Приложение Д. Памятка для студентов по изучению дисциплины

СТО АлтГТУ 13.62.1.1197-2012
Приложение Д. Памятка для студентов по изучению дисциплины
Алтайский государственный технический университет им. И.И.Ползунова
Памятка
для студентов групп ИБ по изучению дисциплины
«Информационно-измерительные и управляющие системы»
8 семестр
Утверждаю
Составил
А.Г.Якунин
Зав.кафедрой
« 12 » декабря 2012 года
Объем занятий в семестре
Дисциплина общим объемом 108 часов изучается в 8-м семестре и включает в себя 22 часа лекций (один
раз в 2 недели), 33 часа лабораторных работ (6 рабо в виде 11 двухчасовых занятий в неделю), и 53 часа
СРС, из которых на семестр приходятся все часы (около 5 часов в неделю).
Семестровая СРС включает в себя подготовку к лекциям и лабораторным работам. В конце семестра –
зачет. В учебном плане дисциплина относится к вариативной части по выбору математического и
естественнонаучного цикла и имеет код Б3.29.2
Содержание дисциплины
Модуль 1. Общие представление об информационно системах (ИУС)
измерительных и управляющих
Тема 1. Введение. (1 ч) [1,2,3,5-8]
Общее представление об информационно-измерительных и управляющих системах. Сходства и
различия между информационно-измерительной и управляющей системами. Основные задачи дисциплины
и ее взаимосвязь с другими дисциплинами. Историческая справка. Области практического применения
полученных знаний и навыков. Структура курса. Требования к зачету, экзамену и уровню усвоения
материала.
Тема 2. Общие принципы построения и обобщенная структурная схема ИУС (2 ч) [1-8].
Основные термины и определения, используемые в ИУС. Общие принципы построения и обобщенная
структурная схема. Основные компоненты ИУС и их назначение. Датчики, блок обработки данных
(вычислитель) и исполнительные устройства. Программно-аппаратные средства вычислительной техники.
Интерфейсы ИУС.
Тема 3. Классификация и виды ИУС (2 ч) [1-8].
Требования, предъявляемые к ИУС. Краткое описание и сравнительная характеристика ИУС
различного назначения. Интеллектуальные, автоматические и автоматизированные ИУС.
Измерительные и телеизмерительные системы. Системы автоматического контроля и технической
диагностики. Системы распознавания образов. Статистические измерительные системы. САПР. АСНИ.
Автоматизация управленческого труда. АРМы. Компьютеризированные и микроконтроллерные
измерительные и управляющие системы. Требования, предъявляемые к ИУС. Краткое описание и
сравнительная характеристика ИУС различного назначения. Интеллектуальные, автоматические и
автоматизированные ИУС. Измерительные и телеизмерительные системы. Системы автоматического
контроля и технической диагностики. Системы распознавания образов. Статистические измерительные
системы. САПР. АСНИ. Автоматизация управленческого труда. АРМы. Компьютеризированные и
микроконтроллерные измерительные и управляющие системы. АСУ ТП. Автомобильная электроника.
Модуль 2. Программно- техническое обеспечение
Тема 4.
[1,4,5,16-18].
Информационно-измерительные системы на базе SCADA – систем.
(4 ч)
СТО АлтГТУ 13.62.1.1197-2012
Применение SCADA - систем в системах контроля и управления доступом. Автоматизированные
системы коммерческого и оперативного контроля и учета потребления тепла на стороне потребителя и
источника (АСКУТ) : общие требования, используемые технические средства, особенности эксплуатации и
технического обслуживания. Системы сбора данных в ЖКХ. Системы коммерческого учета электроэнергии
(АСКУЭ). Особенности обеспечения информационной безопасности в SCADA – системах.
Тема 5. Технологические решения для систем «умный дом» (3 ч) [1,4,5,20-22].
Распределенные и автономные системы ограничения доступа. Охранные системы заграждающего и
упреждающего типов. Системы регулировки и мониторинга температурного режима (на примере систем
фирмы Viessman). Системы видеонаблюдения и видеорегистрации: IP – камеры и IP – серверы, квадраторы,
системы выделения движения и другие устройства. Медиацентры и BarBone – системы. Домашние
беспроводные компьютерные сети. Краткая характеристика технологий систем умный дом Х10, C-Bus, EIB,
LonWorks, AM, Crestron, BACnet. Об\еспечение информационной безопасности в системах «Умный дом».
Тема 6. Программное обеспечение ИУС(4 ч) [1,6,14,16-17].
