442

2

УДК 62-192:52

Программное обеспечение систем управления: Методические указания

для самостоятельной работы студентов по направлению подготовки 15.03.04 –

«Автоматизация технологических процессов и производств» для очной формы

обучения / А.А. Грибанов; М-во образования и науки РФ, ФГБОУ ВО

«ВГЛТУ». – Воронеж, 2016. – 8 с.

Печатается по решению редакционно-издательского совета ВГЛТУ

Рецензент: д.т.н., профессор, зав. кафедрой электротехники и автоматики ФГБОУ ВО «Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра I» Афоничев Д.Н.

3

1. Введение

Учебным планом по направлению подготовки бакалавра 15.03.04 – «Автоматизация технологических процессов и производств» предусмотрено изучение курса «Программное обеспечение систем управления».

В результате освоения дисциплины студент должен:

–знать: структуру операционных систем, алгоритмы планирования задач, механизмы межзадачного взаимодействия, инструментальное программное обеспечение для разработки систем технологического мониторинга, принципы построения распределенных систем автоматизации, языки технологического программирования;

–уметь: разрабатывать программное обеспечение узлов распределенной АСУ ТП и рабочих мест операторов с использованием специализированного инструментального обеспечения из состава SCADA-систем;

–владеть: SCADA-системой TRACE MODE при проектировании программного обеспечения АСУ ТП.

2.Общие указания

Методические указания предназначены для бакалавров 3-го курса (6-й семестр) очного обучения. Объем дисциплины и виды учебной работы по семестрам приведены в табл. 1.

Таблица 1 – Объем дисциплины и виды учебной работы

4

Цель лекций – дать основные направления по наиболее сложным разделам дисциплины, а также изложить материал по новейшим достижениям, не получившим достаточного освящения в учебной литературе.

Обзорный характер лекций не дает основание рекомендовать их в качестве единственного источника при подготовке к зачету.

Лабораторные занятия посвящены изучению SCADA-системы TRACE

MODE 6.

3. Содержание разделов дисциплины Раздел 1. ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ В АСУ ТП

Операционные системы (ОС) реального времени. Понятие реального времени. Основные характеристики операционных систем реального времени (ОС РВ). Методы синхронизации задач и разделения ресурсов. Особенности и технические характеристики наиболее распространенных операционных систем реального времени. Операционные системы верхнего уровня автоматизированных систем. Специализированные сетевые ОС. Офисные операционные системы. Особенности распространенных ОС верхнего уровня автоматизации.

Раздел 2. ТЕХНОЛОГИИ ОБМЕНА ДАННЫМИ В АСУ ТП

Механизм динамического обмена данными (DDE). Технология компоновки и встраивания объектов (OLE). Стандарт взаимодействия между программными компонентами систем сбора данных и управления (OPC).

Раздел 3. SCADA-СИСТЕМЫ

SCADA-системы. Назначение. Структура. Основные функции. Общие сведения о системе TRACE MODE. Структура проекта. Каналы прохождения информации в системе TRACE MODE. Типы каналов. Значения на каналах и процедуры их обработки. Связь с реальными каналами ввода - вывода информации. Организация обработки данных и управление. Первичная обработка данных. Выполнение расчетных и логических задач. Математические модели. Реализация законов управления. Инженерная психология и разработка графического интерфейса оператора. Структура Монитора реального времени (МРВ) и особенности запуска в реальном времени. Приоритеты выполнения задач. Временные характеристики системы и ее настройка. Контроль текущего состояния и ошибок при работе операторских станций. Автосохранение параметров при перезапуске. Защита операторских

5

станций от несанкционированного доступа. Обмен данными с приложениями WINDOWS. Механизм DDE. Информационный обмен с базами данных предприятия через механизм ODBC. Динамический обмен данными между МРВ и электронной таблицей Excel. Архивирование и документирование. Система архивов TRACE MODE. Работа с локальными архивами технологической информации. Глобальный архив проекта. Создание отчетов. Просмотр архивных данных. Экспорт данных из архивов TRACE MODE в приложения WINDOWS. Связь с аппаратурой ввода-вывода. Использование встроенных протоколов. Настройка последовательных портов. Обмен данными с элементами устройств связи с объектом (УСО) и контроллерами (встроенные возможности). Расширение возможностей система. Разработка драйверов оборудования нижнего уровня АСУ ТП.

Раздел 4. СОЗДАНИЕ РАСПРЕДЕЛЕННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ

Создание распределенных систем управления. Реализация различных режимов сетевого обмена данными между узлами проекта (файловый, «точкаточка», «один ко многим»). Настройка сетевого обмена. Использование последовательного интерфейса для создания распределенных систем управления.

Раздел 5. СРЕДСТВА АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОГРАММИРОВАНИЯ МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ КОНТРОЛЛЕРОВ

Средства автоматизации программирования микропроцессорных контроллеров. Программирование на языках по стандарту МЭК 1131.

4. Лабораторные занятия

Перечень лабораторных работ по курсу для студентов очного обучения представлен в табл.2.

Таблица 2 – Перечень лабораторных работ

Часть материала курса вынесена на самостоятельное изучение бакалавров. Темы этой работы представлены в табл.3.

Таблица 3 – Перечень вопросов, выносимых на самостоятельное изучение

Контроль самостоятельной работы бакалавров осуществляется преподавателем. Контроль качества освоения дисциплины проводится посредством текущего контроля успеваемости и промежуточной аттестации обучающихся. Результаты контроля отражаются в баллах модульно-рейтинговой системы оценки знаний бакалавра.

После прослушивания курса лекций, выполнения лабораторных работ бакалавр допускается к сдаче экзамена. Контрольные вопросы к экзамену для бакалавров очного обучения приведены ниже.

6.Контрольные вопросы

1.Понятие операционной системы (ОС). Задачи и примеры ОС.

2.Компоненты операционных систем.

3.Свойства операционных систем.

4.Основные сведения о SCADA-системах.

7

5.Компоненты систем контроля, управления и их назначение на примере двухуровневой модели.

6.Стоимостные, эксплуатационные и технические характеристики SCADAсистем.

7.Архитектура SCADA-системы TRACE MODE.

8.Исполнительная система TRACE MODE: Глобальный регистратор, сервер документирования, консоль тревог, Web-активатор, GSMактиватор.

9.Основные понятия SCADA-системы TRACE MODE. Каналы.

10.Процедуры SCADA-системы TRACE MODE.

11.Графический интерфейс SCADA-системы TRACE MODE.

12.Язык программирования Техно ST. Структура программы и операторов. 13.Определение переменных и констант в Техно ST. Типы переменных,

операторы сравнения и присваивания, арифметические операторы. 14.Операторы Техно ST return и case, примеры их использования. 15.Оператор Техно ST while. Пример использования.

16.Операторы Техно ST repeat. Пример использования.

17.Операторы Техно ST for. Пример использования.

18.Определение функции в языке Техно ST. Пример демонстрации особенностей использования функции.

19.Определение функции-блока в языке Техно ST. Пример демонстрации особенностей использования функции-блока.

20.Массивы в Техно ST.

21.Язык программирования FBD. Понятие функционального блока.

22.Редактор FBD-диаграмм.

23.FBD-блоки разделов логические, побитовые. Примеры использования. 24.FBD-блоки раздела арифметические. Примеры использования. 25.FBD-блоки раздела Регулирование: звено PID, модель объекта. 26.FBD-блоки раздела Регулирование: адаптивное регулирование, блок

CALC.

27.Язык программирования Техно LD. Понятие функционального блока. 28.Описание LD-блоков разделов контакты, катушки.

Библиографический список

Основная литература

1. Бойков, В. И. Интегрированные системы проектирования и управления [Электронный ресурс] : учебное пособие / В.И Бойков, Г.И. Болтунов, О.К. Мансурова. - СПб.: СПбГУ ИТМО, 2010 // ЭБС Единое окно доступа к образовательным ресурсам. – Режим доступа: http://window.edu.ru/resource/246/73246.

8

Дополнительная литература

2. Иванова, Г. С. Объектно-ориентированное программирование [Текст] : доп. М-вом образования Рос. Федерации в качестве учеб. для студентов высш. учеб. заведений / Г. С. Иванова, Т. Н. Ничушкина, Е. К. Пугачев; под ред. Г. С. Ивановой. – Изд. 3-е, стер. – М. : МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2007. – 368 с.

3.Грибанов, А. А. Интегрированные системы проектирования и управления [Текст] : учеб. пособие / А. А. Грибанов; ВГЛТУ. - Воронеж, 2008. – 144 с. – ЭБС ВГЛТУ.

4.Грибанов, А. А. Программное обеспечение систем управления [Электронный ресурс] : методические указания к лабораторным работам для студентов по направлению подготовки 15.03.04 - Автоматизация технологических процессов и производств / А. А. Грибанов, системы автоматического управления; А. А. Грибанов; ВГЛТУ. - Воронеж, 2016. – 77 с.

–ЭБС ВГЛТУ.

Грибанов Андрей Анатольевич

9

Программное обеспечение систем управления

Методические указания для самостоятельной работы по направлению

подготовки бакалавра 15.03.04 – «Автоматизация технологических процессов и

производств» для очной формы обучения

Редактор С.Ю. Крохотина

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова»