Системы программного управления

<l>e;::i:epaJibHoe rocy;::i:apcTBeHHOe 6IO;::i::>KeTHOe o6pa3oBaTeJibHoe y-qpe:>K;::i:eHtte
BbICIIIero rrpocpeccttOHaJibHoro o6pa3oBaHtt51
«0MCKI1H rOCYMPCTBEHHhIH TEXHJ1lIECKI1H YHI1BEPCI1TET»
IlPOrPAMMA
ITO ):(HCU:HITJIHHe
«CHcTeMbl nporpaMMHOro ynpaBJieHHH aBTOMaTH3HpOBaHHbIM
TeXHOJiornqecKHM o6opy)J.OBaHHeM»
(L(ttKJI I1L( E.3.B.02)
HarrpaBJieHtte rro;::i:roTOBKH 220400.62 YnpasJieune B TexunqecKHX cncTeMax
rrpocpttJib rro;::i:roTOBKH «CHCTeMhl H TexunqecKHe cpe)J,CTBa aBTOMaTH3aIJ,HH H
ynpaBJieHHH»
0MCK
2013
Pa.3pa60TaHa B COOTBCTCTBIUf C QQil TIO HanpaBJICHIHO IIO)l,roTOBKlf 6aKaJiaBpHaTa
220400.62
«YnpaBJieuue B TexuuqecKux cucTeMax» rrpoqrnn h no)l,roTOBKH «CncTeMbI u TexuuqecKue cpe,11;CTBa aBTOMaTH331.(HH H ynpaBJieHHH»
.L
IlporpaMMY COCTaBHJI: K.T.H. , )l,OU:CHT
B.B.ApHCTOB
06cy)K)l,eHa Ha 3aCe)l,aHHlf Kacpe)l.pbl « ABTOMaTH3au;mr If po60TOTCXHHKa»
npOTOKOJI N2
!L OT
«2b>
o'I
2013
r.
_K_
3as.Kacpe)l.poH:
/ XoM'leHKO
B.r./
«_j_Q_»__(}_L/_ _2013
PyKoso)l,HTenh
f .
oorr
)l,.T.H. , npocpeccop, 3ase)l,)'IOIUHH Kacp. APT
-
- - - -IXoMqeHKo
«1t »
OTBeTCTBeHHhIH 3a MeTO)l,!fqeCKoe o6ecneqeHHe
ot.J
B
.r. I
2013 r.
oorr
K.T.H. , )l,OlJ;eHT
2
1.
Цели и задачи дисциплины.
Лавинообразное развитие вычислительной техники способствовало бурному развитию
программного управления автоматизированным технологическим оборудованием и появлению
числового программного управления (ЧПУ). Создание на этой базе новых видов гибких автоматизированных производственных систем с «безлюдной» технологией привело к коренным
изменениям в организации производства.
Цель дисциплины «Системы программного управления автоматизированным технологическим оборудованием» заключается в изучении систем и принципов программного управления
техническими системами в автоматизированном производстве.
Основными задачами изучения дисциплины являются:
1) обеспечение теоретической подготовки студентов по программированию, настройке и
эксплуатации технологического оборудования с числовым программным управлением;
2) изучение принципов программного технологическим оборудованием автоматизированных производств, составом и принципом действия основных функциональных блоков ЧПУ;
3) формировании практических навыков в подготовке управляющих программ и использовании систем автоматизации программирования.
2.
Место дисциплины в структуре ООП
Дисциплина «Системы программного управления автоматизированным технологическим оборудованием» входит в вариативную часть профессионального цикла подготовки бакалавров (Б.3.В.02 ) и изучается на завершающем этапе обучения.
Изучение дисциплины «Системы программного управления автоматизированным технологическим оборудованием» базируется на таких дисциплинах, как «Основы теории конечных
автоматов», «Микропроцессорные устройства управления в технических системах», «Вычислительные машины системы и сети», «Интеллектуальные технологии управления», «Программирование и основы алгоритмизации», «Оборудование и системы автоматизированного производства», «Производственная практика», а также для курсового проектирования и выпускной
бакалаврской работы.
3. Требования к результатам освоения дисциплины
3.1. В результате изучения дисциплины «Системы программного управления автоматизированным технологическим оборудованием» должны быть сформированы следующие компетенции:
- способностью владеть основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации, иметь навыки работы с компьютером как средством
управления информацией (ОК-12);
- готовностью учитывать современные тенденции развития электроники, измерительной
и вычислительной техники, информационных технологий в своей профессиональной
деятельности (ПК-3);
- способностью разрабатывать информационное обеспечение систем с использованием
стандартных СУБД (ПК-11).