SCADA – системы и тенденции их развития. SCADA как типичный представитель программного
обеспечения ИУС. Общее представление о SCADA – системах. Уровни, основные термины и основные
компоненты SCADA – систем: тэги/каналы, алармы /журналы, графики/диаграммы/charts, PLC/ПЛК, УСД.
Программирование SCADA – систем. Типовые алгоритмы обработки данных.
Языки
программирования и подходы к организации данных.Варианты и диалекты языков: текстовый язык –
список инструкций IL (Instruction List), напоминающий универсальные языки программирования язык
структурированного текста ST (Sructured Text). Графические языки LD (Ladder Diagram – язык релейных
диаграмм), графический язык программирования на уровне функциональных блоков и логических
элементов FBD (Functional Block Diagram ), графический язык для описания алгоритма работы в виде блок –
схемы алгоритма SFC (Sequantional Functional Chart – содержит шаги со входом, выходом и действиями, а
также переходы – типа блок-схем алгоритмов), редактор функциональных блоковых диаграмм CFC
(Continuous Functional Chart)
Краткая сравнительная характеристика SCADA – систем: IsoGraf, Круг2000, Trace Mode, Wizcon, Овен CoDeSys. Система Trace Mode. Основные модули системы: Softlogic, Scada/HMI, MES= Manufactoring
Execution System (планирование, контроль и управление производственными заданиями), EAS= Enterprise
Asset Management (управление основными средствами и ремонтом), HRM = Humen Resource Management
(управление персоналом и кадрами)..
Тема 7. Протоколы и интерфейсы ИУС (4 ч) [4-8,26-30].
Беспроводные локальные компьютерные сети (WLAN – wireless local area networks) на основе
протоколов Wi-Fi (IEEE 802.11) и WiMax (IEEE 802.16): основные сравнительные характеристики вариантов
реализации протоколов a – n. Беспроводные сенсорные сети (БСС) на основе технологии ZigBee
(протоколов высокого сетевого уровня, использующих автономно работающие миниатюрные маломощные
радиопередатчики, использующие для связи стандарт IEEE 802.15.4-2006, http://www.zigbee.org/): общее
представление о БСС, технологии применения и организации сети, используемые в БСС; эмуляция работы
БСС на примере эмулятора TOSSIM. IEEE 802.15.4-2006.
Тема 8. Аппаратное обеспечение, промышленные компьютеры и контроллеры (1 ч) [48,26-30].
Радиомодемы P2P (Point to Point – точка в точку). Спутниковые системы навигации GPRS и ГЛОНАСС.
Промышленные компьютеры и программируемые логические контроллеры (ПЛК): особенности исполнения
и применения, сравнительная характеристика широкого применения (фирма Овен, ICP CON и другие).
Сетевая аппаратура индустриального стандарта фирмы MOXA. Оборудование для радиочастотной
идентификации (RFID – radio frequency identification).
Тема 9. Исполнительные механизмы систем автоматизации и устройства ввода вывода(1 ч) [1,4,5,7,8,23-27].
Электропривод. Сервопривод. Частотные преобразователи. Твердотельные реле. IGBT, FET –
транзисторы и драйверы силовых ключей. HMA (Human – Machine Interface, человеко–машинный
интерфейс). Акустические и световые сигнализаторы, индикаторы и устройства отображения информации.
E-ink – мониторы и сенсорные панели.
Лабораторные занятия (33 ч)
Вводное занятие. Знакомство с лабораторным стендом в части работ по ИУС. Изучение и сдача правил
техники безопасности (1 часа) [1-2,5-7,10]
СТО АлтГТУ 13.62.1.1197-2012
Работа №1. Создание проекта в среде Trace Mode. Установка и ознакомление со SCADA–системой,
создание и настройка каналов, освоение вывода информации на экран (4 часа) [10,14,17]
Работа №2. Создание статического и динамического изображения. Знакомство с интерфейсом и со
стандартными объектами, предназначенными для создания статических и динамических изображений (4
часа) [10, 14,17]
Работа №3. Программирование на языках Texno ST и Texno FBD. Приобретение начальных навыков
программирования на языках Texno ST и Texno FBD в процессе реализации системы АСУ ТП (6 часов) [10,
14,17]
Работа №4. Программирование на языках Texno IL и Texno SFC. Приобретение начальных навыков
программирования на языках Texno IL и Texno SFC в процессе реализации системы АСУ ТП (6 часов) [10,
14,17]
Работа №5. Создание отчета тревог и СПАД – архива. Знакомство с отчетом тревог, СПАД – архивом в
процессе создания отчета тревог и архива значений (6 часов) [10, 14,17]
Работа № 6. Программирование узлов беспроводной сети ZigBee. Изучение инструментальной среды для
программирования ZigBee модулей, изучение готовых библиотек и разработка простейших программ (6
часов) [10,12].
