Программа

Приложение 4

Рекомендовано МССН

ПРОГРАММА

Наименование дисциплины                                                                        Компьютерные технологии управления в технических системах                                                                                                                        

Рекомендуется для направления (ий) подготовки (специальности (ей))

               220400        «Управление в технических системах»                        

(указываются код и наименования направления(ий)

подготовки (специальности (ей) и/или профилей (специализаций)

Квалификация (степень) выпускника                        магистр                        

(указывается квалификация (степень) выпускника в соответствии с ФГОС)

1. Цели и задачи дисциплины:  Изучение компьютерных технологий создания систем управления в технических системах, освоение современных программных и аппаратных средств автоматизации проектирования и исследования систем  контроля, технического диагностирования, управления и конструкторско-технологической подготовки  производства. 

2. Место дисциплины в структуре ООП:

Дисциплина «Компьютерные технологии управления в технических системах» относится к дисциплинам базовой части профессионального цикл М.2. Для изучения данной дисциплины необходимы знания, умения и компетенции студента в объеме  общенаучного цикла М1, включая его базовую и вариантную части,  в том числе:

Математическое моделирование объектов и систем управления; Параллельное программирование.

Предшествующими для данной дисциплины являются дисциплины М.1.1.1.  «Математическое моделирование объектов и систем управления» и М.1.2.2.1.  «Параллельное программирование.» вариативной части профессионального цикл М.1. 

_________________________________________________________________________

3. Требования к результатам освоения дисциплины:

Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих общекультурных  (ОК) и профессиональных компетенций (ПК) (в соответствии с ФГОС):

способности к самостоятельному обучению новым методам исследования, к изменению научного и научно-производственного профиля своей профессиональной деятельности (ОК-2); способности использовать результаты освоения фундаментальных и прикладных дисциплин ООП магистратуры (ПК-1); способности понимать основные проблемы в своей предметной области, выбирать методы и средства их решения (ПК-3); способности к профессиональной эксплуатации современного оборудования и приборов (в соответствии с целями магистерской программы) (ПК-5); способности выбирать методы и разрабатывать алгоритмы решения задач управления в технических системах (ПК-9); способности ставить задачи проектирования программно-аппаратных средств автоматизации и управления, готовить технические задания на выполнение проектных работ (ПК-10); способности использовать современные технологии обработки информации, современные технические средства управления, вычислительную технику, технологии компьютерных сетей и телекоммуникаций при проектировании систем автоматизации и управления (ПК-11); способности разрабатывать технологии изготовления аппаратных средств с использованием автоматизированных систем технологической подготовки производства (ПК-14); способности разрабатывать и применять современные технологии создания программных комплексов (ПК-15); способности формулировать цели, задачи научных исследований, выбирать методы и средства решения задач (ПК-19); способности применять современные теоретические и экспериментальные методы разработки математических моделей исследуемых объектов и процессов, относящихся к профессиональной деятельности по направлению подготовки (ПК-20); способности применять современные методы разработки технического, информационного и алгоритмического обеспечения систем автоматизации и управления (ПК-21); способности к организации и проведению экспериментальных исследований и компьютерного моделирования с применением современных средств и методов (ПК-22); способности анализировать результаты теоретических и экспериментальных исследований, давать рекомендации по совершенствованию устройств и систем, готовить научные публикации и заявки на изобретения (ПК-23); способности организовывать работу коллективов исполнителей (ПК-24); участвовать в поддержании единого информационного пространства планирования и управления предприятием на всех этапах жизненного цикла производимой продукции (ПК-25); участвовать в проведении технико-экономического и функционально-стоимостного анализа рыночной эффективности создаваемого продукта (ПК-26); участвовать в подготовке документации для создания и развития системы менеджмента качества предприятия (ПК-27);

В результате изучения дисциплины студент должен:

Знать:

современные тенденции развития вычислительной техники в своей профессиональной деятельности; основные методы, способы и возможности современных аппаратно-программных средств, применяемых для получения, хранения, переработки информации в технических системах, построенных на базе компьютерных технологий и микропроцессорных распределенных систем управления.

Уметь:

производить расчёты и проектирование отдельных блоков и устройств систем автоматизации и управления; выбирать стандартные средства автоматики, измерительной и вычислительной техники для проектирования интегрированных систем автоматизации и управления в соответствии с техническим заданием; проводить техническое оснащение рабочих мест и размещение технологического оборудования.

Владеть: основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки оперативной информации, навыками работы с датчиками, исполнительными механизмами, контроллерами, компьютерными сетями и системами.

4. Объем дисциплины и виды учебной работы

Общая трудоемкость дисциплины составляет         5         зачетных единиц.

Вид учебной работы	Всего часов	Семестры
1	2	3	4
Аудиторные занятия (всего)	90	90
В том числе:
Лекции	18	18
Практические занятия (ПЗ)
Семинары (С)
Лабораторные работы (ЛР)1	72	72
Самостоятельная работа (всего)	90	90
В том числе:	-	-	-
Курсовой проект (работа)	72	72
Расчетно-графические работы	18	18
Реферат
Другие виды самостоятельной работы
Вид промежуточной аттестации (зачет, экзамен)	экзамен	экзамен
Общая трудоемкость2  144  час   5  зач. ед.	180	180
5	5

5. Содержание дисциплины

5.1. Содержание разделов дисциплины

№ п/п	Наименование раздела дисциплины	Содержание раздела
1.	Иерархия систем управления на предприятии.	Введение. Иерархия  информационных функций и функций управления  технологическими процессами на предприятии. Производственные технологические процессы как объекты комплексной автоматизации. Основные типы иерархических информационно-управляющих систем. Современное состояние информационных технологий и систем управления технологическими процессами для разных классов производств
2	Структуры и способы интеграции иерархических систем управления	Горизонтальные и вертикальные  иерархические структуры информационно-управляющих систем АСУТП. Способы интеграции иерархических информационных систем АСУТП. Повышение технико-экономических требований к решению задач управления в АСУТП. Основные требования повышения эффективности оперативно-диспетчерского управления производством. Совершенствование конструкторско-технологической подготовки производства для АСУТП.
3	Особенности современных средств и систем промышленной автоматизации различных  технологических процессов.	Основные понятия о концепциях построения иерархических  АСУТП и МЕS систем. Использование микропроцессорных компонентов. Модульность программно-технических средств автоматизации. Распределенная сетевая архитектура. Открытость и типизация программно-технических средств автоматизации на базе стандартных интерфейсов и протоколов. Особенности применения различных программно-технических средств интеграции управления производством на нижнем и среднем  уровнях управления.
4.	Принципы построения иерархических систем автоматизации производства.	Принципы построения и реализации современных иерархических промышленных систем управления. Обобщенная структурная хема реализации промышленных иерархических систем управления. Основные требования к аппаратно-программным средствам, используемым в интегрированных системах управления.
5	Методы интеграции иерархических систем автоматизации.	Применение открытых стандартных интерфейсов и компонентных объектных технологий ( DDE,  ODBC/SQL, OLE, ОРС, ActiveX, COM/DCOM, CORBA и др.) для создания открытых прикладных программ и обеспечения «прозрачного» доступа к данным. Значение открытости в разработке систем. Интеграция приложений CAD/CAM/CAE/CAPP/PDM систем на базе параметрических взаимосвязей, топологических отношений в моделях и ассоциативных связей между документами. Развитие и применение различных вариантов клиент-серверной архитектуры, использование языков запросов к серверам приложений, информационным системам и различным подсистемам.
6	Состав иерархической АСУТП.	Классификация типовых промышленных технических и программных средств, используемых в интегрированных иерархических системах управления и автоматизации. Применение интеллектуальных датчиков и исполнительных механизмов в системах автоматизации и управления на предприятии. Использование современных программно-технических комплексов (ПТК) для автоматизации управления технологическими процессами на предприятии. Сопоставительный анализ возможностей современных распределенных систем управления (DCS) для автоматизации производственной деятельности предприятия на уровне MES систем. Средства автоматизации работы вспомогательных производств и конструкторско-технологической подготовки производства.