3.2. В результате освоения дисциплины студент должен демонстрировать освоение указанными компетенциями по дескрипторам «знания, умения, владения», соответствующие тематическим разделам дисциплины, и применимые в их последующем обучении и профессиональной деятельности:
- Знать:
З.1. основные принципы ЧПУ техническими системами;
З.2. структуру, устройство и общие принципы построения систем ЧПУ;
З.3. методы программирования технологического оборудования с ЧПУ;
3
З.4. организацию системного математического обеспечения УЧПУ;
З.5. принципы программирования электроавтоматики станков с ЧПУ
- Уметь:
У.1. составлять управляющие программы для различных устройств ЧПУ;
У.2. использовать системы автоматического программирования на ЭВМ;
У.3. осуществлять настройку и наладку станков с ЧПУ;
У.4 производить структурную компоновку и организацию математического обеспечения устройств ЧПУ.
- Владеть:
В.1. принципами кодирования информации в системах ЧПУ;
В.2. основными методами программирования технологического оборудования с ЧПУ;
В.3. принципами программирования электроавтоматики станков с ЧПУ
В.4. методами настройки и наладки станков с ЧПУ
3.3. Проектируемые результаты и признаки формирования компетенций.
Компетентностная модель дисциплины
Проектируемые результаты освоения
дисциплины «Системы программного
Технологии
Индекс ком- управления автоматизированным техСредства и технолоформирования
петенции
нологическим оборудованием» и ингии оценки
компетенции
дикаторы формирования компетенций
Знания (З) Умения (У) Навыки (В)
ОК-12
З.1
У.1 – У.2
В.1
Зачет, лабораторные
1 -3
работы, устный опрос
ПК-3
З.1 - З.2
У.1 – У.2
В.2-В.3
Зачет, лабораторные
1 -3
работы, устный опрос
ПК-11
З.3
У.3
В.2-В.3
Зачет, домашнее зада1 -3
ние,
лабораторные
работы, устный опрос
Технологии формирования компетенции:
1. Информационно-развивающие технологии.
2. Развивающие проблемно-ориентированные технологии.
3. Личностно ориентированные технологии обучения.
4. Объем дисциплины и виды учебной работы в часах и зачетных единицах
Очная форма обучения
Вид занятий
Всего
Семестры
(час./
1 2 3 4 5 6 7
8
зач.ед.)
Всего аудиторных занятий:
36
36
Лекции
12
12
Практические занятия
12
12
Лабораторные работы
12
12
Самостоятельная работа:
108
108
Самостоятельное изучение материала дисцип98
98
лины и подготовка к зачетам
Домашнее задание
10
10
Количество часов на экзамен
36
36
Всего по дисциплине
180/5
180/5
Вид аттестации за семестр (зачет, дифференци- Экзамен
Экзамен
рованный зачет, экзамен)
4
Заочная форма обучения
Вид занятий
Всего аудиторных занятий:
Лекции
Практические занятия
Лабораторные работы
Самостоятельная работа:
Самостоятельное изучение материала дисциплины и подготовка к зачетам
Курсовая работа (проект)
Расчетно-графическая работа
Домашнее задание
Количество часов на экзамен
Всего по дисциплине
Вид аттестации за семестр (зачет, дифференцированный зачет, экзамен)
Всего
Семестры
(час./ 1 2 3 4 5 6 7 8 9
зач.ед. )
16
8
4
4
128
118
10
36
180/5
Экзамен
10
16
8
4
4
128
118
10
36
180/5
Экзамен
5. Содержание дисциплины по модулям и видам учебных занятий
5.1. Содержание дисциплины по модулям
1. Основные понятия и перспективы развития средств программного управления технологическим оборудованием.
2. Понятие о числовом программном управлении.
3. Общие вопросы программирования и наладки систем ЧПУ. Подготовка и разработка
управляющих программ.
4. Принципы организации программно-математического обеспечения ЧПУ.
Содержание модулей
Форма
обучения
О
З
1
Модуль 1. Основные понятия и перспективы развития средств программного управления технологическим оборудованием.
Основные понятия. История и перспективы развития средств программного
управления технологическим оборудованием. Потоки информации и составные части информации в системах программного управления
Классификация систем программного управления. Системы ЦПУ.
2
Модуль 2. Понятие о числовом программном управлении.
Основные принципы ЧПУ. Классификация систем ЧПУ. Схемы управления
приводами подач станков с ЧПУ. Общая характеристика задач программного
управления. Системы координат станков с ЧПУ.