Подготовку к лабораторным работам и оформление по ним отчетов студенты выполняют
самостоятельно за счет времени, отводимого на СРС. Каждая работа защищается. В защиту входит как
материал собственно лабораторной работы, так и соответствующий ее теме теоретический материал,
рассматриваемый на лекциях.
Литература и учебно-методические материалы
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Основная литература
Шандров Б. В. Технические средства автоматизации: учебник для студентов высших учебных заведений
/ Б. В. Шандров, А.Д.Чудаков.- М.: Издательский центр «Академия», 2007 – 360 с. (2 экз), 2010 – 358 с.
(15экз)
Дополнительная литература
Маглинец Ю.А. Анализ требований к автоматизированным информационным системам: Учебное
пособие / Ю.А. Маглинец – М.: Интернет-Университет Информационных Технологий; БИНОМ.
Лаборатория знаний, 2008 г. - 200с.; ил., табл. - (Серия «Основы информационных технологий») (1 экз).
Казиев А.М. Введение в анализ, синтез и моделирование систем. Учебное пособие / / А.М. Казиев – М.:
Интернет-Университет Информационных Технологий; БИНОМ. Лаборатория знаний, 2007 г. - 244с.;
ил., табл. - (Серия «Основы информационных технологий»)
Мартяков А. И. Функциональные узлы и устройства автоматики. / Мартяков А. И. Учебное пособие. 140 с., ил..
И.А. Елизаров, Ю.Ф. Мартемьянов, А.Г. Схиртладзе, С.В. Фролов. Технические средства
автоматизации. Программно-технические комплексы и контроллеры: Учебное пособие. М.:
«Издательство машиностроение – 1», 2004. – 180с.
Алексеев К.Б., Палагута К.А. Интегрированные системы проектирования и управления. Учебное
пособие / К.Б. Алексеев, К.А. Палагута – М.: Интернет-Университет Информационных Технологий;
БИНОМ. Лаборатория знаний, 2008 г. – 204 с.; ил., табл. - (Серия «Основы информационных
технологий»).
Раннев Г.Г., Сурогина В.А., Калашников В.И. и др. Информационно-измерительная техника и
электроника. Под редакцией проф. Г. Г. Раннева. Учебник. 2-е изд., стер. М.: Издательский центр
«Академия». 2007. - 512 стр..
Основы построения информационно-измерительных систем. [Н. А. Виноградова и др.] под общ. ред. В.
Г. Свиридова М.: Изд-во МЭИ, 2004.
Электрические измерения неэлектрических величин. Изд. 5-е, перераб. И доп. Под ред.Новицкого П.В. –
Л.: Энергия, 1975. – 576с 17 экз.
Перечень пособий, методических указаний и материалов
10. Якунин А.Г. Лабораторный практикум по курсу «Информационно-измерительные и управляющие
системы». - Барнаул, АлтГТУ, 2010. – 58 с. Источник: электронная библиотека образовательных
ресурсов АлтГТУ. Режим доступа http://elib.altstu.ru/elib/eum/avs/Jakunin-IIUS.pdf
11. Сучкова Л.И., Якунин А.Г. Информационно-измерительные и управляющие системы: Учебное пособие
/ Алт. гос. техн. ун-т им. И.И. Ползунова. – Барнаул, 2012. - 145 с., ил.
СТО АлтГТУ 13.62.1.1197-2012
12. Контроллеры i7188 (2 шт) с преобразователем интерфейсов COM – RS 485 фирмы ICP и CD – диском с
оригинальной документацией и ПО, отладочные платы SAM, STK600, ZigBee - модули AVRRAVEN,
модем P2P на радиочастотных модулях RFM01 и RFM02 компании HOPE RF
13. Аппаратно-программный комплекс для автоматизированной функциональной диагностики сердечно –
сосудистой системы ЭФКР
14. Программный комплекс со SCADA – системой Trace Mode с оригинальной документацией на CD –
диске (Demo-версия).
15. Извещатели пожарно-охранной сигнализации.
