ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ

ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ УНИВЕРСИТЕТ «ГОРНЫЙ»
Согласовано
Утверждаю
_______________________
Руководитель ООП
по направлению 220700
доц. А.А. Кульчицкий
______________________
Зав. кафедрой АТПП
доц. А.А. Кульчицкий
ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
«Распределенные компьютерные информационноуправляющие системы»
Направление подготовки:
процессов и производств
220700
Автоматизация
технологических
Программа 1: Системы автоматизированного управления в металлургии
Квалификация (степень) выпускника: магистр
Форма обучения: очная
Составитель: Ассистент каф. АТПП П.А. Петров
САНКТ-ПЕТЕРБУРГ
2012
1. Цели и задачи дисциплины:
Цель дисциплины – изучение принципов построения, аппаратного и программного
обеспечения распределенных систем управления технологическими процессами в
металлургии.
Задачи дисциплины – изучение программируемых логических контроллеров;
изучение языков программирования ПЛК; изучение принципов построения
промышленных сетей контроллеров.
2. Место дисциплины в структуре ООП: Данная учебная дисциплина относится к
базовой части профессионального цикла для подготовки по программе «Системы
автоматизированного управления в металлургии».
Для успешного усвоения дисциплины приобретения необходимых знаний, умений
и компетенций к началу изучения дисциплины «Распределенные компьютерные
информационно-управляющие системы» студент должен обладать соответствующими
знаниями, умениями и компетенциями, полученными им при освоении Учебных
дисциплин: Математическое моделирование, Компьютерные технологии в области
автоматизации и управления, Современные проблемы автоматизации и управления,
Проектирование систем автоматизации и управления, Интегрированные системы
проектирования и управления автоматизированных и автоматических производств,
Техническое и информационное обеспечение систем управления, Прикладное
программирование, Моделирование объектов и систем управления.
Учебная
дисциплина
«Распределенные
компьютерные
информационноуправляющие системы» является предшествующей для ряда учебных дисциплин по
направлению подготовки 220700 «Автоматизация технологических процессов и
производств», программы подготовки «Системы автоматизированного управления в
металлургии» и на основе знаний, умений и компетенций, приобретенных студентом в
процессе ее освоения формируются соответствующие знания, умения и компетенции для
последующих учебных дисциплин. К таким дисциплинам относятся: Методы и
алгоритмы обработки сигналов и изображений, Устойчивость и безопасность реакторных
узлов металлургических процессов, Управление процессами электролиза в
расплавленных солях в металлургии.
3. Требования к результатам освоения дисциплины:
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование у выпускника
следующих компетенций:
– способен самостоятельно приобретать с помощью информационных технологий и
использовать в практической деятельности новые знания и умения, в том числе в новых
областях знаний, непосредственно не связанных со сферой деятельности (ОК-8);
– способен проектировать архитектурно-программные комплексы автоматизированных и
автоматических
систем
управления,
контроля,
диагностики
и
испытаний
общепромышленного и специального назначения для различных отраслей национального
хозяйства (ПК-4);
– способен выполнять анализ состояния и динамики функционирования средств и систем
автоматизации, контроля, диагностики, испытаний и управления качеством продукции,
метрологического и нормативного обеспечения производства, стандартизации и
сертификации с применением надлежащих современных методов и средств анализа (ПК14);
2
–способен проводить математическое моделирование процессов, оборудования, средств и
систем автоматизации, контроля, диагностики, испытаний и управления с использованием
современных технологий проведения научных исследований (ПК-39);
– способен разрабатывать алгоритмическое и программное обеспечение средств и систем
автоматизации и управления (ПК-40);
– способен осуществлять сбор, обработку, анализ, систематизацию и обобщение научнотехнической информации, отечественного и зарубежного опыта по направлению
исследований, выбирать методы и средства решения практических задач (ПК-41).
В результате изучения дисциплины студент должен:
знать:
– понятие о распределенных компьютерно-управляющих системах, их функции, области
применения, структуры, элементы, принципы действия.
уметь:
– самостоятельно разрабатывать техническое задание и техническое предложение на
разработку автоматизированных систем; разрабатывать прикладной программный модуль
для нижнего уровня реализации системы автоматизации и управления.
владеть:
– навыками и методами проектирования систем автоматизации и управления, навыками
разработки распределенных компьютерных информационно-управляющих систем.
