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. | Зав. кафедрой АТПП доц. |
ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
«Прикладное программирование»
Направление подготовки:
220700 Автоматизация технологических процессов и производств
Программа:
Системы автоматизированного управления в металлургии (дневная форма обучения)
Квалификация (степень) выпускника: магистр
Форма обучения: очная
Составители:
Доцент каф. АТПП
САНКТ-ПЕТЕРБУРГ
2012
1.Цели и задачи дисциплины:
Цель преподавания данной дисциплины заключается в формировании у студентов, обучающихся в магистратуре, знаний и навыков в области разработки специализированного программного обеспечения АСУТП.
2. Место дисциплины в структуре ООП:
Дисциплина относится к базовой части профессионального цикла основной образовательной программы подготовки магистров по направлению 220700 “Автоматизация технологических процессов и производств”.
Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: «Теория автоматического управления», «Математическое моделирование», «Техническое и информационное обеспечение систем управления», «Моделирование объектов и систем управления», «Компьютерные технологии в области автоматизации и управления».
Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы для изучения дисциплин «Специальные системы управления», «Компьютерные методы проектирования систем управления», при выполнении научно-исследовательской работы, а также при подготовке выпускной квалификационной работы магистра.
3. Требования к результатам освоения дисциплины:
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:
способность 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);
способность проводить анализ, синтез и оптимизацию процессов автоматизации, управления производством, жизненным циклом продукции и ее качеством на основе проблемно-ориентированных методов (ПК-38);
способность разрабатывать алгоритмическое и программное обеспечение средств и систем автоматизации и управления (ПК-40);
В результате изучения дисциплины “Прикладное программирование” студенты должны знать:
- принципы построения и функционирования ЭВМ, промышленных микроконтроллеров и информационных сетей;
- основные конструкции языков программирования ЭВМ высокого уровня, а также языков программирования ПЛК по стандарту IEC 61131.3.
уметь:
- анализировать поставленную задачу управления объектом;
- разрабатывать алгоритм управления, решающий поставленную задачу;
- разрабатывать прикладное программное обеспечение на выбранном языке для данного технического средства.
4. Объем дисциплины и виды учебной работы
Общая трудоемкость дисциплины составляет 5 зачетных единиц.
Вид учебной работы | Всего часов | Семестры | |
10 | 11 | ||
Общая трудоемкость дисциплины | 144 | 72 | 108 |
Аудиторные занятия | 89 | 38 | 51 |
Лекции | 17 | 10 | 7 |
Практические занятия (ПЗ) | 28 | 28 | |
Семинары (С) | |||
Лабораторные работы (ЛР) | 44 | 44 | |
и (или) другие виды аудиторных занятий | |||
Самостоятельная работа, в том числе: | 55 | 10 | 45 |
Курсовой проект (работа) | |||
Расчетно-графические работы | |||
Реферат | |||
и (или) другие виды самостоятельной работы | 19 | 10 | 9 |
Экзамен | 36 | 36 | |
Вид итогового контроля (зачет, экзамен) | Зачет | Экзамен |
5. Содержание дисциплины
5.1. Содержание разделов дисциплины
№ п/п | Раздел дисциплины | Лекции, ч | Практич, ч | ЛР, ч |
1 | Основные возможности системы программирования Unity Pro. | 2 | 2 | 4 |
2 | Архитектура контроллера Modicon TSX Quantum | 2 | 2 | 8 |
3 | Языки программирования стандарта МЭК - язык диаграмм функциональных блоков FBD, язык лестничной логики LD. | 4 | 6 | 8 |
4 | Языки программирования стандарта МЭК - язык последовательных функциональных диаграммSFC, структурированный текст ST, список инструкций IL. | 2 | 6 | 8 |
5 | Расширенные возможности системы программирования Unity Pro. | 4 | 6 | 8 |
6 | Программирование обмена данными. | 3 | 6 | 8 |
Раздел 1. Основные возможности системы программирования Unity Pro.
Инсталляция системы. Редактор прав доступа, создание профилей пользователей
Система меню и окон, режимы работы. Настройка проекта. Подсистема моделирования контроллера (имитатор аппаратных средств). Возможности системы Unity Pro в подключенном режиме (режиме online). Использование анимационных таблиц. Управление режимами работы контроллера. Порядок «холодного» и «теплого» перезапусков. Форсирование входов/выходов и внутренних переменных. Диагностика программных и аппаратных неисправностей работы контроллера. Доступ к журналу ошибок, выявленных при работе программы.
Раздел 2. Архитектура контроллера Modicon TSX Quantum
Модули центрального процессора и модули дискретного и аналогового вводов/выводов.
Коммуникационные и другие модули. Система распределенного ввода/вывода RIO.
Система распределенного ввода/вывода DIO. Распределение памяти, системные слова и биты. Многозадачная операционная система. Конфигурирование контроллера Quantum.
Раздел 3. Языки программирования стандарта МЭК - язык диаграмм функциональных блоков FBD, язык лестничной логики LD.
. Стандарт 61131.3. Отличие языков программирования ПЛК от языков программирования ЭВМ. Основные конструкции и принципы программирования. Язык лестничной логики LD. Понятие о релейной логике. Языки программирования стандарта МЭК - язык диаграмм функциональных блоков FBD. Основные функциональные блоки. Построение программы при помощи типовых блоков и создание новых. Переменные и их виды. Использование основных элементов из библиотек функциональных блоков EFB.
Раздел 4. Языки программирования стандарта МЭК - язык последовательных функциональных диаграммSFC, структурированный текст ST, список инструкций IL.