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.	Компьютерные технологии управления в технических системах	+	+	+	+	+	+

5.3. Разделы дисциплин и виды занятий

№ п/п	Наименование раздела дисциплины	Лекц.	Практ. зан.	Лаб. зан.	Курсовая работа	СРС	Все-го час.
1.	Иерархия систем управления на предприятии.	2	8	12	6	20
2.	Структуры и способы интеграции иерархических систем управления	3	16	12	6	26
3.	Особенности современных средств и систем промышленной автоматизации различных  технологических процессов.	3	20	12	6	28
4.	Принципы построения иерархических систем автоматизации производства.	3	4	12	6	20
5.	Методы интеграции иерархических систем автоматизации.	3	8	12	6	22
6.	Состав иерархической АСУТП.	4	16	12	6	28

6. Лабораторный практикум

№ п/п	№ раздела дисциплины	Наименование лабораторных работ	Трудо-емкость (час.)
1.	1	Ознакомление с основными характеристиками аппаратно-программных средств интегрированных иерархических систем управления  по видиоматериалам ведущих мировых фирм.	4
2.	1	Ознакомление с работой инструментальных систем Контар-SCADA и Контар-АРМ на демо-проектах.	4
3.	2	Разработка проекта  иерархической системы в среде Контар-SCADA	8
4.	2	Разработка проекта  иерархической системы в среде  Контар-АРМ.	8
5.	3	Контрольная разработка проекта варианта  иерархической системы в среде Контар-SCADA  по заданию преподавателя.	8
6.	3	Контрольная разработка проекта варианта  иерархической системы в среде Контар-АРМ  по заданию преподавателя.	8
7.	3	Ознакомление с работой SCADA/HMI системы на демо-проектах в среде InTouch..	4
8.	4	Разработка проекта системы управления 2-мя объектами в среде  демо-версии инструментальной системы TRACE MODE v.6.	4
9.	5	Разработка модели объекта и проекта  иерархической системы управления динамическим объектом в среде  InTouch.	8
10.	6	Контрольная разработка проекта  иерархической системы в среде демо-версии инструментальной системы TRACE MODE v.6. по заданию преподавателя	8
11.	6	Контрольная разработка проекта распределения аналитических приборов в системе LIMS.	4
12.	6	Обработка карт экспертов по выбору наилучшего состава подсистем в интегрированной  иерархической системе управления.	4

7. Практические занятия (семинары)

Практические занятия не предусмотрены.

8. Примерная тематика курсовых проектов (работ):

Основные тенденции развития интегрированных иерархических систем управления на уровне АСУТП. Перспективы построения иерархических АСУТП с использованием единого информационного пространства. Обзор инструментальных средств для построения и исследования эффективности работы иерархических АСУТП. Обзор промышленного применения DCS систем для построения иерархических АСУТП в классе непрерывных производств.

_____________________________________________________________________________

9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:

а) основная литература:

Методы классической и современной теории автоматического управления : Учебник в 5-ти т. / Под общ. ред. . - 2-е изд., перераб. и доп. - М. : Изд-во МГТУ, 2004. - 656 с. . Интегрированные системы управления технологическими процессами (+CD-ROM). –М. Изд-во Професия, 2009.592 с. Ю. Федоров. Справочник инженера по АСУ ТП: проектирование и разработка. Изд-во «Инфра-Инженерия». 2008 г., стр.925.. . Методы рациональной автоматизации производства. –М. Изд-во Инфра-Инженерия, 2009. 256 с. , . Автоматизация управления предприятиями стандарта ERP-MRPII. Изд-во Интерфейс-пресс. 2001. , ,  Интегрированные системы проектирования и управления. М. Изд-во Академия.2010. 352 с.   . Проектирование АСУ ТП на базе программно-технического комплекса КОНТАР. - М. : Изд-во МГТУ, 2007. - 180 с.   . Автоматическое регулирование и оперативное управление на основе программно-аппаратных комплексов. - М. : Изд-во МГТУ, 2007. - 88 с. А. Павлюченко. Практикум по Wonderware InTouch. Базовый и дополнительный курсы. М. : Изд-во Научтехлитиздат, 2002. – 140 с. , , . SCADA-системы: взгляд изнутри. - М. : Изд-во РТСофт, 2004. - 176 с.