4. Объем дисциплины и виды учебной работы
Общая трудоемкость дисциплины составляет 2 зачетные единицы.
Всего часов
Вид учебной работы
Семестры
B
Аудиторные занятия (всего)
51
В том числе:
51
-
-
Лекции
17
17
Практические занятия (ПЗ)
34
34
21
21
Курсовой проект (работа)
-
-
Расчетно-графические работы
15
15
Реферат
-
-
Другие виды самостоятельной работы
6
6
Домашнее задание
6
6
Семинары (С)
Лабораторные работы (ЛР)
Самостоятельная работа (всего)
В том числе:
Вид промежуточной аттестации (зачет, экзамен)
Общая трудоемкость
час
зач. ед.
3
зачет
72
72
2
2
5. Содержание дисциплины
5.1. Содержание разделов дисциплины
№
п/п
Наименование раздела
дисциплины
Содержание раздела
1.
Общая характеристика,
основные понятия
распределенных
компьютерных
информационноуправляющих систем
Структура, состав и функции распределенных систем
управления. Системный подход к проектированию
распределенных
компьютерных
информационноуправляющих
систем.
Технологические
аспекты
проектирования
распределенных
компьютерных
информационно-управляющих систем. Практические
аспекты проектирования распределенных компьютерных
информационно-управляющих систем.
2.
Принципы управления.
Классификация.
Распределенная
обработка информации
Понятие
управления,
критерии
эфективности,
классификация автоматизированных систем управления.
Распределенная система, свойства распределенных
систем, аппаратно- и программно- распределенные
системы.
3.
Программируемые
логические
контроллеры
Контроллеры, краткая история развития, классические
программируемые
логические
контроллеры,
промышленный компьютер, промышленные шины в
системах
автоматизации,
классификация
по
использованию в системе.
4.
Общая структура
SCADA систем
Современные требования к SCADA
Структурная организация SCADA-систем.
5.
Характеристики
SCADA систем
Перечень
SCADA-систем,
функциональные
возможности, технические характеристики.
6.
Прикладное и базовое
программное
обеспечение
распределенных
информационноуправляющих систем
Базовое и прикладное программное обеспечение систем
управления технологическим процессом, встраиваемое
ПО, языки программирования в SCADA-системах.
4
системам.
5.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми
(последующими) дисциплинами
№
п/п
1.
2.
3.
Наименование обеспечиваемых
(последующих) дисциплин
№ № разделов данной дисциплины,
необходимых для изучения обеспечиваемых
(последующих) дисциплин
Методы и алгоритмы обработки
сигналов и изображений
Устойчивость и безопасность
реакторных узлов
металлургических процессов
Управление процессами
электролиза в расплавленных
солях в металлургии
1
2
3
4
5
6
-
-
+
-
-
+
-
-
+
+
+
-
-
-
+
+
+
-
5.3. Разделы дисциплин и виды занятий
№
Наименование раздела дисциплины
Лекц. Практ. Лаб.
зан.
зан.
п/п
Семин
СРС
Всего
час.
2
4
1.
Общая характеристика, основные
понятия распределенных
компьютерных информационноуправляющих систем
2
2.
2
4
4
10
4
6
2
12
4.
Принципы управления.
Классификация. Распределенная
обработка информации
Программируемые логические
контроллеры
Общая структура SCADA систем
2
8
4
14
5.
Характеристики SCADA систем
4
8
6
18
6.
Прикладное и базовое программное
обеспечение распределенных систем
управления
3
8
3
14
34
21
72
3.
Итого: 17
6. Лабораторный практикум
Лабораторный практикум не предусматривается
7. Практические занятия (семинары)
5
№
п/п
№ раздела
дисциплины
Тематика практических занятий (семинаров)
1.
2,3
2.
4-6
3.
4-6
4.
4-6
5.
4-6
Изучение свойств компонентов промышленных
логических контроллеров
Основы построения распределенных систем
управления с использованием SCADA системы
Simplicity
Основы построения распределенных систем
управления с использованием SCADA iFix
Основы построения распределенных систем
управления с использованием SCADA Trace Mode
Основы построения распределенных систем
управления с использованием SCADA WinCC
Итого:
Трудоемкость
(час.)
10
6
6
6
6
34
8. Примерная тематика курсовых проектов (работ)
Не предусмотрены.
Примерные темы рефератов:
1. Распределенные системы управления в металлургии.
2. Этапы исторического развития систем автоматизации на примере отдельного
производства.
