Рабочая программа дисциплины scada-системы направление подготовки
| Вид материала | Рабочая программа |
- Рабочая программа дисциплины Физика, ен. Ф. 03 направление подготовки, 491.56kb.
- Рабочая программа дисциплины «Вычислительные машины, системы и сети» Направление подготовки, 231.13kb.
- Рабочая программа дисциплины «Интегрированные системы проектирования и управления», 208.14kb.
- Рабочая программа дисциплины «теоретические основы теплотехники» Направление подготовки, 554.69kb.
- Рабочая программа дисциплины «Техническая термодинамитка» Направление подготовки, 804.99kb.
- Рабочая программа дисциплины «Компьютерная диагностика» Направление подготовки, 209.63kb.
- Рабочая программа дисциплины моделирование систем направление подготовки дипломированных, 97.72kb.
- Рабочая программа дисциплины технические измерения и приборы Направление подготовки, 496.12kb.
- Рабочая программа дисциплины «Основы технологии машиностроения» Направление подготовки, 365.59kb.
- Рабочая программа дисциплины м 10а Тепловизионные системы Направление подготовки, 215.14kb.
МИНОБРНАУКИ РОССИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ В Г. ТАГАНРОГЕ
(ТТИ Южного федерального университета)
Факультет автоматики и вычислительной техники
УТВЕРЖДАЮ
Декан ФАВТ ______________ Ю.М.Вишняков
"_____"__________________2011 г.
Рабочая программа дисциплины
SCADA-СИСТЕМЫ
Направление подготовки:
220700.62 АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ
Профиль подготовки:
АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ В ЭНЕРГЕТИКЕ
Квалификация (степень) выпускника
Бакалавр
Форма обучения
Очная
(очная, очно-заочная и др.)
г. Таганрог
2011
1. Цели освоения дисциплины
Целями дисциплины «SCADA-системы» является знакомство студента с современным компонентами SCADA-систем, изучение методов построения эффективных систем автоматического и автоматизированного управления технологическими процессами, с использованием программно-аппаратных комплексов SCADA, Также целью является повышении качества подготовки специалиста для дальнейшего успешного обучения.
Изучение данной дисциплины будет способствовать достижению целей 1, 2 и 3 основной образовательной программы по направлению подготовки 220700.62 «Автоматизация технологических процессов и производств»:
1 цель направления. Удовлетворение потребностей личности в интеллектуальном, культурном и нравственном развитии путем получения высшего образования в области автоматизации технологических процессов и производств;
2 цель направления. Организация базовой бакалаврской подготовки, позволяющей всем выпускникам продолжить свое образование как с целью получения диплома магистра в области автоматизации технологических процессов и производств, так и с целью дальнейшего самосовершенствования.
3 цель направления. Удовлетворение потребностей общества в квалифицированных кадрах путем подготовки специалистов по проектированию, разработке и эксплуатации систем автоматизации производственных и технологических процессов изготовления продукции различного служебного назначения, управления ее жизненным циклом и качеством, контроля, диагностики и испытаний;
а также будет способствовать достижению локальной цели профиля подготовки «Автоматизация технологических процессов и производств в энергетике»:
Цель 1 профиля. Развитие у студентов теоретических знаний и практических навыков, позволяющих выпускникам понимать и применять фундаментальные и передовые знания и научные принципы, лежащие в основе современных средств и систем автоматизации, управления, контроля технологическими процессами и производствами при формулировании и решении инженерных задач.
2. Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата
Дисциплина относится к профессиональному циклу ООП. В процессе изучения дисциплины студенты знакомятся с принципами работы SCADA-систем, контроллеров и исполнительных устройств, работающих под управлением SCADA-систем. Для изучения дисциплины студенту необходимы знания в области следующих дисциплин: «Теория автоматического управления», «Электротехника и электроника», «Метрология и измерительная техника», «Информационные сети и телекоммуникации», «Программирование и основы алгоритмизации». Для освоения дисциплины студент должен знать: принципы организации и построения микропроцессорных устройств и систем вычислительной техники, принципы организации промышленных сетей и протоколов связи. Студент должен владеть основами теории автоматического управления. Знать и успешно использовать многозадачные и операционные системы реального времени. Студент должен обладать навыками алгоритмизации и разработки программного обеспечения.
Материалы дисциплины должны использоваться в курсовом и дипломном проектировании.
3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины
В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
- Знать: принципы построения промышленных SCADA-систем, промышленные интерфейсы и контроллеры, работающие под управление SCADA-систем
- Уметь: проектировать SCADA-системы автоматического и автоматизированного управления, с применением современных встроенных средств разработки и языков программирования SCADA-систем
- Способность организовывать и управлять разработкой систем промышленного управления, на основе SCADA-систем
- Уметь: устанавливать и настраивать программное и аппаратное обеспечение SCADA-систем
- Демонстрировать способность и готовность:
- способностью к саморазвитию, повышению своей квалификации и мастерства (ОК-6);
- способностью применять основные методы, способы и средства получения, хранения, переработки информации, навыки работы с компьютером как средством управления информацией (ОК-17);
- способностью организовать работу малых коллективов исполнителей (ПК-30);
- способностью участвовать в разработке проектов по автоматизации производственных и технологических процессов, технических средств и систем автоматизации, контроля, диагностики, испытаний, управления процессами, жизненным циклом продукции и ее качеством (ПК-19);
- способностью к практическому освоению и совершенствованию систем автоматизации производственных и технологических процессов, контроля, диагностики, испытаний, управления процессами, жизненным циклом продукции и ее качеством (ПК-20);
4. Структура и содержание дисциплины «SCADA-системы»
Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетных единиц 108 часа.
| Вид учебной работы | Всего часов |
| Общая трудоемкость дисциплины | 108/3 ЗЕТ |
| Аудиторные занятия | 50 |
| - лекции | 16 |
| - практические занятия | - |
| - лабораторные работы | 34 |
| - другие виды аудиторных занятий | - |
| Самостоятельная работа | 19 |
| Курсовой проект (работа) | - |
| Контроль самостоятельной работы | 7 |
| Аттестация | 32 Экзамен (6 семестр) |
4.1. Разделы дисциплины и виды занятий
| № п/п | Раздел Дисциплины | Семестр | Неделя семестра | Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость (в часах) | Формы текущего контроля успеваемости (по неделям семестра) Форма промежуточной аттестации (по семестрам) | ||||
| лек | лаб | пр | СРС | КСР | |||||
| | Введение в предмет. Тенденции причин аварий в сложных автоматизированных системах. Проблемы построения эффективных и надежных систем диспетчерского управления. Определение термина SCADA. Общие тенденции развития SCADA. | 6 | 1,2,3 | 2 | 2 | - | | | Собеседование |
| | SCADA-системы (предъявляемые требования, возможности и характеристики) | 6 | 4,5,6 | 2 | 6 | - | 5 | | Собеседование, устный опрос |
| | Общая и функциональная структура SCADA | 6 | 7,8,9 | 2 | 8 | - | 9 | | Индивидуальная промежуточный тест/письменная контрольная работа |
| | ОС реального времени для SCADA-систем | 6 | 10,11,12 | 2 | 2 | - | | | Собеседования |
| | Windows технологии в SCADA-системах | 6 | 13,14,15 | 4 | 8 | - | | 3 | Собеседования, контроль выполнения лабораторных и практических работ |
| | Организация распределенных SCADA систем | 6 | 16,17 | 4 | 8 | - | 5 | 4 | Дискуссионный форум по проблемно-ориентированной тематике, сформулированной студентом |
| ИТОГО | 16 | 34 | - | 19 | 7 | | |||
4.2. Содержание разделов дисциплины
Раздел 1. Введение в предмет
Тенденции причин аварий в сложных автоматизированных системах. Проблемы построения эффективных и надежных систем диспетчерского управления. Определение термина SCADA. Общие тенденции развития SCADA.
Раздел 2. SCADA-системы (предъявляемые требования, возможности и характеристики)
SCADA система как процесс управления. Основные требования к диспетчерским системам управления. Функциональные возможности. Возможности по разработке приложений. Графические возможности. Технические характеристики. Эксплуатационные характеристики. Открытость систем.