Общие принципы построения систем ЧПУ. Информационная структура систем ЧПУ. Архитектурное построение систем ЧПУ. Передача информации и
системы команд в микропроцессорных УЧПУ. Функциональные возможности
микропроцессорных УЧПУ. Современный мировой уровень архитектурных
решений в области ЧПУ – системы РСNC.
3
Модуль 3. Общие вопросы программирования и наладки систем ЧПУ.
Подготовка и разработка управляющих программ.
Программирование систем ЧПУ. Системы счисления и кодирование информации. Код ISO –7 bit. Структура управляющей программы и формат кадра.
Л,С
С
Л,С
С
Л,С
Л,С
Л,С
Л,С
Л
Л,С
5
Подготовительные функции, вспомогательные функции и технологические
команды в УП ЧПУ.
Подготовка управляющих программ. Составление технологической карты
наладки. Принципы программирования позиционных систем ЧПУ. Реализация
постоянных циклов обработки отверстий. Подготовка УП для контурных систем ЧПУ. Особенности расчета траектории. Методы аппроксимации. Понятие
эквидистанты. Схемы обработки контуров.
Автоматизированная подготовка УП для станков с ЧПУ. Основные принципы автоматизации процесса подготовки УП. Структура и основные блоки
САП. Классификация САП. Входные языки САП. Операторы программирования траектории движения инструмента. Функции процессора и постпроцессора. Промежуточный язык CLDATA.Отечественные и зарубежные САП. Подготовка УП на базе CAD/CAM систем.
4 Модуль 4. Принципы организации программно-математического обеспечения ЧПУ.
Реализация основных алгоритмов управления. Интерпретация подготовительных функций. Алгоритмы интерполяции и алгоритмы управления приводами подач.
Программирование циклов электроавтоматики. Формализм описания циклов электроавтоматики. Реализация диагностической задачи управления.
Л
Л,С
Л,С
Л,С
Л,С
С
Л,С
С
5.2. Содержание практических и лабораторных занятий
5.2.1. Содержание практических занятий
Цель практических занятий – закрепление теоретического материала дисциплины, овладение методами составления расчетно-технологических карт наладок станков с ЧПУ, составлению управляющих программ для станков с ЧПУ.
Форма
Содержание курса практических занятий
обучения
О
З
1
Модуль 1. Основные понятия и перспективы развития средств программного управления технологическим оборудованием.
Основные понятия.
Классификация систем программного управления.
+
2
Модуль 2. Понятие о числовом программном управлении.
Основные принципы ЧПУ
Общие принципы построения систем ЧПУ.
3
Модуль 3. Общие вопросы программирования и наладки систем ЧПУ.
Подготовка и разработка управляющих программ.
Программирование систем ЧПУ.
+
+
Подготовка управляющих программ.
+
+
Автоматизированная подготовка УП для станков с ЧПУ.
+
+
4 Модуль 4. Принципы организации программно-математического обеспечения ЧПУ.
Реализация основных алгоритмов управления.
Программирование циклов электроавтоматики.
+
5.2.2. Содержание лабораторных работ
Цель лабораторного практикума – приобретение навыков программирования систем ЧПУ
и реализации разработанных управляющих программ на станках с ЧПУ.
6
Лабораторный практикум выполняется по индивидуальным вариантам и бригадами, состоящими из 2-3 студентов. За период обучения (за 8 семестр) студент выполняет 6 лабораторных работ.
Форма
обучения
1
О З
Модуль 2. Понятие о числовом программном управлении.
Лабораторный практикум «Подготовка управляющих программ и программи- + +
рование систем ЧПУ»**
2 Модуль 3. Общие вопросы программирования и наладки систем ЧПУ. Подготовка и разработка управляющих программ.
Лабораторный практикум «Автоматизированная подготовка управляющих про- + +
грамм ЧПУ»**
3 Модуль 4. Принципы организации программно-математического обеспечения ЧПУ.
+ Лабораторный практикум «Программирование циклов электроавтоматики**
*
Для студентов заочной формы обучения имеется возможность выполнить виртуальные лабораторные работы по соответствующим модулям дисциплины.
**
Компьютеризированный лабораторный комплекс.
Содержание лабораторного практикума*
6. Образовательные технологии.
6.1. Для достижения планируемых результатов освоения дисциплины «Системы программного управления автоматизированным технологическим оборудованием» используются следующие образовательные технологии:
6.1.1. Информационно-развивающие технологии.
