Специальные языки программирования

Министерство образования и науки РФ
Федеральное государственное бюджетное
образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«ЮЖНО-РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
(НОВОЧЕРКАССКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ)»
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
по курсу «Специальные языки программирования»
для специальности (ей)
22030165 «Автоматизация технологических процессов и производств
(по отраслям)»
новый шифр (старый шифр) – название специальности (ей)
Новочеркасск 2013 г.
2
Министерство образования и науки РФ
Федеральное государственное бюджетное
образовательное учреждение
высшего профессионального образования
________________________________________
«Южно-Российский государственный технический университет
(Новочеркасский политехнический институт)»
УТВЕРЖДАЮ
Проректор по ОД _________Л.И. Щербакова
(должность, фамилия, инициалы)
”___” ___________________ 201 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
«Специальные языки программирования»
наименование дисциплины
для специальности (ей)
22030165 «Автоматизация технологических
процессов и производств»
новый шифр (старый шифр) и название специальности(ей)
Факультет Автоматики и управления
Кафедра
Курс
Семестр
Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами
3
6
Экзамен _____ (семестр)
Лекции ___34____ (час.)
Зачет
Практические
(семинарские) занятия _______(час.)
___6___ (семестр)
Всего самостоятельной работы __44__ (час.), из них:
плановая работа__-_ (час.)
Лабораторные занятия
Всего аудиторных
51
17
(час.)
(час.)
курсовой проект
_____ семестр _____ (час.)
курсовая работа
______ семестр ____ (час.)
реферат
______ семестр ____ (час)
домашнее задание
____
семестр ___ (час.)
контрольная работа (ЗФО) ____ семестр ___ (час.)
индивидуальная работа __30__ (час.)
домашняя работа ___14
ИТОГО по дисциплине _95_ (час.)
2013 г.
(час)
3
Рабочая программа составлена на основании рабочего учебного плана
по ГОС, утвержденного ученым советом ЮРГТУ(НПИ) протоколом № 7 от
2013 г.
Учебный план переутверждён на Учёном совете ГОУ ВПО ЮРГТУ (НПИ)
протоколом №
от
2013 г.
Рабочую программу составил(а)
___
к.т.н., доцент, Юренко К.И.
ученое звание, степень, должность, фамилия, инициалы
Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры ________АУТПП___________
наименование кафедры
« »
2013 г.
Протокол №
Заведующий кафедрой АУТПП_____________________________
__ О.Г._Тюрин
4
Государственный образовательный стандарт
по дисциплине «Новые информационные технологии в образовании»
Дисциплина по выбору. ГОС информации не содержит.
1.ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ, ЕЕ МЕСТО В УЧЕБНОМ
ПРОЦЕССЕ
1.1. Цель преподавания дисциплины
Современный период развития автоматизированных систем управления
технологическими процессами и производствами (АСУ ТП) предполагает максимальное использование вычислительной техники и микропроцессорных систем с развитым программным обеспечением. В настоящее время в таких отраслях промышленности, как энергетика, транспорт, нефтяная и газовая промышленность, формируются иерархические автоматизированные системы диспетчерского управления с применением микро-ЭВМ и использованием локальных
вычислительных сетей. Это приводит к существенному изменению, как в технических средствах, так и в требованиях к компетенциям современных специалистов в области автоматизации и управления.
Микропроцессорные системы можно рассматривать как комплекс включающий элементы трех систем: центральный микропроцессор или подсистема
микропроцессоров, выполняющих математическую обработку информации;
подсистема памяти, осуществляющая хранение информации и программ; подсистема ввода-вывода, реализующая связь микропроцессорной системы с внешним
миром и интерфейс с человеком. При этом аппаратное обеспечение выбирается,
как правило, из широкой номенклатуры доступных на рынке серийных изделий,
а значительная часть работы при проектировании АСУ ТП связана с разработкой
и конфигурированием программного обеспечения, обеспечивающего выполнение конкретных функций, определяемых техническим заданием. В настоящее
время отечественная электронная промышленность предлагает разработчикам
несколько семейств микропроцессорной элементной базы. Это обуславливает
целесообразность рассмотрения их особенностей в рамках учебного процесса.
Поэтому основной целью настоящего курса является ознакомление будущих специалистов по автоматизации технологических процессов и производств
с общими основами, принципами разработки программного обеспечения современных систем автоматизации с использованием специальных языков и средств
программирования.
В результате изучения дисциплины студент должен:
ЗНАТЬ:
- архитектуру современных микропроцессорных средств автоматизации:
микроконтроллеров, микро-ЭВМ, программируемых логических контроллеров (ПЛК), в том числе отечественной разработки;
- классификацию языков и основные стили программирования;
- методологию разработки и жизненный цикл современных программных
средств;
- структуру программного обеспечения АСУ ТП, основные типы используемых языков программирования;
- принципы разработки и отсадки программ на языках С/С++;
- особенности языков ПЛК;
5
УМЕТЬ:
- выбрать язык программирования и среду разработки для решения конкретной задачи;
- осуществить разработку программного обеспечения управляющего контроллера с использованием выбранного языка программирования;
- осуществить проверку и тестирование программах средств, разработанных
другими специалистами.
1.2.Краткая характеристика дисциплины и ее фундаментальных основ
Курс «Специальные языки программирования» направлен на освещение и
решение основных проблем использования средств разработки для создания
программного обеспечения АСУ ТП.
В курсе рассмотрены вопросы:
- современные микропроцессорные средства автоматизации, их классификация, архитектура, программные средства, интерфейсы;
- технология разработки и жизненный цикл программных средств;
- классификация языков программирования;
- базовые управляющие конструкции современных языков программирования;
- особенности использования языков С/С++ при разработке программ;
- языки ПЛК.
Задача курса - представить будущим специалистам по автоматизации перспективные технологии создания программного обеспечения АСУ ТП с использованием специальных языков программирования.
1.3. Место дисциплины в учебном процессе и основополагающие
интеграционные связи с другими дисциплинами учебного плана
Дисциплина «Специальные языки программирования» является неотъемлемой частью при подготовке будущих специалистов по автоматизации и управлению технологическими процессами, формирующей современного инженера во
многом определяющей уровень подготовки и конкурентоспособности специалиста. Развитие дисциплины определяется прогрессом в области средств автоматизации, вычислительной техники, технологий программирования.
1.4.
Связь
с
предшествующими
дисциплинами,
общность
фундаментальных основ и гуманитарной подготовки
Изучение дисциплины базируется на учебном материале предыдущих курсов «Информатика»
Наименование дисциплины
Уровень
Номера тем изучае№
и ее разделы
Знания
мой дисциплины
1. Информатика
2
Все темы
1.5. Связь с последующими дисциплинами, фундаментализация,
гуманитаризация и интеграция естественнонаучных, гуманитарных и
технических знаний
Знания, полученные студентами при изучении данной дисциплины,
направлены на формирование у студентов системного подхода при создании
6
комплексов АСУ ТП. Знания и навыки, полученные студентами, могут быть
использованы при изучении дисциплин «Автоматизация технологических процессов и производств» (8 семестр), «Проектирование систем управления» (8
семестр) и при выполнении дипломного проектирования (10 семестр).
2. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМ И ЧАСОВ ЗАНЯТИЙ ПО СЕМЕСТРАМ
Изучение дисциплины проводится в течение одного 6 семестра.
№
семестра № тем
Количество часов аудиторных занятий
Лекции
9
34
Лабораторные
работы
17
Количество часов внеаудиторной самостоятельной работы студентов
Практиче- Всего Курсовой
самостояские занятия
проект
тельная работа
51
44
Всего
95
3. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
3.1. Наименование тем лекций, их содержание и объем в часах
Тема 1. Микропроцессорные средства автоматизации - 4 часа
Архитектура микропроцессорных систем. Микропроцессоры, микроконтроллеры, микро-ЭВМ, программируемые логические контроллеры. Их место
в АСУ ТП.
