Рабочая программа по дисциплине сд. 01 Технические средства автоматизации и управления По специальности 220201 Управление и информатика в технических системах
| Вид материала | Рабочая программа |
- Рабочая программа по дисциплине опд. Ф. 04. 1 Теория автоматического управления, 494.24kb.
- Рабочая программа учебной дисциплины " технические средства автоматизации и управления", 221.12kb.
- Рабочая программа по дисциплине дс. 01. 05 Управление производственными процессами, 269.1kb.
- Рабочая программа по дисциплине опд. Р. 01 Схемотехника По специальности 220201 Управление, 251.67kb.
- Рабочая программа по дисциплине дс. 01. 04 Электрооборудование полиграфических машин, 298.99kb.
- Рабочая программа по дисциплине опд. В. 02 Электромеханические системы По специальности, 298.79kb.
- Рабочая программа по дисциплине сд. 04 Идентификация и диагностика систем По специальности, 355.5kb.
- Рабочая программа по дисциплине опд. Ф. 10 Моделирование систем По специальности 220201, 248.04kb.
- Рабочая программа по дисциплине опд. В. 01 Полупроводниковые приборы и структуры, 236.36kb.
- Рабочая программа по дисциплине опд. Ф. 09 Вычислительные машины, системы и сети, 265.93kb.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Ф
ЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮГосударственное образовательное учреждение высшего
профессионального образования
«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПЕЧАТИ»
УТВЕРЖДАЮ
Т.В. Маркелова
« 17 » июня 2010 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
| По дисциплине | СД.01 Технические средства автоматизации и управления |
| По специальности | 220201 – Управление и информатика в технических системах |
| Факультет | Цифровых систем и технологий |
| Кафедра | Автоматизации полиграфического производства |
| Форма обучения | Курс | Семестр | Трудоемкость дисциплины в часах | Форма итогового контроля | |||||||
| Всего часов | Аудиторных часов | Лекции | Семинарские (практические) занятия | Лабораторные занятия | Курсовая работа | Курсовой проект | Самостоятельная работа | ||||
| Очная | 3 | 6 | 150 | 68 | 34 | | 34 | | 20 | 62 | Экзамен |
| Очно-заочная | 4 | 7 | 150 | 51 | 34 | | 17 | | 20 | 79 | Экзамен |
| Заочная | | | | | | | | | | | |
Москва – 2010 г.
| Составитель: | Щербина Ю.В., канд. техн. наук, доцент |
| Рецензент: | |
| | |
Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры «Автоматизация полиграфического производства» 25.05.10 , протокол № 11 .
Зав. кафедрой Самарин Ю.Н.
Одобрена Советом факультета цифровых систем и технологий 01.06.10 , протокол № 12 .
Председатель Иванова А.Е.
1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ, ТРЕБОВАНИЯ
К ЗНАНИЯМ И УМЕНИЯМ
1.1. Цели и задачи изучения дисциплины
Цель изучения дисциплины – формирование у студентов знаний:
- о принципах построения комплексов технических средств (КТС) современных систем автоматизации и управления (САиУ), базирующихся на использовании концепции общей теории систем управления;
- методах оптимизации системотехнических, схемотехнических, программных и конструктивных решений при выборе номенклатуры КТС;
- принципах типизации, унификации и агрегатирования при организации внутренней структуры КТС;
- о способах формирования типового и индивидуального состава функциональных задач КТС в прямом соответствии со свойствами и особенностями эксплуатации управляемого объекта;
- методах функциональной, структурной, схемо- и системотехнической организации, агрегатирования и проектирования типовых аппаратных и программно-технических средств автоматизации и управления.
Основной задачей изучения является:
- освоение знаний о структурах, принципах типизации, унификации, построения и содержании агрегатных КТС; об устройстве основных типовых технических средств АиУ; об основных аппаратных и программных средствах автоматизированных систем управления на базе типовых КТС;
- умение выполнять проект технического обеспечения САиУ на базе типовых КТС;
- приобретение навыков самостоятельного формирования технического задания и решения нетиповых задач технического обеспечения САиУ.
1.2. Требования к уровню освоения
содержания дисциплины
В результате изучения дисциплины студент должен
знать:
- технологию проектирования, производства и эксплуатации средств и систем автоматизации и управления;
- методы анализа эксплуатационных характеристик средств и систем автоматизации и управления;
- основные схемы автоматизации типовых технологических объектов;
- современные средства вычислительной техники, коммуникаций и связи;
- принципы работы, технические характеристики, конструктивные особенности разрабатываемых и используемых технических средств;
- задачи и алгоритмы централизованной обработки информации в автоматизированной системе управления технологическими процессами (АСУ ТП);
- принципы организации и состав программного обеспечения АСУ ТП, методику проектирования АСУ ТП;
владеть:
- методами разработки функциональной, логической и технической организации автоматизации процессов и производств полиграфии, автоматических и автоматизированных систем контроля и управления, их технического, алгоритмического и программного обеспечения на основе современных методов, средств и технологий проектирования;
- методами проектирования архитектуры аппаратно-программных комплексов автоматических и автоматизированных систем контроля и управления общепромышленного и специального назначений в различных отраслях национального хозяйства;
- методами выбора средств автоматизации процессов и производств, аппаратно-программных средств для автоматических и автоматизированных систем контроля и управления;
- принципами разработки (на основе действующих стандартов) технической документации для регламентного эксплуатационного обслуживания средств и систем автоматизации и управления;
уметь:
- обеспечивать настройку и регламентное эксплуатационное обслуживание на объектах программно-технических комплексов систем автоматизации и управления;
- осуществлять инсталляцию, настройку и обслуживание системного, инструментального и прикладного программного обеспечения систем автоматизации и управления;
- выбирать технологию, инструментальные средства и средств вычислительной техники при организации процессов исследования, проектирования, технического диагностирования и промышленных испытаний автоматических и автоматизированных систем контроля и управления.
1.3. Перечень дисциплин с указанием разделов (тем),
усвоение которых студентами необходимо
для изучения данной дисциплины
Дисциплина «Технические средства автоматизации и управления» основывается на знаниях, полученных при изучении разделов (тем) следующих дисциплин:
- Математика (темы: Дифференциальные уравнения; функции комплексного переменного, ряды Фурье, преобразования Лапласа и Фурье, теория вероятностей, случайные процессы).
- Физика (темы: Основы термодинамики. Явления тепло- и массопереноса. Основы светотехники. Лазеры. Электричество и магнетизм. Оптика).
- Электротехника и электроника (темы: Методы анализа линейных цепей с двухполюсными и многополюсными элементами. Переходные процессы в линейных цепях и методы их расчета. Нелинейные электрические и магнитные цепи постоянного и переменного тока; переходные процессы в нелинейных цепях).
- Метрология, стандартизация и сертификация (темы: Вероятностные оценки погрешности измерения. Технические средства измерений. Способы нормирования сигналов. Структурные схемы и свойства средств измерений в статическом и динамическом режимах. Средства измерения электрических, магнитных и неэлектрических величин. Измерительные информационные системы. Методики подготовки измерительного эксперимента. Методы обработки результатов измерения).
- Вычислительные машины, системы и сети (темы: Аппаратные и программные средства, классификация. Основные характеристики вычислительных машин. Принцип открытой архитектуры, параллельные и последовательные шины обмена данных. Многомашинные комплексы, стандартные интерфейсы для связи компьютеров, многопроцессорные системы, индустриальные компьютерные системы. Комплексирование информационных и управляющих систем).
- Технические измерения и приборы (темы: Типовые структуры средств измерения. Информационно-измерительная система. Виды технических измерений; измерение геометрических и механических величин, температуры, давления, уровня, расхода; определение свойств и состав веществ, экологических параметров, контроль качества продукции; метрологическое обеспечение технических измерений).
2. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
2.1. Наименование тем, их содержание и объем в часах
| Наименование тем | Общая трудоемкость (часов) | |||
| Аудиторные занятия (всего часов) | Лекции | Практические занятия (семинары) | Лабораторные занятия | |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| Тема 1. Типовые структуры и средства автоматизации и управления (САиУ) техническими объектами и технологическими процессами | 8 | 4 | | 4 |
| Тема 2. Технические средства получения информации о состоянии объекта управления | 8 | 4 | | 4 |
| Тема 3. Технические средства использования командной информации и воздействия на объект управления | 4 | 4 | | |
| Тема 4. Технические средства приема, преобразования и передачи измерительной и командной информации по каналам связи | 14 | 6 | | 8 |
Окончание таблицы
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| Тема 5. Технические средства обработки, хранения информации и выработки командных воздействий | 6 | 6 | | |
| Тема 6. Аппаратно-программные средства распределенных САиУ | 10 | 4 | | 6 |
| Тема 7. Программное обеспечение САиУ | 12 | 4 | | 8 |
| Тема 8. Устройства взаимодействия с оперативным персоналом САиУ | 6 | 2 | | 4 |
| Итого | 68 | 34 | | 34 |
2.2. Содержание тем дисциплины
Тема 1. Типовые структуры и средства систем автоматизации и управления техническими объектами и технологическими процессами
Типовые структуры и средства систем автоматизации и управления (САиУ) техническими объектами и технологическими процессами, классы и типовые структуры САиУ, назначение и состав технических средств САиУ, типовое обеспечение САиУ. Классы и типовые структуры систем автоматизации и управления. Автоматизированные технологические комплексы (АТК). Функциональный состав комплексов технических средств (КТС). Принципы комплексирования: типизация, унификация, децентрализация, магистрально-модульный принцип построения ТС, программно-технические комплексы (ПТК). Интегрированные системы управления печатью (Pecom, Data Control, ErgoTronic).
Комплексы технических средств, программно-технические комплексы; технические средства получения информации о состоянии объекта управления, датчики, измерительные преобразователи. Типовое обеспечение САиУ. Функциональное, алгоритмическое, программное, техническое, информационное и методическое обеспечения САиУ техническими объектами и технологическими процессами. Программная среда цифровой технологии обмена допечатных данных WorkFlow, интерфейсы CIP3 и CIP4.
Тема 2. Технические средства получения информации о состоянии объекта управления
Технические средства использования командной информации и воздействия на объект управления, исполнительные устройства, регулирующие органы; технические средства приема, преобразования и передачи измерительной и командной информации по каналам связи; устройства связи с объектом управления, системы передачи данных, интерфейсы САиУ.
Датчики: назначение, основные группы и физические принципы действия. Средства измерения температуры и давления. Датчики скорости (частоты вращения), угла поворота, положения (перемещения), аналоговые и число-импульсные датчики. Уровнемеры и расходомеры. Оптоволоконные датчики. Ультразвуковые датчики радиуса рулона. Измерительные преобразователи (ИП). Назначение, классификация, принципы построения ИП. Интеллектуальные датчики и измерительные преобразователи. Коммутаторы аналоговых и дискретных сигналов. Организация измерительных каналов в САиУ. Специализированные датчики натяжения бумажного полотна (с наличием промежуточного контрольного вала, консольные для контроля натяжения узкорулонного материала, опорные датчики). Датчики контроля приводки, видеокамеры и ПЗС-элементы.
Тема 3. Технические средства использования командной информации и воздействия на объект управления
Исполнительные устройства (ИУ). Типовые структуры, состав и характеристики ИУ. Исполнительные механизмы (ИМ) и регулирующие органы (РО). Интеллектуальные ИУ, системы позиционирования.
Тема 4. Технические средства приема, преобразования и передачи измерительной и командной информации по каналам связи
Устройства связи с объектом управления (УСО): основные типы УСО, принципы организации. Цифроаналоговые и аналого-цифровые преобразователи (ЦАП, АЦП). Устройства ввода и вывода дискретных и число-импульсных сигналов. Коммутаторы, мультиплексоры. Устройства гальванической развязки. Аналоговые регуляторы натяжения бумажной ленты. Интерфейсы САиУ. Классификация, основные характеристики интерфейсов. Системные (внутримашинные) интерфейсы, интерфейсы персональных компьютеров типа IBM PC. Приборный интерфейс (IEEE 488, ІЕС 625.1). Интерфейсы устройств ввода/вывода (периферийных устройств). Последовательные интерфейсы: RS 232C, TTY, ИРПС, стык С2, RS 422, RS 485. Параллельные интерфейсы: Centronics, ИРПР, ИРПРМ. Примеры применения цифровых интерфейсов в локальных системах управления процессами полиграфии (токовая петля, САN-интерфейсы, полевые шины).
Тема 5. Технические средства обработки, хранения информации и выработки командных воздействий
Управляющие вычислительные комплексы (УВК), промышленные (индустриальные); микроЭВМ и микроУВК, программируемые логические контроллеры, программируемые компьютерные контроллеры, однокристальные микроконтроллеры; программное обеспечение САиУ.
Цифровые средства обработки информации в САиУ. Универсальные ЭВМ. Проблемно-ориентированные (специализированные) ЭВМ и вычислительные комплексы (ВК). Управляющие ЭВМ (УВМ), управляющие ВК (УВК). Промышленные (индустриальные) персональные компьютеры. Рабочие станции. МикроЭВМ и микроконтроллеры. Микропроцессорные средства обработки информации в САиУ. Специализированные микропроцессорные контроллеры. Программируемые логические контроллеры (ПЛК), программируемые компьютерные контроллеры (ПКК). Цифровые контроллеры регулирования температуры растворов в формных процессорах, контроллеры натяжения и приводки.
Тема 6. Аппаратно-программные средства распределенных САиУ
Аппаратно-программные средства распределенных САиУ, локальные управляющие вычислительные сети (ЛУВС), технические средства и методы управления доступом к моноканалам ЛУВС; технические средства обработки, хранения информации и выработки командных воздействий; цифровые средства обработки информации в САиУ, управляющие ЭВМ, Локальные управляющие вычислительные сети. Эталонная модель архитектуры открытых систем: уровни, функции, характеристики. Основные группы и топологии ЛУВС. Моноканалы, технические средства и методы управления доступом к моноканалам, методы кодирования информации в локальных сетях. Применение Интернет-технологий в автоматизированных системах полиграфического производства. Системы цифровой печати «по заказу».
Тема 7. Программное обеспечение САиУ
Структура программного обеспечения (ПО). Операционные системы, системное ПО, прикладное ПО. Принципы программирования для САиУ. Программирование микроконтроллеров: в машинных кодах, на языке ассемблера, языках высокого уровня, специализированных проблемно-ориентированных языках. Лестничные диаграммы, схемы последовательностей, функциональные блоки. Инструментальные средства разработки, отладки и сопровождения программного обеспечения: редакторы, трансляторы, компоновщики, отладчики, трассировщики. Сетевые операционные системы интегрированных комлексов полиграфического производства. Многоплатформенные сетевые системы.
Тема 8. Устройства взаимодействия с оперативным персоналом САиУ
Устройства взаимодействия с оперативным персоналом САиУ, типовые средства отображения и документирования информации, устройства связи с оператором; принципы построения, классификация и технические характеристики; видеотерминальные средства, мнемосхемы, индикаторы; операторские панели и станции, регистрирующие и показывающие приборы.
2.3. Лабораторные занятия, их наименование
и объем в часах
| № п/п | Наименование лабораторных занятий | Объем в часах |
| 1 | 2 | 3 |
| 1 | Исследование архитектуры распределенных систем управления на базе РС-совместимых компьютеров | 4 |
| 2 | Исследование переходных характеристик объектов управления с помощью SCADA-программы DAIO | 4 |
| 3 | Исследование аппаратного обеспечения вычислительного комплекса с использованием аналогового компьютера АВК-6 | 4 |
| 4 | Исследование принципов построения SCADA-системы GENIDAQ фирмы ADVANTECH | 4 |
Окончание таблицы
| 1 | 2 | 3 |
| 5 | Исследование драйвера модулей «ввода-вывода» фирмы ADVANTECH | 6 |
| 6 | Исследование цифровых систем автоматизации с двух- и трехпозиционными законами управления | 4 |
| 7 | Исследование системы управления с цифровым регулятором | 4 |
| 8 | Исследование графического интерфейса SCADA-программы DAIO | 4 |
2.4. Курсовой проект (работа) и его характеристика
Выполняется с целью приобретения практических навыков в области теоретического анализа и разработки измерительно-управляющих систем.
В теоретической области студент должен осуществить построение математической модели автоматизируемого процесса, разработать алгоритм и программу управления заданной системой и провести моделирование разработанной системы с помощью современных вычислительных средств.
В области практической разработки студент должен осуществить выбор структуры заданной системы контроля и управления, выбрать аппаратно-программные средства автоматизации, разработать функциональную, структурную и принципиальную схемы измерительно-управляющей системы.