б) дополнительная литература

http://ru. wikipedia. org/датчик. http://ru. wikipedia. org/ПЛК. http://ru. wikipedia. org/DCS http://ru. wikipedia. org/SCADA  17.  http://ru. wikipedia. org/операционная система

18.  http://ru. wikipedia. org/АСУ

  http://ru. wikipedia. org/АСУ ТП http://ru. wikipedia. org/SCADA  http://ru. wikipedia. org/wiki/MES http://ru. wikipedia. org/wiki/ERP Мир компьютерной автоматизации. http://www. mka. ru Современные технологии автоматизации. http://www. cta. ru   Автоматизация в промышленности,  http://www. avtprom. ru Промышленные АСУ и контроллеры. http://www. asucontrol. ru «itech – интеллектуальные технологии»  http://www. itechmagazine. ru Control Engineering.  http://www.

в) программное обеспечение: Intouch-10, КОНГРАФ, КОНСОЛЬ, демо-версия инструментальной системы TRACE MODE v.6.

10. Материально-техническое обеспечение дисциплины:

Для проведения лабораторных занятий используется учебный класс, в состав которого входят: 12- рабочих мест для студентов и 1 место преподавателя, реализованных на персональных вычислительных станциях стандартной архитектуры; - интерактивная доска преподавателя; - 12- стендов программно-технического комплекса «КОНТАР»; - лицензионное программное обеспечение Intouch-10, КОНГРАФ, КОНСОЛЬ и демо-версия инструментальной системы TRACE MODE v.6.

11. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины:

Предшествующими для данной дисциплины являются дисциплины М.1.1.1.  «Математическое моделирование объектов и систем управления» и М.1.2.2.1.  «Параллельное программирование.» вариативной части профессионального цикл М.1. Данная дисциплина является основой для курса М.2.1.3. «Компьютерные технологии управления в технических системах»

Перед выполнением лабораторных работ по программе курса необходимо обращать внимание студентов на самостоятельную проработку ими соответствующих инструкций, описаний работ, используемого оборудования.

Для текущего контроля успеваемости необходимо использовать интегральную оценку достижений по теоретическим и практическим занятиям: усвояемость теоретического материала, практические умения в использовании  программного обеспечения Intouch,  КОНГРАФ, КОНСОЛЬ и системы TRACE MODE для разработки и исследования иерархических систем автоматического управления и приобретения  навыков практического применения современных аппаратно-программных средств.

Оценочные средства успеваемости: устный опрос по базовым теоретическим положениям, и  защита лабораторных работ, выполнение контрольных лабораторных работ курсовой работы. В качестве промежуточной аттестации можно использовать материалы в виде теста. Для оценки остаточных знаний по ключевым вопросам курса применять повторные упрощённые тесты и иные методы контроля.

_____________________________________________________________________________

Разработчики:

Доцент	Кибернетика и мехатроника
Должность,	название кафедры,	инициалы, фамилия

Заведующий кафедрой  Кибернетика и мехатроника                        

                                       название кафедры,                                 инициалы, фамилия

1 Лабораторная работа - аудиторное занятие, посвящённое изучению и контролю усвояемости знаний и умений решения задач курса с применением средств вычислительной техники и средств программирования.

2 Расчёт зачётных единиц и трудоёмкость экзамена произведена согласно Письму Министерства Образования РФ № 14-52-988 ин/13 от 01.01.2001