Раздел 3. Общая и функциональная структура
Общая структура SCADA. Удаленные терминалы (RTU). Каналы связи (CS). Диспетчерские пункты управления (MTU). Функциональная структура SCADA. Функциональные уровни: уровень контроллеров, оперативный уровень, административный уровень.
Раздел 4. ОС реального времени
Что такое системы реального времени? Системы жесткого и мягкого реального времени. Параметры ОСРВ: время реакции системы, время переключения контекста, размеры системы, возможность исполнения системы из ПЗУ (ROM). WINDOWS NT - как ОС реального времени. Windows NT - многонитиевая и многозадачная: приоритеты нитей, инверсия приоритетов, характеристики API-интерфейса Win32, управление прерываниями, управление памятью.
Раздел 5. Windows технологии в SCADA-системах (2 часа)
Технология COM. Методы межпроцессной коммуникации. ActiveX-объекты. OPC-серверы.
Раздел 6. Организация распределенных систем (4 часа)
Идеология распределенных комплексов. Уровни АСУ: уровень контроллеров, оперативный уровень, административный уровень. Линии передачи данных. Сетевой обмен. Используемые сетевые операционные системы. Режимы сетевого обмена: файловый обмен, обмен ‘точка-точка’, обмен ‘один ко многим’, групповое управление, посылка данных в глобальный регистратор, групповые рассылки. Обмен по протоколу M-LINK. Обмен через радиоканал. Обмен по коммутируемым линиям: режимы соединений, статусы мониторов. Обмен по GSM: организация обмена по GSM, требования к модемам. Управление через Интернет. Доступ к проекту через Интернет.
5. Образовательные технологии
При чтении лекционного курса в рамках лекции проводится разбор и обсуждение примеров построения систем управления с использованием SCADA-систем. При чтении лекций используются интерактивные наглядные учебные пособия в форме интерактивных презентаций. В рамках подготовки студенту выдается индивидуальное задание, которое выполняется на протяжении курса. Лабораторные занятия проводятся в форме научно-технического творчества. Индивидуальное задание представляет собой проект системы управления, реализующей поставленную задачу. В процессе преподавания используется интегрирующий информационный ресурс – цифровой кампус www.incampus.ru.
5.1. Интерактивные и наглядные обучающие пособия
| № | Раздел дисциплины | Наименование работы | Тип |
| 1 | 1 | SCADA-системы. Графический интерфейс, организация взаимодействия систем | Интерактивная презентация |
| 2 | 5 | TraceMode | Видео-презентация |
| 3 | 5 | InTouch | Интерактивная презентация |
| 4 | 6 | OpenScada | Интерактивная презентация |
6. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов
Для оценки уровня теоретических и практических знаний используется контрольный устный или письменный опрос студентов по тематике предшествующих лекционных занятий, выполняются и защищаются в форме устного опроса лабораторные работы. Итоговым средством оценки уровня знаний по курсу является экзамен, который проводится в письменной форме (в форме контрольной работы) на основании перечня контрольных вопросов по предмету. Самостоятельная работа студента ведется при активном использовании современных коммуникационных технологий – использование обратной связи через incampus.ru, посредством электронной почты и google talk. Контроль самостоятельной работы проводится в назначенные часы в виде беседы с обучаемыми по представленным ими отчетам о СРС.
6.1. Лабораторный практикум
| № | Раздел дисциплины | Наименование работы | Часов |
| 1 | 3, 5 | Программный пакет ТРЕЙС МОУД 5 и этапы разработки АСУ | 8 |
| 2 | 2, 6 | Редактор базы каналов | 8 |
| 4 | 6,5 | Программный пакет ИНТАЧ | 8 |
| 5 | 6, 4 | Программный пакет ОПЕН СКАДА | 10 |
6.2. Индивидуальные задания
1) Разработать проект в среде InTouch, реализующий управление виртуальным устройством по заданной программе.
2) Разработать проект в среде TraceMode, реализующий управление виртуальным устройством по заданной программе.