Интернет-ресурсы
1. НПФ «КРУГ» - Промышленная автоматизация, АСУ ТП, АСКУЭ, SCADA,
инжиниринг[Электронный ресурс]:
официальный сайт НПФ «Круг», разработчика
SCADA – системы КРУГ-2000. – Режим доступа: http://www.krug2000.ru/.– Загл. с
экрана.
2. SCADA системы для АСУ ТП. SCADA-SOFTLOGIC-MES-EAM [Электронный
ресурс]: – сайт компании ООО «AdAstra», разработчика SCADA – системы Trace
Mode, посвященный этой системе. – Режим доступа: http://adastra.ru/. – Загл. с
экрана.
3. Компания ЭлеСи: промышленная автоматизация технологических процессов
[Электронный ресурс]: – сайт группы компаний (инжиниринговой компании «ЭлеСи
– Про» и НИПИ «ЭлеСи»), разработчиков SCADA – системы Infinity. – Режим
доступа: http://elesy.ru/. – Загл. с экрана.
4. ИнСАТ - Интеллектуальные Системы Автоматизации Технологии - промышленная
автоматизация во всех отраслях[Электронный ресурс]: официальный НПФ «ИнСАТ»,
разработчика Master – SCADA. – Режим доступа: http://www.insat.ru/.– Загл. с экрана.
5. Citect.ru - программное обеспечение для автоматизации производства. SCADA-система
Citect.РТСофт[Электронный ресурс]: – сайт компании ЗАО «РТСофт», официального
дистрибутора SCADA – системы фирмы Schneider CitectScada, посвященный
локализованной версии этой системы. – Режим доступа: http://www.scada.ru/. – Загл.
с экрана.
6. Программно-технический комплекс "Саргон" - Автоматизированные системы
управления для энергетики [Электронный ресурс]: – сайт ЗАО "НВТ-Автоматика,
поставщика программно-технических комплексов и услуг по созданию
полнофункциональных АСУТП для электростанций России. – Режим доступа:
http://nvt.msk.ru/. – Загл. с экрана.
7. Контрольно-измерительные приборы производства ОВЕН: датчики, контроллеры,
регуляторы, измерители, блоки питания и терморегуляторы [Электронный ресурс]: –
официальный сайт ЗАО «ОВЕН; содержит описание SCADA – системы CoDeSys–
Режим доступа: http://www.owen.ru/. – Загл. с экрана.
8. ООО "Каскад-АСУ" - SCADA, автоматизация, инжиниринг, система управления,
автоматизация производства [Электронный ресурс]: – официальный сайт группы
предприятий "КАСКАД", специализирующихся на разработке продукции для рынка
автоматизации и внедрении систем промышленной автоматизации и являющихся
разработчиками SCADA-системы "КАСКАД" и SoftLogic-системы программирования
контроллеров с открытой архитектурой KLogic. – Режим доступа: http://www.kaskadasu.com/. – Загл. с экрана.
9. Schneider-electric - the global specialist in energy management[Электронный ресурс]:
официальный сайт фирмы Шнайдер, разработчика программно-технических средств
для ИУС. – Режим доступа: http://www.schneider-electric.com/– Загл. с экрана.
10. Schneider-electric – специалист в управлении энергией [Электронный ресурс]: сайт
фирмы Шнайдер на русском языке. – Режим доступа: http://www.schneider-electric.ru/ –
Загл. с экрана.
7а
СТО АлтГТУ 13.62.1.1197-2012
11. Advantech - industrial computer , embedded computer, industrial automation, industrial
motherboard, network security appliance, digital video surveillance, panel PC, industrial
IO[Электронный ресурс]:
– официальный сайт фирмы "Advantech",
специализирующейся на разработке вычислительных компонентов систем управления
и автоматизации. – Режим доступа: http://www.advantech.ru/. – Загл. с экрана.
12. ICP DAS, PAC , Remote IO, Industrial communication, PCI based Data acquisition board,
Machine automation [Электронный ресурс]: – официальный сайт фирмы "ICP DAS",
специализирующейся на разработке PLC и систем сбора данных для SCADA – систем.
– Режим доступа: http://www.icpdas.com/. – Загл. с экрана.
13. MOXA-Device Networking for Industry: device server, industrial ethernet switch.
[Электронный ресурс]: – официальный сайт фирмы " MOXA", специализирующейся
на сетевого оборудования для SCADA – систем. – Режим доступа:
http://www.moxa.com/. – Загл. с экрана.