2.5. Организация самостоятельной работы
| Наименование тем | Виды и формы самостоятельной работы * (распределение часов по формам обучения) | ||||||||||||||
| Подготовка к практическому (семинару, лаб. работе) | Подготовка рефератов (докладов, сообщений, информационных материалов и т.п.) | Выполнение домашних, контрольных и иных заданий | Подготовка к промежуточной аттестационной работе (в т.ч. к коллоквиуму, тестированию и пр.) | Подготовка к зачету (экзамену) | |||||||||||
| Очная | Очно-заочная | Заочная | Очная | Очно-заочная | Заочная | Очная | Очно-заочная | Заочная | Очная | Очно-заочная | Заочная | Очная | Очно-заочная | Заочная | |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 |
| Тема 1. Типовые структуры и средства автоматизации и управления (САиУ) техническими объектами и технологическими процессами | 2 | 3 | | 2 | 2 | | | 2 | | | | | 2 | 2 | |
Окончание таблицы
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 |
| Тема 2. Технические средства получения информации о состоянии объекта управления | 2 | 3 | | 2 | 2 | | | 2 | | | | | 2 | 2 | |
| Тема 3. Технические средства использования командной информации и воздействия на объект управления | | | | 2 | 2 | | | | | 3 | 3 | | 2 | 2 | |
| Тема 4. Технические средства приема, преобразования и передачи измерительной и командной информации по каналам связи | 3 | 4 | | 4 | 4 | | 3 | 4 | | | | | 3 | 3 | |
| Тема 5. Технические средства обработки, хранения информации и выработки командных воздействий | | | | 3 | 3 | | | | | | | | 3 | 3 | |
| Тема 6. Аппаратно-программные средства распределенных САиУ | 3 | 4 | | 2 | 2 | | | 2 | | | | | 2 | 2 | |
| Тема 7. Программное обеспечение САиУ | 4 | 5 | | 2 | 2 | | | 1 | | | | | 2 | 3 | |
| Тема 8. Устройства взаимодействия с оперативным персоналом САиУ | 2 | 3 | | 2 | 2 | | | 1 | | 3 | 3 | | 2 | 3 | |
* Могут быть предложены иные формы СРС.
3. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ
ПО ДИСЦИПЛИНЕ
3.1. Литература
Основная
1. Аристова Н.И. Промышленные программно-аппаратные средства на отечественном рынке АСУТП. Практическое пособие для специалистов / Н.И. Аристова, А.И. Корнеева. – М.: Научтехлитиздат, 2001.
2. Елизаров Е.А. Технические средства автоматизации. Программно-технические комплексы, контроллеры: Учеб. пособие / Е.А. Елизаров, Ю.Ф. Мартемьянов, А.Г. Схиртладзе, С.В. Фролов. – М.: Машиностроение, 2004.
3. Щербина Ю.В. Технические средства автоматизации: Учеб. пособие. – М.: Изд-во МГУП, 2008.
4. Щербина Ю.В. Технические средства автоматизации: Лабораторные работы. – М.: Изд-во МГУП, 2008.
5. Щербина Ю.В. Технические средства автоматизации: Задания и методические указания по выполнению курсовой работы. – М.: Изд-во МГУП, 2006.
Дополнительная
6. Журналы «Современные технологии автоматизации», «Датчики и системы», обзорные статьи в номерах за 2005–2010 годы.
7. Антонов В.Н. Технические средства микропроцессорных распределенных систем управления / В.Н. Антонов, А.В. Наседкин, М.С. Федоров и др. – Л.: ЛЭТИ, 1989.
8. Щербина Ю.В. Системы автоматизации и управления: Учеб. пособие. – М.: Изд-во МГУП, 1999.
9. Клюев А.С. Наладка средств автоматизации и автоматических систем управления: Справочное пособие / А.С. Клюев, А.Т. Лебедев, С.А. Клюев, А.Г. Товарнов. – М.: Энергоатомиздат, 1989.
10. Клюев А.С. Проектирование систем автоматизации технологических процессов: Справочное пособие / А.С. Клюев, Б.В. Глазов, А.Х. Дубровский, А.А. Клюев. – М.: Энергоатомиздат, 1990.
Сайты:
www.icos.ru
www.prosoft.ru
www.adastra.ru
www.labview.ru
www.cta.ru
3.2. Перечень наглядных и других пособий,
методических указаний по проведению
конкретных видов учебных занятий,
а также используемых в учебном процессе
технических средств
- Дисплейный класс кафедры АПП на 17 рабочих мест.
- Пакеты прикладных программ по компьютерной обработке результатов измерений.
- Пакеты компьютерного проектирования SCADA-систем сбора данных и обработки сигналов.
- Пакеты компьютерной математики для моделирования алгоритмов работы измерительных систем
- Адаптеры ввода-вывода дискретных и аналоговых сигналов.