Основные типы программных средств АСУ ТП.
Уровень знаний – 2, литература [1,3]
Тема 2. Программируемые логические контроллеры - 4 часа
Отличительные особенности, основные типы и архитектура программируемых логических контроллеров. Микропроцессор, память, устройстваввода-вывода, коммуникационные интерфейсы, промышленные сети.
Специальные языки программирования ПЛК.
Уровень знаний – 2, литература [1,3]
Тема 3. Программные средства АСУ ТП - 4 часа
Архитектура программных средств АСУ ТП. Системное, функциональное, коммуникационное программное обеспечение. Модель жизненного
цикла программных средств. Принципы разработки алгоритмов. Классификация языков и стилей программирования.
Уровень знаний – 2, литература [1,3,4]
Тема 4. Основные управляющие конструкции языков высокого уровня- 4 часа.
Лексемы. Выражения. Операторы. Условный оператор, оператор множественного выбора. Цикл с предусловием, цикл с постусловием, предопределённый цикл.
Уровень знаний – 2, литература [2]
Тема 5. Разработка программ на языках С/С++-8 часов.
7
Особенности языков С/С++. Типовая структура программы. Типы данных. Операции. Базовые управляющие конструкции. Популярные системы
программирования на языках С/С++.
Уровень знаний – 2, литература [2]
Тема 6. Языки программирования ПЛК – 6 часов
Языки программирования LAD, FBD, STL, SCL, CFC. Особенности создания программных средств на языках ПЛК. Семейство языков Siemens STEP 7.
Уровень знаний – 2, литература [1,2]
Тема 7. Качество программных средств – 4 часа
Проблемы качества программного обеспечения. Существующая нормативная база, отечественные и международные стандарты. Стандарты семейства
CENELEC. Методологии разработки качественного программного обеспечения.
Сертификация программного обеспечения.
Уровень знаний – 2, литература [4]
3.2. Практические занятия, их наименование и объем в часах - не предусмотрены учебным планом
3.3. Лабораторные занятия, их наименование и объем в часах - 17
№ Наименование лабораторной раКол–
Форма
ЛитеСроки
боты
во
контроля
ратура
кончасов
троля
(нед)
1 Установка инструментальной
2
Письмен1,2
4
среды программирования. Соный отчёт
здание проектов простых консольных приложений на языках
С/С++ в средах Code::Blocks и
Multicore Studio
2 Изучение операторов ветвления
2
Письмен2
6
языков высокого уровня
ный отчёт
3 Изучение операторов цикла язы2
Письмен2
8
ков высокого уровня
ный отчёт
4 Использование языков высокого
5
Письмен2
12
уровня С/С++ для разработки
ный отчёт
компьютерной имитационной
модели
5 Изучение языков программиро6
Письмен1,3,4
16
вания ПЛК. Разработка управляный отчёт
ющей программы для интеллектуального реле
3.4. Курсовой проект, курсовая работа, домашнее задание их содержание и характеристика – не предусмотрены учебным планом.
8
3.5. Учебная практика по дисциплине, краткая характеристика
– не предусмотрены учебным планом.
3.6. Самостоятельная работа студентов
Самостоятельная работа по учебному плану распределяется следующим образом:
Всего
Плановая
Индивидуальная Домашняя работа
44
-
30
14
Самостоятельная работа студента включает
Домашняя работа:
 Подготовку к лекциям – 14 часов
Индивидуальная работа:
- подготовка к зачёту – 5 часов
- самостоятельное изучение тем – 25 часов
Тема 1. Микропроцессорные средства автоматизации - 2 часа
Тема 2. Программируемые логические контроллеры -2 часа
Тема 3. Программные средства АСУ ТП - 2 часа
Тема 4. Основные управляющие конструкции языков высокого уровня- 4 часа.