14. The Modbus Organization [Электронный ресурс]: официальный сайт сообщества
разработчиков протоколов ModBus сайт сообщества разработчиков протоколов
ModBus. – Режим доступа: http://www.modbus.org/. – Загл. с экрана.
15. Modbus [Электронный ресурс]: подборка блогов по тематикам, связанным с
протоколом ModBus. – Режим доступа: http://www.nmodbus.com/. – Загл. с экрана.
График контроля
Модули
1
2
Контрольное
испытание или вид учебной
деятельности
Лабораторная работа №1-2
Лабораторные работы №3-6
Зачет
Вес в семестровом
рейтинге
0.1
0.6
0.3
№ недели
3 неделя
4-16 недели
17 неделя
Организационные вопросы и особенности выставления рейтинга
Перед началом изучения дисциплины в целом или перед началом изучения соответствующего модуля
староста группы может взять у преподавателя файлы, необходимые для выполнения лабораторных работ,
включая дистрибутивы свободно распространяемого программного обеспечения и файлы с учебной,
методической литературой и справочной документацией.
1. В таблице графика контроля приведен вес лабораторных работ с учетом их защиты. Преподаватель
может дополнительно выделить вес 0.05 из веса экзамена или лабораторных работ для учета
посещаемости студентом лекций.
2. Любая лабораторная работа, выполненная в течение двух недель после срока без уважительной
причины, оценивается на 10% ниже. Ее максимальный рейтинг в этом случае составит 90 баллов. Любая
лабораторная работа, выполненная в течение четырех недель после отведенного срока и позже без
уважительной причины, оценивается на 20% ниже. Максимальная оценка в этом случае составит 80
баллов.
3. Для лабораторных работ, сдаваемых после завершения семестра, не гарантируется предоставление
времени для их полноценной защиты. Итоговая оценка в этом случае ставится по результатам ответа
студента максимум на 4 вопроса, каждый из которых оценивается в 25 баллов. Затем результат защиты
корректируется путем умножения полученного результата на корректирующий коэффициент 0.6,
учитывающий краткосрочность получения необходимых знаний и навыков, препятствующую их
долговременному сохранению. Кроме того, по работам, защищаемым студентам во внеурочное время,
они получают от кафедры дополнительное задание, время выполнения которого равно утроенному
времени, потраченному преподавателем на защиту работ.
4. К экзамену допускаются только те студенты, которые защитили курсовую и все лабораторные работы.
5. Для студентов, чей суммарный рейтинг в семестре превышает 75 баллов, посещаемость занятий на
рейтинг не влияет.
6. На первую аттестацию выносятся итоги работы за первые 9 недель семестра (первая лабораторная
работа), на вторую – за 16 недель (все работы). Рейтинг подсчитывается нарастающим итогом, то есть
учитывает результаты защит с начала семестра.
СТО АлтГТУ 13.62.1.1197-2012
7.
8.
9.
Рейтинг экзамена может быть выставлен студенту по результатам его успеваемости в семестре из
расчета: 20% от итогов первой аттестации плюс 30% от итогов второй аттестации, плюс 50% от итогов
по итогам семестра, если итоговый рейтинг за семестр составляет не менее 60 баллов.
Если рейтинг экзамена, рассчитанный по предыдущему пункту, студента не устраивает, либо у студента
семестровый рейтинг ниже порогового значения, он сдает экзамен в обычном порядке, путем решения
одной задачи (написание фрагмента кода) и ответа на один теоретический вопрос с применением
тестовых билетов.
Дополнительных мероприятий по повышению рейтинга в данному курсе не предусмотрено.
Перечень компетенций дисциплины
Номер/индекс
компетенции по ФГОС
ВПО или ООП
ОК-8
ОК-11
ПК-1
ПК-2
ПК-16
Содержание компетенции
способность к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и
выбору путей ее достижения, владеть культурой мышления
способность к саморазвитию, самореализации, приобретению новых знаний,
повышению своей квалификации и мастерства
способностью использовать основные естественнонаучные законы, применять
математический аппарат в профессиональной деятельности, выявлять сущность
проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности
способностью понимать сущность и значение информации в развитии
современного общества, применять достижения информатики и вычислительной
техники, перерабатывать большие объемы информации, проводить
целенаправленный поиск в различных источниках информации по профилю
деятельности, в том числе в глобальных компьютерных системах
способностью использовать инструментальные средства и системы
программирования для решения профессиональных задач
Заведующий кафедрой ВСИБ
_______________ Якунин А.Г.