483

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова»

Интегрированные системы проектирования и управления

Методические указания для самостоятельной работы аспирантов

по направлению подготовки 09.06.01 Информатика и вычислительная техника

направленность программы Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям)

Воронеж 2018

2

УДК 658.5.011.56

Стариков А. В. Интегрированные системы проектирования и управления [Электронный ресурс]: методические указания для самостоятельной работы аспирантов по направлению подготовки 09.06.01 Информатика и вычислительная техника; направленность программы - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям) / А.В. Стариков; М-во образования и науки РФ, ФГБОУ ВО «ВГЛТУ». – Воронеж, 2018. – 9 с.

Печатается по решению редакционно-издательского совета ВГЛТУ

Рецензент: заведующий кафедрой электротехники и автоматики ФГБОУ ВО «Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра I», доктор технических наук, профессор Афоничев Д.Н.

3

Введение

Учебный план подготовки аспирантов по направлению 09.06.01 Информатика и вычислительная техника; направленность программы - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (лесной комплекс) включают изучение дисциплины «Интегрированные системы проектирования и управления» в объёме 72 часов, из которых 36 часов отводится для лекционных занятий, 36 часов для самостоятельной работы студентов. Форма промежуточного контроля освоения дисциплины зачёт.

Рабочая программа дисциплины определяет в качестве основной цели освоение аспирантами современных программно-технических средств проектирования и управления сложными техническими и технологическими объектами.

Для достижения данной цели в ходе изучения дисциплины решаются следующие задачи:

изучение методов, принципов проектирования и моделирования сложных систем управления производствами лесопромышленного комплекса;

уяснение основных понятий интегрированной системы, функций и структуры интегрированных систем управления;

изучение взаимосвязи процессов проектирования технического, математического, методического и организационного обеспечения;

ознакомление с особенностями программно-технических средств для построения моделей интегрированных систем управления, используемых при проектировании автоматизированных систем управления;

изучение механизмов визуализации системы моделирования для прикладного сопровождения ВКР аспиранта по специальности 05.13.06 – «Автоматизация и управление технологическими процессами и произ-

водствами».

В результате освоения дисциплины «Интегрированные системы проектирования и управления» аспиранты должны:

знать методическую сущность процессов проектирования и моделирования сложных систем управления производствами деревообрабатывающей отрасли; принципы построения и моделирования автоматизированных систем управления, методы обработки полученных результатов в информационных системах;

4

проводить схемотехническое проектирование каскадов и узлов интегрированных систем управления; оптимизировать структуру и параметры интегрированных систем управления; применять методы анализа и синтеза, принятия решений, используемые в области разработки и проектирования интегрированных систем управления;

владеть навыками работы в интегрированных системах проектирования и управления.

1 Содержание учебной дисциплины

В соответствии с рабочей программой освоение дисциплины «Интегрированные системы проектирования и управления» предусматривает изучение следующих разделов (тем) и вопросов, входящих в их состав:

Раздел 1. Общие сведения об интегрированных системах проектиро-

вания и управления. Введение. Основные понятия интегрированной системы. Организация программных средств: информационные системы, системы автоматизированного исследования и проектирования, системы управления техническими средствами, диалоговые системы. Стандарты на разработку прикладных программных средств. Документирование, сопровождение и эксплуатация программных средств. Этапы проектирования и жизненный цикл программных продуктов.

Раздел 2. Математическое, информационное, методическое и органи-

зационное обеспечение АСУТП. Математическое, информационное, методическое и организационное обеспечение АСУТП. Особенности математического описания непрерывных, дискретных и дискретно-непрерывных по потокам материалов и энергии процессов. Пакет Simulink для решения задач имитационного и событийного моделирования. Создание S-функции в MATLAB. Динамический обмен данными (Dynamic Data Exchange DDE) как форма коммуникации между приложениями. Набор функций для реализации DDE интерфейса для использования MATLAB в качестве DDE клиента. Применение DDE-связи для управления моделью объекта.

Раздел 3. Программное и техническое обеспечение АСУТП. Коммуни-

кации в промышленных сетях. Распределенный ввод-вывод. Удаленный вводвывод. Связь ПЛК через промышленные сети. Общий обзор SCADA-систем: Factory Link, InTouch, Genesis, RealFlex, Simplicity, Monitor Pro. Функциональ-

ные возможности SCADA-систем. Время окупаемости SCADA-систем. Опера-

5

ционная система реального времени Windows NT и ее технические характеристики. Имеющиеся средства сетевой поддержки. Открытость систем. Разработка собственных программных модулей. Драйверы ввода-вывода. Встраиваемые объекты ActiveX. Встроенные командные языки. Поддерживаемые базы данных. Графические возможности. Эксплуатационные характеристики. Удобство использования. Русификация. Стоимость освоения системы. Стоимость сопровождения или «стоимость владения». Стоимость разработки прикладных систем. Интеграция многоуровневых систем автоматизации. SCADA-система

TRACE MODE 6.

Раздел 4. Автоматизированные системы управления производствами

ипредприятиями. Характеристика деревоперерабатывающего предприятия как объекта управления. Технологические и экономические критерии управления. Характеристика основных функциональных подсистем АСУП. Основные принципы разработки и порядок разработки АСУП. Интеграция систем АСУТП

иАСУП на базе сетевых механизмов взаимодействия программных средств.

Раздел 5. Автоматизация проектирования систем автоматического управления. Принципы автоматизации проектирования систем автоматического управления. Этапы и стадии проектирования. Уровни автоматизации проектирования. Компоненты обеспечения САПР. Общие принципы построения САПР. Способы построения САПР. Этапы жизненного цикла изделия. Автоматизация управления жизненным циклом изделий. CALS-технологии. Комплексные САПР (CAD/CAE/CAM-системы). Использование CASE-средств для создания сложных систем.

3 Учебно-методическое обеспечение дисциплины Основная литература

1. Бойков, В. И. Интегрированные системы проектирования и управления [Электронный ресурс] : учеб. пособие / В.И Бойков, Г.И. Болтунов, О.К. Мансурова. – СПб. : СПбГУ ИТМО, 2010. – ЭБС «Единое окно доступа к образова-

тельным ресурсам». – Режим доступа: http://window.edu.ru/resource/246/73246.

Дополнительная литература

1. 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.

6 2. Грибанов А. А. Интегрированные системы проектирования и управле-

ния [Текст] : учеб. пособие / А. А. Грибанов; ВГЛТА. – Воронеж, 2008. – 144 с.

– Электронная версия в ЭБС ВГЛТУ.

3. Гофман, П. М. Интегрированные системы проектирования и управления. Мониторинг и управление технологическими процессами на базе SCADAсистем [Текст] : утв. ред.-изд. сов. ун-та в качестве монографии / П. М. Гофман; Фед. агентство по образованию, Гос. образоват. учреждение высш. проф. образования «Сиб. гос. технол. ун-т». – Красноярск : СибГТУ, 2005. – 184 с.

Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной

сети «Интернет»

Для освоения дисциплины необходимы следующие ресурсы информационно-телекоммуникационной сети «Интернет»:

1.http://window.edu.ru – портал «Единое окно доступа к образовательным ресурсам».

2.http://www.asutp.ru – сайт «Средства и системы компьютерной автоматизации».

3.http://www.automatization.ru – сайт «Современные технологии промышленной автоматизации».

4.http://195.98.72.241:8080/ – сайт научной библиотеки ВГЛТУ.

4 Темы самостоятельной работы

Аспирантам на самостоятельное изучение выносится ряд тем разделов дисциплины (таблица 1). Преподаватель сообщает аспирантам содержание данных разделов и организует контроль знаний по заявленным темам (таблица 1).

7

5Вопросы промежуточного контроля (зачёта)

1.Основные понятия интегрированной системы.

2.Организация программных средств: информационные системы, системы автоматизированного исследования и проектирования, системы управления техническими средствами, диалоговые системы.

3.Стандарты на разработку прикладных программных средств.

4.Документирование, сопровождение и эксплуатация программных

средств.

5.Этапы проектирования и жизненный цикл программных продуктов.

6.Математическое, информационное, методическое и организационное обеспечение АСУТП.

7.Особенности математического описания непрерывных, дискретных и дискретно-непрерывных по потокам материалов и энергии процессов.

8.Пакет Simulink для решения задач имитационного и событийного моделирования.

9.Создание S-функции в MATLAB.

10.Динамический обмен данными (Dynamic Data Exchange DDE) как форма коммуникации между приложениями.

11.Набор функций для реализации DDE интерфейса для использования MATLAB в качестве DDE клиента.

12.Применение DDE-связи для управления моделью объекта.

13.Коммуникации в промышленных сетях.

14.Распределённый ввод-вывод. Удалённый ввод-вывод.

15.Связь ПЛК через промышленные сети.

16.Общий обзор SCADA-систем: Factory Link, InTouch, Genesis, RealFlex, Simplicity, Monitor Pro.

17.Функциональные возможности SCADA-систем. Время окупаемости

SCADA-систем.

18.Операционная система реального времени Windows NT и ее технические характеристики. Имеющиеся средства сетевой поддержки.

19.Открытость систем. Разработка собственных программных модулей.

20.Драйверы ввода-вывода.

8

21.Встраиваемые объекты ActiveX.

22.Встроенные командные языки.

23.Поддерживаемые базы данных.

24.Графические возможности.

25.Эксплуатационные характеристики. Удобство использования. Русификация. Стоимость освоения системы. Стоимость сопровождения или «стоимость владения». Стоимость разработки прикладных систем.

26.Интеграция многоуровневых систем автоматизации. SCADA-система

TRACE MODE 6.

27.Характеристика деревоперерабатывающего предприятия как объекта управления.

28.Технологические и экономические критерии управления.

29.Характеристика основных функциональных подсистем АСУП.

30.Основные принципы разработки и порядок разработки АСУП.

31.Интеграция систем АСУТП и АСУП на базе сетевых механизмов взаимодействия программных средств.

32.Принципы автоматизации проектирования систем автоматического управления.

33.Этапы и стадии проектирования.

34.Уровни автоматизации проектирования.

35.Компоненты обеспечения САПР.

36.Общие принципы построения САПР. Способы построения САПР.

37.Этапы жизненного цикла изделия.

38.Автоматизация управления жизненным циклом изделий. CALSтехнологии.

39.Комплексные САПР (CAD/CAE/CAM-системы).

40.Использование CASE-средств для создания сложных систем.

9

Стариков Александр Вениаминович

Интегрированные системы проектирования и управления

Методические указания для самостоятельной работы по направлению подготовки аспирантов

09.06.01 Информатика и вычислительная техника направленность программы 05.13.06 Автоматизация и управление технологиче-

скими процессами и производствами (по отраслям)

Редактор С.Ю. Крохотина

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