Тема 5. Разработка программ на языках С/С++-6 часов.
Тема 6. Языки программирования ПЛК – 6 часов
Тема 7. Качество программных средств – 3 часа
2. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ПО ДИСЦИПЛИНЕ:
Литература
Основная
1. Васильев А.Е. Микроконтроллеры. Разработка встраиваемых приложений: учеб. пособие для вузов / А.Е. Васильев. – М.: БВХ-Петербург, 2008. – 204
с.: ил.
2. Павловская Т.А. С/С++. Программирование на языке высокого уровня.
Учебник для вузов / Т.А. павловская. – СПб.: Питер, 2008. – 461 с.: ил.
3. Схемотехника электронных систем. Микропроцессоры и микроконтроллеры: учебник / В.И. Бойко и др. – СПб: БВХ-Петербург, 2004. – 464 с.:ил.
9
4. Благодатских В.А. Стандартизация разработки программных средств:
учеб. пособие / В.А. Благодатских, В.А. Волнин, К.Ф. Поскакалов; под ред. О.С.
Разумова. – М.: Финансы и статистика, 2003. – 288 с.: ил.
Дополнительная
5. Павловская Т.А. С++. Объектно-ориентированное программирование:
практикум: учеб. пособие для вузов Т.А. Павловская, Ю.А. Щупак. – СПб.: Питер, 2008. – 265 с.: ил.
6. Павловская Т.А. С# Программирование на языке высокого уровня /
Т.А. Павловская. – СПб.: Питер, 2012. – 432 с.
Номер и название лаб. раб.,
балл
Модуль 1
(раздел)
Микропроцессорные средства автоматизации и
основные виды их
программного
обеспечения
Модуль 2
(раздел)
Основные средства языков программирования
высокого уровня
на примере языков С/С++
Модуль 3
(раздел)
Языки программирования ПЛК. Качество
программных средств
Тема 1 Микропроцессорные
средства автоматизации – 4б
Тема 2. Программируемые логические контроллеры-4б. Тема 3.
Основные управляющие
конструкции языков высокого уровня -4б
Тема 4. Основные управляющие конструкции
языков высокого уровня 6б
Тема 5. Разработка программ на
языках С/С++ - 6б.
1. Установка инструментальной
среды программирования. Создание проектов простых консольных приложений на языках
С/С++ в средах – Code::Block и
Multicore Studio - 4б 2. Изучение операторов ветвления языков высокого уровня – 4б.
3. Использование языков высокого уровня С/С++ для разработки компьютерной имитационной модели – 4б
4. Использование языков высокого уровня С/С++ для разработки компьютерной имитационной модели – 4б
5. Изучение языков программирования ПЛК. Разработка
управляющей программы для
интеллектуального реле – 8 б
Тема 6. Языкм программирования ПЛК-6б
Тема 7. Качество программных
средств – 6б.
Практические
занятия
Самостоят.
работа,
балл
k
Рубежный
контроль
Максимальный балл
модуля
1
Письменные
отчёты по лабораторным
работам
Pmax1=20
1
Письменные
отчёты по лабораторным
работам
Pmax1=20
1
Письменные
отчёты по лабораторным
работам
Pmax1=20
Сроки исполнения
12 –ая
Лекции
Номер темы, балл
ИТОГО по модулям 1 – 3
60
16 – ая
неделя
Название модуля
Лекции 34 часа
Лаб. раб. 17 час
Практ. занятия - час
Итого:
51 час
6-ая неделя
Для студентов специальностей
22030165
На осенний семестр
Лектор
Юренко К.И.
Самостоятельная работа:
Домашняя
час
Индивидуальная - час
Плановая
час
неделя
По дисциплине
Специальные языки программирования
Весовой коэффициент модуля
Зачёт – 20 баллов
2