Язык последовательных функциональных диаграмм SFC. Программирование сложных задач. Язык структурированный текст ST. Связь языка с языками высокого уровня. Язык список инструкций IL.
Раздел 5. Расширенные возможности системы программирования Unity Pro.
Создание производных функциональных блоков DFB. Работа с производными типами данных - массивами и структурами. Производные типы данных ввода/вывода. Функциональные модули: структурный функциональный вид приложения. Документирование программ. Разработка операторских экранов. Конвертор проектов из Concept в Unity. Обеспечение работы с модулями быстрого счета
Раздел 6. Программирование обмена данными.
Конфигурирование каналов передачи данных по сети Ethernet. Особенности обмена данными по протоколу Modbus TCP/IP. Библиотеки коммуникационных и других функций. Система «горячего» резервирования Hot Standby. Архитектура системы, смена адресов резервного и основного контроллеров при их переключении.
5.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами
№ п/п | Наименование обеспе-чиваемых (последую-щих) дисциплин | № № разделов данной дисциплины, необходимых для изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин | |||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | ||
1. | Специальные системы управления |
|
| + | + | + | + |
2. | Компьютерные методы проектирования систем управления |
|
| + | + | + |
|
3. | Научно исследовательская работа | + | + | + | + | + | + |
4. | Выпускная магистерская работа | + | + | + | + | + | + |
5.3. Разделы дисциплин и виды занятий
№ п/п | Наименование раздела дисциплины | Лекц. | Практ. зан. | Лаб. зан. | Семин | СРС | Все-го час. |
1 | Раздел 1 | 2 | 2 | 4 | 9 | 17 | |
2 | Раздел 2 | 2 | 2 | 8 | 9 | 21 | |
3 | Раздел 3 | 4 | 6 | 8 | 9 | 27 | |
4 | Раздел 4 | 2 | 6 | 8 | 9 | 25 | |
5 | Раздел 5. | 4 | 6 | 8 | 9 | 27 | |
Раздел 6. | 3 | 6 | 8 | 10 | 27 |
6. Лабораторный практикум
№ пп. | № раздела дисциплины | Наименование лабораторных работ |
1 | Раздел 1 | Редактор прав доступа пакета Unity, создание профилей пользователей |
2 | Раздел 2 | Программирование модулей аналогового вводов/выводов. |
3 | Раздел 3 | Основные конструкции и принципы программирования на языке лестничной логики LD. |
4 | Раздел 4 | Основные конструкции и принципы программирования на языке последовательных функциональных диаграмм SFC. |
5 | Раздел 5. | Создание производных функциональных блоков DFB. |
6 | Раздел 6. | Программирование обмена данными по протоколу Modbus TCP/IP. |
7. Практические занятия (семинары).
№ п/п | № раздела дисциплины | Тематика практических занятий (семинаров) | Трудо-емкость (час.) |
1 | 1 | Система меню и окон, режимы работы. Настройка проекта. Подсистема моделирования контроллера (имитатор аппаратных средств). | 2 |
2 | 2 | Многозадачная операционная система. Система распределенного ввода/вывода RIO. Распределение памяти, системные слова и биты. | 2 |
3 | 3 | Использование основных элементов из библиотек функциональных блоков EFB. | 6 |
4 | 4 | Язык последовательных функциональных диаграмм SFC. Программирование сложных задач. | 6 |
5 | 5 | Производные типы данных ввода/вывода. Функциональные модули: структурный и функциональный вид приложения. Документирование программ. Разработка операторских экранов. | 6 |
6 | 6 | Конфигурирование каналов передачи данных по сети Ethernet. Особенности обмена данными по протоколу Modbus TCP/IP. | 6 |
8. Примерная тематика курсовых проектов (работ)
не предусмотрено учебным процессом и основной образовательной программой
9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:
а) основная литература:
1. , , Программируемые логические контроллеры. Программирование и конфигурирование. Учебное пособие/ Санкт-Петербург, изд. СПГГИ (ТУ), 2007, -119с.
2. Программные средства оптимизации настройки систем управления: Учеб. пособие. - М.: Изд-во МГТУ им. , 2006.-244 с.
б) дополнительная литература:
1. Языки программирования промышленных контроллеров:] Учебное пособие - М.: Изд-во МГГЯ им. , 20с.
в) базы данных, информационно-справочные и поисковые системы
сайт Schneider Electric http://www. /site/home/index. cfm/ru/, сайт National Instruments, сайт MathWorks.
10. Материально-техническое обеспечение дисциплины:
Используемое оборудование и программные средства:
Контроллеры Modicon TSX Quantum и инструментальная система программирования Unity, работающая на IBM-совместимом компьютере под управлением операционной системы MS Windows, программный имитатор контроллера Quantum
Для выполнения практических работ, и оформления отчетов используются компьютеры кафедры(ауд. 3333) и Межфакультетская лаборатория АСУТП (ауд 6503, 6406), cо специальным программным обеспечением. Лекции по дисциплине проводятся в аудиториях, оснащённых мультимедийным оборудованием.
11. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины:
Лекционные занятия проводятся с применением раздаточных материалов, с использованием основных разделов конспекта лекций в электронном виде.
Практические и лабораторные занятия проводятся в аудиториях, снабженными компьютерами со специальным программным обеспечением, а также программными средствами для проведения компьютерных телеконференций (средствами удаленного доступа к рабочим столам).
Самостоятельная работа включает решение рекомендованных задач, подготовку к лекционным и практическим занятиям, устным опросам, а также подготовку к зачету и экзамену.
Разработчик:
Доцент каф. АТПП, к. т.н.
Эксперты:
