М. А. Сонькин 2011 г. Рабочая программа
|
| УТВЕРЖДАЮ Директор ИК ___________ М.А. Сонькин «___» ____________2011 г. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ ИНФОРМАЦИОННО-УПРАВЛЯЮЩИЕ СИСТЕМЫ НАПРАВЛЕНИЕ ООП: УПРАВЛЕНИЕ В ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ ПРОФИЛЬ ПОДГОТОВКИ: Управление и информатика в технических системах КВАЛИФИКАЦИЯ (СТЕПЕНЬ): БАКАЛАВР БАЗОВЫЙ УЧЕБНЫЙ ПЛАН ПРИЕМА 2010 г. КУРС 4; СЕМЕСТР 8; КОЛИЧЕСТВО КРЕДИТОВ: 6 ПРЕРЕКВИЗИТЫ: «Теория автоматического управления», «Технические средства систем автоматики и управления», «Локальные системы управления», «Проектирование систем управления». КОРЕКВИЗИТЫ: «Программное обеспечение АСУТП», «Компьютерные технологии управления в технических системах», «Научно-исследовательская работа». ^
ВИД ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ: ЗАЧЕТ И ЭКЗАМЕН В 8 СЕМЕСТРЕ ^ ЗАВЕДУЮЩИЙ КАФЕДРОЙ: д.т.н., профессор Г.П. Цапко РУКОВОДИТЕЛЬ ООП: к.т.н., доцент В.И. Коновалов ПРЕПОДАВАТЕЛЬ: к.т.н., доцент В.Н. Скороспешкин 2011 г. 1. Цели освоения дисциплины В результате освоения данной дисциплины студент приобретает знания, умения и навыки, обеспечивающие достижение целей Ц1, Ц2 и Ц3 основной образовательной программы «Управление в технических системах». Цели и задачи дисциплины: Изучение структуры автоматизированных информационно-управляющих систем, декомпозиции задач управления по уровням АСУ ТП и основных методов их решения. Изучение технического, алгоритмического, программного, информационного обеспечений современных автоматизированных информационно-управляющих систем. Применение методов оптимального и интеллектуального управления при создании автоматизированных систем управления. Дисциплина нацелена на подготовку бакалавров к: - междисциплинарным научным исследованиям в области автоматического и автоматизированного управления техническими объектами и технологическими процессами; - к инженерной деятельности в области проектирования и настройки систем автоматизированного управления; - к проведению теоретического и практического обучения в области анализа и синтеза автоматизированных систем управления; - поиску и анализу профильной научно-технической информации, необходимой для решения конкретных инженерных задач, в том числе при выполнении междисциплинарных проектов. ^ Дисциплина относится к специальным дисциплинам профессионального цикла подготовки бакалавров (раздел Б3.В1 действующего учебного плана). Она непосредственно связана с дисциплинами естественнонаучного и математического цикла (математика, математические основы теории систем) и базовой части профессионального цикла (теория автоматического управления, технические средства систем автоматики и управления ) и опирается на освоенные при изучении данных дисциплин знания и умения. Кореквизитами для дисциплины «Автоматизированные информационно-управляющие системы» являются специальные дисциплины подготовки бакалавров: «Программное обеспечение АСУТП», «Компьютерные технологии управления в технических системах», «Научно-исследовательская работа». ^ В результате освоения дисциплины бакалавры должны обладать компетенциями, непосредственно указанными в ФГОС по направлению 220400, а именно:
После изучения данной дисциплины магистранты приобретают знания, умения и опыт, соответствующие результатам основной образовательной программы: Р1, Р2, Р3, Р4, Р5, Р7*. Соответствие результатов освоения дисциплины «Автоматизированные информационно-управляющие системы» формируемым компетенциям ООП представлено в таблице.
*Расшифровка кодов результатов обучения и формируемых компетенций представлена в Основной образовательной программе подготовки бакалавров по направлению 220400 «Управление в технических системах».
При сдаче отчетов по лабораторным работам проводится защита результатов и сделанных выводов. По итогам выполненных ИДЗ проводится собеседование. ^ Общие сведения об автоматизированном управлении, особенности технических систем как объектов управления и автоматизированных систем управления ими. Классификация технических систем как объектов управления. Основные особенности централизованных, децентрализованных и иерархических систем управления, декомпозиция системы управления на подсистемы, приоритет подсистем в принятии решений, самоуправление и координация, агрегирование информации, передаваемой на верхние уровни. Функции отдельных уровней иерархической системы управления. Оперативно-календарное планирование, координация работы отдельных подсистем, оптимальное распределение ресурсов, Оперативное управление, контроль, цифровое управление. Гибкие производственные системы (ГПС). Примеры ГПС. Иерархическая система взаимодействия гибких производственных систем с автоматизированными системами управления технологическими процессами и автоматизированной системой подготовки производства. Автоматизированные системы управления технологическими процессами, основные понятия и определения. Признаки классификации АСУТП. Классификация по режиму работы УВК (информационный, пассивного и активного советчика, супервизорный режим, непосредственное цифровое управление), функциональной развитости, информационной мощности, характеру протекания управляемого процесса по времени. Структура и особенности централизованных, децентрализованных и иерархических автоматизированных систем управления. Функции АСУТП и их содержание. Информационно-вычислительные и управляющие функции. Прямое измерение, косвенное измерение, контроль отклонений параметров, анализ срабатывания блокировок и защит, диагностики, прогнозирование. Регулирование отдельных параметров, многосвязное и каскадное регулирование, логическое управление, программное управление, оптимальное управление процессами в установившемся и переходном режимах с адаптацией и без нее. Виды обеспечений АСУТП. Назначение технического, алгоритмического, программного, информационного и организационного обеспечений. Схема взаимодействия отдельных обеспечений друг с другом. ^ Состав, структура и классификация технических средств автоматизированных систем управления. Тенденции развития средств измерения (полевого оборудования и вторичных приборов). Интеллектуальные устройства измерения. Программируемые микропроцессорные контроллеры (ПМК), особенности ПМК по отношению к микро-ЭВМ. Классификация ПМК по назначению и области применения. Программируемые контроллеры регулирующего, логического и координирующего типа. Технические характеристики и функциональные возможности отечественных микропроцессорных контроллеров Ремиконт Р-130isa, MFC, ТСМ-51, Р, Кросс-500, Трасса-500, Квинт, ПТК Контар, Эмикон, Элси-Т, Униконт, LOGO. Контроллеры семейства Simatic S7(S7-200, S7-300, S7-400) Сетевая структура современных автоматизированных систем управления. Средства и способы ввода технологической информации в операторские станции. ^ Лабораторная работа №2. Конфигурация и настройка контроллера КРОСС(2 часа). Лабораторная работа №3. Конфигурирование аппаратных средств контроллера SIMATIC S7-300(2 часа). Лабораторное занятие №4. Технические характеристики и функциональные возможности микропроцессорного контроллера Р-130isa(2 часа). Раздел 3. АЛГОРИТМИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ИНФОРМАЦИОННО-УПРАВЛЯЮЩИХ СИСТЕМ Алгоритмическое обеспечение автоматизированных информационно-управляющих систем Алгоритм. Основные понятия и определения. Способы записи алгоритмов. Ввод непрерывных сигналов в микропроцессорные средства. Задача оценки интервалов дискретизации непрерывных технологических параметров. Первичная обработка информации, введенной в микропроцессорные средства контроля и управления. Алгоритмы аналитической градуировки датчиков, экстра- и интерполяции дискретно-измеряемых величин. Алгоритмы фильтрации. Разностные уравнения низкочастотных цифровых фильтров. Фильтры экспоненциального сглаживания и скользящего среднего. Робастные, высокочастотные, полосовые и режекторные фильтры. Дискретное дифференцирование, интегрирование и усреднение измеряемых величин. Проверка достоверности информации. Методы повышения достоверности информации. Алгоритмы контроля параметров технологического процесса и состояния оборудования. Общая и частные постановки задачи контроля. Составляющие погрешности оценки измеряемой величины. Вычислительные операции, уменьшающие погрешность оценки измеряемой величины. Алгоритмизация задачи косвенного измерения. Основные виды контроля. Контроль технологического процесса в нормальном режиме. Контроль процесса при выходе на номинальную мощность и в аварийных режимах. Контроль исправности оборудования. Алгоритмы диагностики состояния и обнаружения неисправностей. Обнаружение неисправностей по результатам текущих замеров, статистическим характеристикам. Аналитическое и вероятностное прогнозирование параметров технологического процесса и состояния оборудования. Алгоритмы цифрового регулирования. Структура цифровой системы регулирования. Разностные уравнения параметрически оптимизируемых (П, ПИ, ПИД) регуляторов в не рекуррентной и рекуррентной формах. Структурно-оптимизируемые цифровые регуляторы. Апериодические регуляторы, регуляторы с прямой связью и предвидением (предикаты Ресвика, Смита). Регуляторы состояния, модальные регуляторы. Цифровые линейные, псевдолинейные и нелинейные цифровые корректирующие устройства. Алгоритмы безударного включения исполнительных механизмов. Лабораторная работа №5. Система автоматического регулирования на базе контроллера КРОСС (4 часа) Лабораторная работа №6. Цифровые системы управления(2 часа). . Лабораторная работа 7. Алгоритмы первичной обработки информации при оценке параметров и показателей технологических объектов(2 часа). Практическое занятие №1. Цифровые фильтры(2 часа). Практическое занятие №2. Цифровые регуляторы(2 часа). Практическое занятие №3. Создание информационно-управляющих программ на языке ST в среде Isagraf(2 часа). Практическое занятие 4. Создание информационно-управляющих программ на языке FBD в среде Isagraf(3 часа). ^ Состав и структура программного обеспечения. Общее программное обеспечение и прикладное. Операционные системы реального времени. Системы и языки программирования промышленных микропроцессорных контроллеров. Технологическое программирование, языки Микрол, Микрол +, Системы программирования OpenPCS, IsaGraf. Языки программирования стандарта IEC 61131-3, LD, FBD, ST, CFC, IL. SCADA-пакеты, используемые для решения задач верхнего уровня автоматизированных систем. Функциональные возможности и особенности пакетов VTC, VNS, RALFLEX, TRACE MODE, MASTER SCADA, FIX, GENESIS, WinCC, INTOUCH. Программные пакеты, используемые для решения задач оптимального управления. Применение метода имитационного моделирования для анализа сложных систем. Информационное обеспечение автоматизированных систем. Основные тенденции развития и совершенствования автоматизированного управления в технических системах. Лабораторная работа №8. Программный пакет STEP 7Miro/WIN (2 часа). Лабораторная работа №9. Создание информационно-управляющих программ на языке STL в среде Step7 Miro/WIN (4 часа.) Лабораторная работа №10. Создание информационно-управляющих программ на языке LAD в среде Step7 Miro/WIN (2 часа). Лабораторная работа №11. Создание информационно-управляющих программ на языке ST в среде Isagraf(2 часа). ^ Лабораторная работа №13. Создание информационно-управляющих программ на языке FBD для контроллеров SIMATIC S7-200(2 часа). ^ Практическое занятие №5 Разработка статических форм мнемосхем в среде Master Scada(2 часа). Практическое занятие №6 Разработка динамических форм мнемосхем в среде Master Scada(2 часа). Раздел 5. ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ ОПТИМАЛЬНОГО И ИНТЕЛЕКТУАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ В АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ИНФОРМАЦИОННО-УПРАВЛЯЮЩИХ СИСТЕМАХ Задачи оптимального управления. Формализация задач оптимального управления пуском и остановом, оптимальное управление установившимся режимом. Задача распределения ресурсов между параллельно-работающими подразделениями (аппаратами).Задачи синхронизации материальных потоков. Методы, используемые для решения задач оптимального управления. Оптимальное управление по векторному критерию. Методы решения задач нормализации критериев, определение области компромисса, выбор схемы компромисса и учет приоритета критериев. Практические способы оптимального управления технологическими процессами. Методы решения задач оптимального управления и оперативно-календарного планирования. Применение методов интеллектуального управления в АСУ ТП. Основы искусственных нейронных сетей и нечеткой логики. Применение искусственных нейронных сетей и нечеткой логики для реализации отдельных функций АСУ ТП. ^ Практическое занятие №7 . Нечеткий ПИД-регулятор(2 часа).
Распределение по разделам дисциплины планируемых результатов обучения по основной образовательной программе, формируемых в рамках данной дисциплины и указанных в пункте 3.
При освоении дисциплины используются следующие сочетания видов учебной работы с методами и формами активизации познавательной деятельности магистрантов для достижения запланированных результатов обучения и формирования компетенций.
Для достижения поставленных целей преподавания дисциплины реализуются следующие средства, способы и организационные мероприятия:
^ 6.1 Текущая и опережающая СРС, направленная на углубление и закрепление знаний, а также развитие практических умений заключается в:
6.1.1. Темы, выносимые на самостоятельную проработку: -контроллер ТРАССА-500; -нечеткие регуляторы; - рограммный пакет OpenPCS; - SCADA-пакет Intouch. 6.2 Творческая проблемно-ориентированная самостоятельная работа (ТСР) направлена на развитие интеллектуальных умений, комплекса универсальных (общекультурных) и профессиональных компетенций, повышение творческого потенциала магистрантов и заключается в:
^
^ Оценка успеваемости студентов осуществляется по результатам: - самостоятельного выполнения лабораторных работ; - оценки выполненных студентами ИДЗ; - защиты отчетов по лабораторным работам; - защиты курсового проекта и демонстрации полученных в нем результатов; - экзамена в восьмом семестре (для выявления знания и понимания теоретического материала дисциплины). ^ Экзаменационные билеты включают 2 теоретических вопроса и расчетный пример. Теоретический вопрос может содержать в себе 2-3 коротких вопроса, требующих конкретных ответов, исходя из которых, можно легко определить степень владения материалом. ^
№ измерения 1 2 3 4 5 6 7 x= 5 10 5 4 6 7 5. Параметр настройки принять равным 0.6 ^ Основная литература
Вспомогательная литература
Интернет-ресурсы: 1. Интеллектуальные системы управления. Учебное пособие. Доступ: http://www.twirpx.com/file/255588/ 2. Информационно-управляющие системы промышленными объектами. Доступ: http://rsautomation.ru 3. Электронные лекции по АиУС. Доступ: http://www.twirpx.com/file/178819/ ^ Специализированная лаборатория, оснащенная следующими стендами.
Программные пакеты (SCADA) WinCC, TRACE MODE 5.07, VNS-2000, MasterScada. Программы Isagraf, Step7, Step7 micro/ win, предназначенные для программирования контроллеров Обучающие и контролирующие программы по разделам "Цифровая обработка информации в реальном масштабе времени", "Цифровые регуляторы". Программы, обеспечивающие цифровую обработку информации и ее отображение, цифровое регулирование и логическое управление. Программа составлена на основе Стандарта ООП ТПУ в соответствии с требованиями ФГОС-2010 по направлению подготовки «Управление в технических системах», профиль «Управление и информатика в технических системах». Автор: Скороспешкин В.Н. Программа одобрена на заседании кафедры АиКС ИК (протокол № 8 от «02» июня 2011 г.). | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Похожие:
 | М. А. Сонькин 2011 г. Рабочая программа Кореквизиты: Современные проблемы теории управления; Идентификация и диагностика систем | | М. А. Сонькин 2011 г. Рабочая программа ... |
| М. А. Сонькин 2011 г. Рабочая программа Целями дисциплины «Экономическая теория» при подготовке будущего специалиста в области менеджмента являются | | М. А. Сонькин 2011 г. Рабочая программа Руководитель ооп доцент Коновалов В. И. Преподаватель доцент Курганов В. В |
| М. А. Сонькин 2011 г. Рабочая программа Курс “Технология решения изобретательских задач” (триз) является одной из дисциплин, завершающих подготовку выпускников направления... | | М. А. Сонькин 2011 г. Рабочая программа В результате освоения данной дисциплины бакалавр приобретает знания, умения и навыки, обеспечивающие достижение целей Ц1, Ц3, Ц5... |
| М. А. Сонькин 2011 г. Рабочая программа Вычислительные машины, комплексы, системы и сети, Системы автоматизированного проектирования, Технологии разработки программного... | | Ф тпу 1 – 21/01 Утверждаю Проректор директор ик а. М. Сонькин 2011 г. Рабочая программа дисциплины Готовность выпускников к производственно-технологической и проектной деятельности, обеспечивающей модернизацию, внедрение и эксплуатацию... |
| М. А. Сонькин 2011 г. Рабочая программа Профили подготовки вычислительные машины, комплексы, системы и сети, Системы автоматизированного проектирования, Технологии разработки... | | М. А. Сонькин 2011 г. Рабочая программа БД), разработке печатных макетов и пользовательских отчетов с использованием элементов данных, получаемых из бд и конструктора документов... |