3. Преимущества современных АРМ на основе ПК, в сравнении с ранее существовавшими
АРМ на основе щитов и пультов управления.
4. Сравнение контроллера в зависимости от применения его в системах автоматизации.
5. Функциональная схема типовой SCADA-системы АСУТП, функции и задачи
составляющих ее частей.
6. Назначение, решаемые задачи и функций SCADA-систем.
7. Требования к программному обеспечению, предъявляемые к промышленным
компьютерам систем автоматизации.
8. SCADA система Simplicity, история создания, функции, структура.
8. SCADA система iFix, история создания, функции, структура.
8. SCADA система Trace Mode, история создания, функции, структура.
8. SCADA система WinCC, история создания, функции, структура.
9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:
а) основная литература
1. Каляев И.А. Децентрализованные системы компьютерного управления. / И.А. Каляев,
Э.В. Мельник. – Ростов н/Д: Издательство ЮНЦ РАН, 2011. – 196 с.
2. Олзоева С.И. Распределенное моделирование в задачах разработки АСУ / С.И. Олзоева.
Улан - Удэ, изд-во ВСГТУ, 2005. – 219 с.
3. Пьявченко Т.А. Проектирование АСУТП в SCADA-системе. Учебное пособие./
Т.А. Пьявченко. – Таганрог, 2007. – 78 с.
4. Пьявченко Т.А. Автоматизированные информационно-управляющие системы /
Т.А. Пьявченко, В.И. Финаев. – Таганpог: Изд-во ТРТУ, 2007. – 271 c.
5. Харазов В.Г. Интегрированные системы управления технологическими процессами /
В.Г. Харазов. – СПб.: Профессия, 2009. – 592 с.
6
б) дополнительная литература
1. Бесекерский В.А., Попов Е.И. Теория систем автоматического управления. Изд. 4-е,
перераб. и доп. / В.А. Бесекерский., Е.И. Попов – СПб, Изд-во «Профессия», 2003. – 752с.
2. Лычёв А.В. Распределенные автоматизированные системы. Учебное пособие /
А.В. Лычёв. – Петродворец, изд-во ВМИРЭ, 2007. – 248с.
3. Рождественский Д.А. Автоматизированные комплексы распределенного управления:
Учебное пособие / Д.А. Рождественский. – Томск: Томский межвузовский центр
дистанционного образования, 2002. – 124с.
4. Руководство пользователя Трейс Моуд. Версия 5.0. – М.: AdAstra Research Group, Ltd, 2000. –
814 c.
в) программное обеспечение:
1. Windows XP.
2. Microsoft Office.
3. SCADA системы Simplicity, Trace Mode, iFix, WinCC.
10. Материально-техническое обеспечение дисциплины:
Занятия по дисциплине проводятся в специально оборудованных аудиториях и с
применением персональных компьютеров.
Компьютерный класс – ауд. 6502. В компьютерном классе установлено 12
компьютеров, лазерный принтер. На стенах вывешены наглядные пособия с основными
программами по специальным дисциплинам. В классе проводятся занятия в соответствии
с расписанием, а также выполняются курсовые и дипломные проекты по направлению
подготовки 220700 «Автоматизация технологических процессов и производств»,
программы подготовки «Системы автоматизированного управления в металлургии». В
классе одновременно могут заниматься до 18 человек, из них 12 человек непосредственно
за компьютерами.
11. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины:
Для успешного изучения дисциплины студент должен посещать все занятия.
Лекции читаются с использованием интерактивных средств обучения, практические
работы выполняются на персональных компьютерах. В случае возникновения
недопонимания материала, студент может воспользоваться методическими пособиями,
как по лекционному материалу, так и по практическим занятиям, а также посещать
консультации преподавателей.
Задания студент выполняет самостоятельно на практических занятиях или дома.
Следующее задание выдается только после защиты предыдущего. С целью
промежуточной проверки знаний проводится контрольная работа. Студенты,
пропускающие занятия, получают дополнительные домашние задания и пишут реферат.
Разработчик:
Горный университет
Ассистент
каф. АТПП
П.А. Петров
(место работы)
(занимаемая должность)
(инициалы, фамилия)
Эксперты:
Горный университет
зав. каф.АТПП
А.А. Кульчицкий
(место работы)
(занимаемая должность)
(инициалы, фамилия)
(место работы)
(занимаемая должность)
(инициалы, фамилия)
7