные, организационные, информационные, программные и аппаратные аспекты процессов управления в рамках компьютерных технологий.

Важное место отведено изучению вопросов, связанных с сетевыми технологиями, являющимися основой для построения и проектирования современных производственных систем – Intranet- и Internet-технологий. Рассматриваются вопросы построения SCADA-систем: реализация человеко-машинного взаимодействия, построение систем по иерархическому принципу, состав аппаратно-программной платформы и способы программных взаимодействий. Изучаются вопросы построения и практического использования операционных систем реального времени. Теоретическая подготовка ориентирована на использование полученных знаний в практическом освоении вопросов, связанных с задачами управления современными системами промышленной автоматики и техническими системами в различных областях применения.

Практическое освоение компьютерных технологий осуществляется на лабораторной базе, состоящей из исследовательских лабораторных стендов, оснащенных современным поколением промышленных контроллеров и SCADA-системой InfinitySuite.

Цели и задачи дисциплины

Изучение общих концепций построения сложных технических систем.

Изучение компьютерных технологий управления на основе иерархической информационной модели сложной системы. Особенности построения эргатических систем.

Изучение основ проектирования и использования сетевых технологий в распределенных системах управления (применение модели OSI, сетевые топологии, физические каналы передачи данных, методы доступа к ресурсам сети, основные промышленные протоколы передачи данных).

Изучение операционных систем реального времени и особенностей их использования в системах промышленной автоматизации.

Изучение SCADA- и batch-систем. Применение серверов баз данных реального времени.

Формирование навыков практического использования базовых инструментальных средств синтеза и эксплуатации компьютерных систем управления.

Формирование навыков работы в SCADA-системе Infinity.

 

  1. Место дисциплины в структуре ООП

Дисциплина относится к базовой части профессионального цикла магистерской программы (ПР ПЦ БЧ).

Дисциплина преподается на основе ранее изученных дисциплин:

1) Информационные технологии

2) Моделирование систем управления

3) Микропроцессорные системы

4) Теория автоматического управления

и обеспечивает изучение последующих дисциплин:

1) Автоматизированное проектирование средств и систем управления

2) Управление многостепенными механическими объектами

  1. Требования к уровню освоения дисциплины

Изучение дисциплины направлено на формирование следующих компетенций

· общекультурные компетенции:

ОК-2 - способность к самостоятельному обучению новым методам исследования, к изменению научного и научно-производственного профиля своей профессиональной деятельности;

· общепрофессиональные компетенции:

ПК-3 - способность понимать основные проблемы в своей предметной области, выбирать методы и средства их решения;

ПК-4 - способность самостоятельно приобретать и использовать в практической деятельности новые знания и умения, в том числе в новых областях знаний, непосредственно не связанных со сферой деятельности;

ПК-5 - способностью к профессиональной эксплуатации современного оборудования и приборов (в соответствии с целями магистерской программы);

· компетенции по видам деятельности

проектно-конструкторская деятельность:

ПК-7 - способность применять современный инструментарий проектирования программно-аппаратных средств для решения задач автоматизации и управления;

ПК-9 - способность выбирать методы и разрабатывать алгоритмы решения задач управления в технических системах;

ПК-11 - способностью использовать современные технологии обработки информации, современные технические средства управления, вычислительную технику, технологии компьютерных сетей и телекоммуникаций при проектировании систем автоматизации и управления

научно-исследовательская деятельность:

ПК-21 - способность применять современные методы разработки технического, информационного и алгоритмического обеспечения систем автоматизации и управления;

ПК-22 - способность к организации и проведению экспериментальных исследований и компьютерного моделирования с применением современных средств и методов.

В результате изучения дисциплины студенты должны:

 

1. Знать:

1.1. Общие концепции построения сложных технических систем с развитой вычислительной архитектурой.

1.2. Базовые технологии сбора и обработки данных, основы информационных технологий.

