Программа курса лекций

Вид материала

Программа курса

Содержание

Программа лабораторных занятий(1 курс магистратуры, 1 сем., 72 ч., зачет)

Подобный материал:

Основы архитектуры автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП)

Программа курса лекций
(1 курс магистратуры, 1 сем., 36 ч., экзамен)

Ассистент, к.т.н. Сердюков Олег Викторович

Основные виды архитектур современных АСУ ТП. Базовые понятия, лежащие в основе современных АСУ ТП. Технологические уровни объекта автоматизации (полевой, агрегатный, функциональных узлов, технологических подсистем, технологического объекта, предприятия) и сфера применения АСУ ТП. Структура программно-технических комплексов, обеспечивающих функции АСУ ТП (полевой уровень, контроллеры, сети, серверы, рабочие станции). Понятие открытых стандартов. АСУ ТП на базе открытых стандартов и их альтернативы.
Надежность АСУ ТП. Требования к надежности, отказоустойчивости и готовности АСУ ТП. Методы и приемы обеспечения надежности АСУ ТП: резервирование, дублирование, возможность «горячей» замены модулей, декомпозиция структуры комплекса программных и аппаратных средств, принцип функционального соответствия структуры АСУ ТП и структуры объекта автоматизации.
Аппаратное обеспечение «нижних» уровней АСУ ТП. Магистрально-модульные системы – основные составляющие (модули) и принципы их взаимодействия. Архитектура контроллеров, основные архитектуры контроллеров (DCS, PLC, RIO). DCS-контроллеры на базе параллельных магистралей (шин): ISA-Bus, VME, CompactPCI. Организация ввода/вывода с использованием субмодулей — «мезонинные» технологии: ModPack, CXC, IP, PMC. Использование полевых сетей (шин) для организации взаимодействия модулей. RIO-контроллеры «распределенного ввода/вывода» на базе последовательных интерфейсов RS-485, Profibus DP, CAN-bus и др. Интерфейс взаимодействия с полевым уровнем (АЦП, ЦАП, дискретный ввод/вывод, счетчики, таймеры и др.).
Программное обеспечение «нижних» уровней АСУ ТП. Программные модели контроллеров функциональных узлов (КФУ): универсальные DCS-контроллеры, PLC (Программируемые Логические Контроллеры), RIO-контроллеры с неинтеллектуальным вводом/выводом. Применение специализированных операционных систем для управления универсальными DCS-контроллерами (OS-9, WxVorks, QNX, адаптированные варианты распространенных ОС Linux и Windows). Многозадачные мониторы. Интерпретаторы и исполнительные ядра прикладного ПО (стандарт IEC-1131-3).
Операционные системы реального времени. Общие требования к системам «реального времени». Определение ОС «реального времени» («жесткого» и «мягкого»). Требования к ОСРВ и существующие стандарты. Типы архитектур ОСРВ. Сравнение популярных ОСРВ. OS-9 как типичный представитель ОСРВ.
Операционная система реального времени OS-9. Концепции OS-9. Система ввода/вывода. Механизмы межпроцессного взаимодействия (IPC).
Сетевые средства АСУ ТП. Детерминированные сети - полевые шины, их характеристики. Сети как средство обмена сообщениями. Наиболее распространенные виды полевых шин и сферы их применения: Profibus, CAN-bus. Методы организации свойств «квази-детерминизма» в сетях Ethernet. Протоколы взаимодействия RS-xxx и Modbus. Информационные сети объектов автоматизации. Применение открытых протоколов TCP/IP в АСУ ТП. Синхронизация времени в распределенных системах.
Инструментальные средства разработки АСУ ТП. Инженерные языки программирования, стандарт IEC-1131-3 (структурированный текст, язык последовательных функциональных схем, язык функциональных блоковых диаграмм, язык релейных диаграмм, язык инструкций). Интегрированные средства разработки на языках стандарта IEC-1131-3. Использование ISaGraf. SCADA-системы (InTouch).
Средства организации «верхнего уровня» АСУ ТП. Системы организации человеко-машинного интерфейса, SCADA-системы. Средства архивирования информации, удовлетворяющие требованиям «жесткого» реального времени. Применение стандартных систем управления реляционными базами данных, поддерживающих стандарт SQL, в АСУ ТП. Применение Internet-технологий в АСУ ТП.
Организация питания АСУ ТП. Автономные источники бесперебойного питания. Системы гарантированного питания. Решения по резервированию питания. Стандарты диагностики и мониторинга систем питания. Подключение контроллеров к устройствам полевого уровня (датчикам, приводам и другим исполнительным механизмам).
Технология проектирования АСУ ТП. Основная задача проектирования АСУ ТП. Нормативная база проектирования. Основные этапы процесса проектирования.
Метрологические аспекты измерений в АСУ ТП. Нормативно-правовая база. Физические и математические основы оценки погрешности измерений в АСУ ТП. Автоматическое регулирование.

Программа лабораторных занятий
(1 курс магистратуры, 1 сем., 72 ч., зачет)

Старший преподаватель Тимиртдинов Юрий Анатольевич

Ассистент Абруковский Алексей Александрович

Вводное занятие.
Программа эмуляции кодового замка.
Программа управления шаговым двигателем.
Программа управления шаговым двигателем 2.
Программа измерения и стабилизации тока.
Измерение характеристик транзистора и построение графиков.
Управление моделью гусеничной машины.
Эмулятор технологического объекта.
Управление шаговым двигателем с инерционной нагрузкой.
Авторегулирование температуры паяльника.
Знакомство с ОСРВ OS-9.
Межпроцессное взаимодействие. Сигналы.

Задание

Разработать схему автоматизации научного эксперимента или технологического процесса. Работа должна содержать:

Краткое описание эксперимента или процесса.
Планируемое количество измерительных и исполнительных каналов и их тип.
Характерное время процесса.
Требуемые аппаратные и программные ресурсы.
Алгоритм работы ПО.

Литература

Учебные пособия: Основы современных Автоматизированных Систем Управления Технологическими Процессами (АСУ ТП)

Часть 1 «Программируемые контроллеры». 40 стр.
Часть 2 «Операционные системы реального времени. OS-9. Промышленные сети». 156 стр.
Часть 3 «Инструментальная система программирования логических контроллеров ISaGRAF». 228 стр.
Часть 4 «Средства организации верхнего уровня систем автоматизации. SCADA – система InTouch». 248 стр.
Приложение «Практические работы». 100 стр.

Blog