6.1.2. Развивающие проблемно-ориентированные технологии.
6.1.3. Личностно ориентированные технологии обучения.
ЛабораторПрактические
Методы
Лекция
СРС
ные работы
занятия
Метод IT
+
Работа в команде
+
+
Case-study
+
+
Проблемное обучение
+
+
Контекстное обучение
+
+
+
+
Обучение на основе опыта
+
+
+
+
Индивидуальное обучение
+
+
Междисциплинарное обучение
+
+
+
+
Опережающая самостоятельная работа
+
+
+
6.2. Интерактивные формы обучения (в соответствии с положением П ОмГТУ 75.032012. «Об использовании в образовательном процессе активных и интерактивных форм
проведения учебных занятий»)
Семестр, Применяемые технологии интерактивного обучения
Кол№ модуль
во часов
1 8 семестр Практические занятия. Case – Study
1
Модуль 1 СРС. Опережающая самостоятельная работа
2 8 семестр Лабораторный практикум. Работа в команде.
1
Модуль
Практические занятия. Case – Study
1
2.
СРС. Опережающая самостоятельная работа
7
3
8 семестр
Модуль 3
8 семестр
Модуль 4
Лабораторный практикум. Работа в команде.
Практические занятия. Проблемное обучение
СРС. Выполнение домашнего задания. Опережающая самостоятельная работа
Практические занятия. Проблемное обучение
СРС. Выполнение домашнего задания. Опережающая самостоятельная работа
ИТОГО
1
1
1
1
7
7.
Самостоятельная работа студентов (указываются все виды работ в соответствии с
учебным планом)
Самостоятельная работа направлена на закрепление и углубление полученных теоретических и практических знаний, развитие навыков практической работы. Целью выполнения
домашнего задания является укрепление навыков разработки управляющих программ для систем с ЧПУ.
7.1.
Объем СРС и распределение по видам учебных работ в часах
Вид СРС
1. Работа с лекционным материалом, самостоятельное изучение отдельных тем дисциплины; поиск и обзор литературы и электронных
источников; чтение и изучение учебника и учебных пособий.
2. Подготовка к практическим занятиям
3. Подготовка к лабораторным занятиям, оформление отчетов к лабораторным работам
4. Выполнение домашнего задания
ИТОГО
ИТОГО по дисциплине
Количество часов
Семестр
8
62
18
18
10
108
108
7.4. Домашнее задание
Темы домашних заданий
1. Программирование токарной обработки настанке с ЧПУ
2. Программирование фрезерной обработки на станке с ЧПУ
3. Программирование позиционной системы ЧПУ
8. Методическое обеспечение системы оценки качества освоения программы дисциплины
8.1. Фонды оценочных средств (в соответствии с П ОмГТУ 73.05 «О фонде оценочных
средств по дисциплине»)
Фонд оценочных средств позволяет оценить знания, умения и уровень приобретенных
компетенций.
Фонд оценочных средств по дисциплине «Системы программного управления автоматизированным технологическим оборудованием» включает:
- вопросы к зачету;
- варианты домашнего задания;
- вопросы для допуска к выполнению лабораторных работ;
- вопросы к итоговому заданию по лабораторному практикуму;
- набор вариантов заданий для лабораторных работ;
- тестовый комплекс;
- задания для проведения занятий в интерактивной форме.
Оценка качества освоения программы дисциплины «Системы программного управления
8
автоматизированным технологическим оборудованием» включает текущий контроль успеваемости, промежуточную аттестацию, итоговую аттестацию.
Студентам предоставлена возможность оценивания содержания, организации и качества
учебного процесса.
8.2. Контрольные вопросы по дисциплине
Модуль 1.
1. Основные понятия. Задачи управления технологическим оборудованием.
2. Составные части информации в системах программного управления.
3. Системы циклового программного управления. Особенности систем ЦПУ.
4. Принцип задания программ в системах ЦПУ. Классификация систем ЦПУ.
5. Программируемые контроллеры: структура, принципы и языки программирования.
Модуль 2.
6. Понятие о числовом программном управлении. Основные принципы ЧПУ.
1. Общая характеристика задач программного управления.
2. Классификация систем ЧПУ- системы классов NC, SNC, CNC, HNC и DNC.
3. Архитектурное построение систем ЧПУ.
4. Современный уровень архитектурных решений в области ЧПУ – системы РСNC.
5. Передача информации и системы команд в микропроцессорных УЧПУ.
6. Функциональные возможности микропроцессорных УЧПУ
7. Системы координат станков с ЧПУ.
8. Связь систем координат в станках с ЧПУ..
9. Системы счисления и кодирование информации в системах ЧПУ. Код ISO –7 bit.
10. Структура управляющей программы и формат кадра в СЧПУ
11. Подготовительные и вспомогательные функции в УП СЧПУ.
Модуль 3.
12. Абсолютная и относительная системы программирования перемещений.
13. Программирование линейных перемещений в СЧПУ.
14. Программирование круговых перемещений в СЧПУ.
15. Назначение и общие принцип задания коррекции в УЧПУ.
16. Коррекция на длину инструмента в системах ЧПУ.
17. Коррекция контурной обработки (радиуса инструмента) в СЧПУ.
18. Безэквидистантное программирование. Методы выхода на эквидистанту.
19. Методы повышения языкового уровня управляющих программ УЧПУ.
20. Подготовка УП для позиционных систем ЧПУ. Реализация постоянных циклов.
21. Особенности подготовки управляющих программ для контурных систем ЧПУ.
22. Построение эквидистанты при контурном программировании.
23. Автоматизированная подготовка управляющих программ ЧПУ. Классификация систем
автоматизированной подготовки управляющих программ.
24. Структура и основные блоки САП.
25. Входной язык САП. Элементы входного языка.
26. Описание элементов и задание контура на входном языке.
27. Промежуточный язык CLDATA. Вертикальная структура языка CLDATA.
28. Системы CAD/CAM, CAE.. Подготовка УП на базе CAD/CAM систем.
Модуль 4.
29. Назначение интерполятора. Линейная интерполяция по методу оценочной функции.
30. Принцип круговой интерполяции по методу оценочной функции.
31. Программирование циклов электроавтоматики.
32. Принципы организации программно-математического обеспечения ЧПУ. Реализация
основных алгоритмов управления.
33. Алгоритмы интерполяции и алгоритмы управления приводами подач.
34. Структуризация математического обеспечения ЧПУ.
9
9. Ресурсное обеспечение дисциплины.
9.1. Материально-техническое обеспечение дисциплины
9.1.1. Лаборатории и оборудование
- Компьютерный класс (8-116) Тестовый комплекс (ПК на базе процессора Intel Pentium V
– 11 шт.;- видеопроектор)
- Компьютерный класс (8-718)
- Мультимедийные лекционные аудитории (1-272) – ПК и проектор;
9.1.2.Технические средства обучения и контроля.
- использование ПК и проектора для показа фильмов и презентаций на лекциях, практических занятиях и лабораторных работах (1-272, 8-116, 8-718).
- использование тестовых заданий для текущего контроля знаний студентов, полученных
при самостоятельном изучении лекционного курса и в период промежуточных аттестаций.
9.2. Учебно-методическое и информационное обеспечение
9.2.1. Основная литература
1. Сосонкин В.Л., Мартинов Г.М. Программирование систем числового программного управления: Учеб. пособие.– М.: Логос, 2008. – 342 с. (Гриф)
1. Аристов В.В. Программное управление автоматизированными производственными системами: Конспект лекций – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2009. – 100 с. (ЭБС)
9.2.2. Дополнительная литература
1. Сосонкин В.Л., Мартинов Г.М. Системы числового программного управления: Учеб. пособие.– М.: Логос, 2005. – 296 с. (Гриф)
2. Программирование устройств типа PCNC/Аристов В.В. Методические указания к практическим занятиям и самостоятельной работе – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2009. – 36 с. (ЭБС)
3. Автоматизированное программирование УЧПУ на базе T-Flex CAD\CAM/Аристов В.В.
Методические указания к лабораторным работам – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2010. – 26 с. (ЭБС)
4. Программирование УЧПУ «Маяк-600»/Аристов В.В. Методические указания для практических занятий и самостоятельной работы – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2011. – 36 с.
9.2.3. Периодические издания
1. Проблемы управления и информатики. 1999 - 2011
2. Вычислительные машины и системы: ЭРЖ. 1997 – 2012
3. Омский научный вестник. Сер. Приборы, машины и технологии. 2006 - 2012
4. Автоматизация в промышленности. 2007 – 2012
5. Мехатроника, автоматизация, управление. 2005 – 2012
9.2.4. Информационные ресурсы
1. ЭБС «АРБУЗ»
2.Научная электронная библиотека elibrary.ru
4. Стандарты СНГ и России;
5. Интегрум.
Согласованно:
Библиотека ОмГТУ
______________________________
(штамп КО и подпись зам. директора библиотеки)
10