1.3. Принципы иерархичности, модульности и распределенности как основу построения сложных технических систем для различных предметных областей.

1.4. Аппаратную и программную архитектуру многоуровневых систем управления.

1.5. Особенности построения человеко-машинных систем.

1.6. Принципы построения операционных систем реального времени, их архитектуру, механизмы синхронизации, характеристики и особенности использования в задачах “жесткого” реального времени.

1.7. Основные операционные среды, организацию программного взаимодействия на основе моделей клиент-сервер и OPC (O LE for P rocess C ontrol) технологии. Поддержку технологии OPC системами моделирования LabView и Matlab.

1.8. Базовые технологии и модели взаимодействия открытых систем, сетевые технологии информационно-вычислительных сетей, виды сетевых протоколов, характеристики передающих сред, стандарты локальных вычислительных сетей и магистральных каналов межмодульного обмена (полевых шин).

1.9. Основные инструментальные среды математического моделирования управляемых процессов и объектов, используемых в инженерной практике.

1.10. Принципы построения систем SCADA (от англ. Supervisory Control And Data Acquisition - диспетчерское управление и сбор данных).

2. Уметь:

2.1. Проектировать структуру систем управления техническими системами на основе базовых принципов построения информационных систем.

2.2. Выбирать средства управления технических систем на основе изучения технической документации, информационных материалов и публикаций рекламного характера, размещаемых в различных источниках, в том числе во всемирной сети Internet.

2.3. Выбирать программную платформу и среды конечного пользователя для задач моделирования, управления и автоматизации в технических и производственных системах.

2.4. Создавать конфигурацию технических средств автоматизации и информационных каналов связи для задач диспетчеризации управляемых процессов.

2.5. Разрабатывать человеко-машинный интерфейс и программировать алгоритмы управления техническими системами в интегрированной среде SCADA-системы Infinity и системы моделирования Matlab/Simulink/Stateflow.

Иметь/Владеть

3.1. Иметь представление о состоянии и перспективах развития компьютерных технологий, аппаратных и программных платформ средств управления и автоматизации, об опыте отечественных и зарубежных компаний, о научных и технологических заделах в области автоматизации и управления сложными техническими и производственными системами.

3.2. Владеть информацией об имеющихся на рынке программных продуктах, аппаратном обеспечении и ведущихся разработках в области компьютерных технологий управления техническими и производственными системами, системами автоматизации научных исследований и производственных процессов; о фирмах и компаниях, проводящих данные работы, о рынке труда и потребностях в специалистах данного профиля в северо-западном регионе.

 

 

Содержание рабочей программы

 

Тема 1. Определение и классификация автоматизированных систем управления

1.1. Определение понятия "компьютерная технология".

1.2. Определение технической системы.

1.3. Классификация технических систем.

1.4. Виды обеспечения технических систем.

Тема 2. SCADA-системы

2.1. Определение SCADA-системы.

2.2. Общие принципы построения SCADA-системы.

2.3. Типовой программно-технический комплекс SCADA-системы.

2.4. Сетевые и коммуникационные технологии в SCADA-системах.

2.5. Программное взаимодействие SCADA-систем. Технология ОРC и ее поддержка современными платформами моделирования.

Тема 3. Общие концепции построения сложных технических систем и систем автоматизированного управления

3.1. Комплексные системы автоматизации и управления.

3.2. Структура сложных технических систем автоматизированного управления.

3.3. Принципы построения сложных автоматизированных систем. Особенности человеко-машинных систем.

Тема 4. Базовые технологии обработки данных

4.1. Информационные технологии сбора и обработки информации.

4.2. Информационные технологии хранения данных. Системы управления базами данных.

4.3. Модельные системы поддержки принятия решений.

4.4. Информационная технология экспертных систем.

4.5. Информационные системы передачи данных (сетевые технологии).

Тема 5. Сложные вычислительные системы

5.1. Понятие сложной системы.