3) Разработать проект в среде OpenScada, реализующий виртуальным устройством по заданной программе
6.3. Темы курсовых работ
Курсовая работа планом не предусмотрена
6.4. Контрольные вопросы
| № | Раздел дисциплины | Контрольный вопрос |
| 1 | Раздел 1 | Этапы развития АСУТП |
| 2 | Раздел 1 | Компоненты систем контроля и управления и их назначение |
| 3 | Раздел 1 | Основные понятия SCADA-систем |
| 4 | Раздел 2 | Возможности SCADA-систем |
| 5 | Раздел 2 | Основные технические и эксплуатационные возможности SCADA |
| 6 | Раздел 3 | Структура SCADA-систем |
| 7 | Раздел 3 | Удаленные терминалы (RTU). |
| 8 | Раздел 3 | Каналы связи (CS) |
| 9 | Раздел 3 | Диспетчерские пункты управления (MTU). |
| 10 | Раздел 4 | Системы реального времени для организации SCADA-систем |
| 11 | Раздел 5 | Методы межпроцессной коммуникации. ActiveX-объекты. |
| 12 | Раздел 5 | OPC-серверы |
| 13 | Раздел 6 | Идеология распределенных комплексов |
| 14 | Раздел 6 | Режимы сетевого обмена в SCADA |
| 15 | Раздел 6 | Управление через Интернет. Доступ к проекту через Интернет |
6.5. Темы рефератов
1) Организация взаимодействия с контроллерами в SCADA
2) Тенденции развития SCADA-систем
3) Встроенные языки программирования SCADA
4) Сетевые решения, применяемые в системах управления SCADA
5) Распределенные системы контроля энергопотребления
6) Распределенные системы контроля потребления газа
7) Распределенные системы контроля теплопотребления
8) SCADA-системы в нефтегазовой промышленности
9) SCADA-системы в автомобильной промышленности
10) Системы “умный дом” на основе SCADA-систем
11) Анализ современных SCADA-систем
12) Выбор операционной системы для организации АСУТП на базе SCADA
13) Интеграция SCADA в существующие системы управления
14) Анализ отечественного рынка SCADA-систем
15) Анализ зарубежного рынка SCADA-систем
7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
а) основная литература:
- Благовещенская М. М. Информационные технологии систем управления технологическими процессами [Текст] : учебник для студ вузов. - М. : Высшее образование, 2005. - 768 с. : ил. - Библиогр.: с. 752 (11 назв.). - ISBN 5-06-004863-2.
- Проектирование АСУТП в SCADA-системе TACE MODE [Электронный ресурс] : учеб. пособие. - Таганрог : Изд-во ТТИ ЮФУ, 2007.
- Андреев Е.Б., Куцевич Н.А., Синенко О. В.. SCADA-системы: взгляд изнутри. - М.: Издательство «РТСофт», 2004. - 176 с: ил.
б) дополнительная литература:
4. Денисенко В. В. Компьютерное управление технологическим процессом, экспериментом, оборудованием [Текст] . - М. : Горячая линия-Телеком, 2009. - 606 с.
5. Андреев Е.Б., Куцевич Н.А. SCADA-системы: взгляд изнутри (www.scada.ru)
в) программное обеспечение и Интернет-ресурсы
1. Руководство пользователя “Программный комплекс TraceMode”
2. Руководство пользователя “Программный комплекс InTouch”
3. Руководство пользователя “Программный комплекс OpenSCADA”
4. АСКЗ 0.45
5. Ресурсы, размещаемые на странице преподавателя в incampus.ru
8. Материально-техническое обеспечение дисциплины
1. Программный комплекс TraceMode (ra.ru)
2. Программный комплекс InTouch (ch.ru/)
3. Программный комплекс OpenSCADA (a.org)
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций и ПрООП ВПО по направлению подготовки ФАВТ 220700.62 «Автоматизация технологических процессов и производств»
Автор: Бойченко М.М., к.т.н., доцент каф. САУ
Рецензент: Финаев В.И., д.т.н., проф., зав. каф. САУ
Программа одобрена на заседании УМК ФАВТ от 20.01.2011 года, протокол № 1.