5.2. Общие концепции построения сложных вычислительных систем.

5.3. Система классификации вычислительных систем.

5.4. Основные архитектуры сложных вычислительных систем.

5.5. Классификация вычислительных систем по различным признакам.

5.6. Другие важные характеристики автоматизированных вычислительных систем.

Тема 6. Архитектура сложных автоматизированных систем на базе компьютерных технологий

6.1. Функционально-аппаратная и программная архитектура многоуровневых автоматизированных систем управления.

6.2. Структура аппаратного обеспечения автоматизированных систем управления.

6.3. Необходимость построения сложных систем по иерархическому принципу.

6.4. Структура программного обеспечения систем автоматизации и управления.

Тема 7. Операционные системы реального времени

7.1. Основные понятия и терминология.

7.2. Архитектуры ОСРВ.

7.3. Процессы и потоки в ОС РВ.

7.4. Диспетчеризация потоков.

7.5. Механизмы синхронизации.

7.6. Уровни приоритетов.

7.7. Защита от инверсии приоритетов.

7.8. Временные характеристики ОСРВ.

7.9. Современные ОСРВ.

Тема 8. Сетевые технологии в задачах автоматизации и управления

8.1. Классификация информационно-вычислительных сетей.

8.2. Эталонная модель взаимодействия открытых систем.

8.3. Стандарты сетей передачи данных 802.X.

8.4. Согласование, экранирование, гальваническая развязка линий связи.

8.5. Виды сетевых протоколов.

8.6. Цифровое и аналоговое кодирование информации в ЛВС.

8.7. Промышленные сети и интерфейсы.

Тема 9. Средства моделирования процессов в системах автоматизации и управления

9.1. Методы моделирования процессов в системах автоматизации и управления.

9.2. Инструментальные средства математического моделирования динамических систем. 9.3. Программа MSC.Adams.

9.4. Интегрированная среда MatLab/Control System Toolbox и Simulink/Stateflow.

9.5. Среда моделирования LabWIEW.

Заключение. Основные направления развития компьютерных технологий в ближайшей перспективе. Переход на новые стандарты в промышленных сетях. Поддержка многоядерной архитектуры процессоров.

Лабораторный практикум

 

Наименование лабораторных работ Трудоемкость, ауд. ч. Номер темы
  Конфигурирование и создание сигналов в ОРС сервере Infinity    
  Создание простых объектов человеко-машинного интефейса в пакете Infinity HMI   2, 3
  Использование вычислительных операций при создании мнемосхем в пакете Infinity HMI   3, 4
  Локальные переменные и псевдонимы в Infinity HMI. Создание библиотечных элементов   3, 4
  Анимация графических объектов в Infinity HMI   4, 6
  Взаимодействие Simulink-моделей с OPC сервером Infinity   6,7
  Создание Simulink-моделей с использованием инструментария Stateflow. Взаимодействие сред Simulink/Stateflow и Infinity   2, 3, 9
  Разработка программ для ПЛК с использованием сред Matlab и OpenPCS   2, 4, 9
  Разработка SCADA-системы для управления моделью технической системы в соответствии с вариантом   2, 3, 4, 6, 7
  ИТОГО    

Практические занятия

 

Наименование темы занятия Трудоемкость, ауд. ч. Номер темы
  SCADA-системы. Назначение и состав пакета Infinity.    
  Человеко-машинное взаимодействие. Требования к интерфейсу. Примеры.    
  Технологии ОРС. Организация программного взаимодействия приложений Infinity и Matlab. COM и DCOM объекты.   3,4
  Технологии обработки данных. Архитектура клиент-сервер.   4, 5
  Технологии управления процессами в реальном времени.    
  Сетевые технологии в управлении процессами. Организационные, программные и аппаратные аспекты использования сетевых технологий.    
  Инструментальные среды автоматизации моделирования и программирования процессов управления в технических системах.    
  ИТОГО    


Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2017-10-25 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: