
- •1. Современное состояние и тенденции развития в области проектирования и разработки программно-аппаратных комплексов
- •3. Задачи, функции и классификация программно-аппаратных комплексов
- •4. Основные принципы создания программно-аппаратных комплексов
- •5. Системно-ориентированный подход к проектированию и разработке программно-аппаратных комплексов. Основные определения и принципы системного подхода
- •6. Блочно-иерархический подход к созданию сложных программно-аппаратных комплексов, преимущества и недостатки подхода.
- •7. Датчики программно-аппаратных комплексов, их классификация. Энкодеры и интеллектуальные датчики, примеры их использования.
- •8. Исполнительные устройства программно-аппаратных комплексов. Место исполнительных устройств в системе управления.
- •9. Архитектура программного и аппаратного обеспечения. Основные понятия и определения. Архитектура по составу и сложности команд cisc, risc и vliw. Их преимущества и недостатки.
- •10. Архитектура системы команд как интерфейс между программным и аппаратным обеспечением. Классификация архитектур системы команд.
- •11. Архитектура системы команд по месту хранения операндов. Аккумуляторные, регистровые, и стековые архитектуры, примеры их использования в программно-аппаратных комплексах.
- •13. Операционные системы реального времени, используемые в программно-аппаратных комплексах, их особенности, преимущества и недостатки.
- •15. Информационные и информационно-управляющие системы. Понятие устойчивости системы. Пид регуляторы, порядок их настройки.
- •16. Вычислительная система программно-аппаратных комплексов, основные понятия и определения. Особенности программируемых систем и систем на «жесткой логике».
- •17. Аналого-цифровое и цифро-аналоговое преобразование сигналов в программно-аппаратных комплексах, их назначение, основные свойства.
- •18. Базовые принципы организации вычислительных систем программно-аппаратных комплексов. Классическая и шинная структура связей, достоинства и недостатки.
- •19. Организация процессов выборки и исполнения команд в вычислительных системах программно-аппаратных комплексов. Гарвардская архитектура, особенности и преимущества архитектуры.
- •20. Микропроцессоры программно-аппаратных комплексов и их классификация по функциональному признаку. Вычислительный конвейер, блок предсказания переходов, их преимущества и недостатки.
- •21. Микроконтроллеры и микропроцессоры семейства arm и Cortex, их принципиальные отличия и примеры использования в программно-аппаратных комплексах.
- •22. Промышленные контроллеры, их базовые компоненты и классификация. Типовые структуры промышленных контроллеров.
- •24. Программируемые логические контроллеры, обобщённая их структурная схема. Рабочий цикл программируемых логических контроллеров. Человеко-машинный интерфейс.
- •25. Программирование программируемых логических контроллеров. Особенности языков программирования стандарта мэк 61131-3.
- •26. Среды программирования для программируемых логических контроллеров. Показатели систем программирования, основанных на мэк 61131-3.
- •27. Графические и текстовые языки программирования программируемых логических контроллеров, их преимущества и недостатки.
- •29. Интерфейсы uart, i2c, spi. Сопряжение микроконтроллера с периферийными устройствами с использованием этих интерфейсов.
- •31. Протоколы Modbus, Profibus, hart их особенности, схема подключения, сравнительная оценка.
- •32. Понятия аналоговые и цифровые сигналы, модуляция. Беспроводные технологии, используемые в программно-аппаратных комплексах, их классификация и особенности.
- •33*. Программно-аппаратные комплексы распределённой обработки данных и управления. Их особенности, преимущества и недостатки.
- •34. Диспетчерское управление и сбор данных. Scada система, основные функции и структурные компоненты.
- •35. Аппаратные и программные средства scada систем. Удалённые терминалы, каналы связи и Диспетчерские пункты управления. Основные возможности современных scada пакетов.
- •36. Семейство программных технологий, предоставляющих единый интерфейс для управления объектами автоматизации и технологическими процессами. Стандарты opc.
- •37. Основные требования к scada системам. Особенности scada систем как процесса управления. Программные технологии opc и tsn.
- •38. Программно-аппаратные комплексы с элементами облачных технологий. Основы клиент-серверных технологий. Система управления базами данных на примере MySql.
- •39. Средства создания программ. Текстовый редактор, программа-компилятор и библиотеки стандартных функций.
- •40. Инструментальные средства разработки программно-аппаратных комплексов. Система программирования. Компоненты системы программирования.
- •41. Средства программирования, отладки и тестирования. Интегрированные среды разработки программного обеспечения для микроконтроллеров программно-аппаратных комплексов.
- •42. Интегрированные среды разработки Keil uVision, stm32CubeMx, stm32CubeIde для микроконтроллеров stm32 и их особенности.
- •43. Интегрированная среда разработки Keil uVision. Назначение, основные компоненты среды и стандартная библиотека периферийных устройств.
- •44. Основные возможности современных интегрированных сред для микроконтроллеров. Отличительные особенности интегрированных сред Keil uVision и stm32Cube ide
- •45. Особенности программирования микроконтроллеров в интегрированной среде Arduino ide
- •46. Модельно-ориентированное проектирование программно-аппаратных комплексов. Система автоматизированного проектирования Proteus, ее особенности и недостатки.
- •47. Надежность программно-аппаратных комплексов. Основные понятия и показатели надежности программно-аппаратных комплексов.
- •48. Особенности программного обеспечения как объекта надежности. Ошибки программного обеспечения. Принципы проектирования надёжного программного обеспечения программно-аппаратных комплексов.
- •49. Факторы, влияющие на надёжность программно-аппаратных комплексов. Процесс проверки программной системы на надёжность.
- •50. Требования к безопасности, надежности и качеству программного и аппаратного обеспечения программно-аппаратных комплексов.
33*. Программно-аппаратные комплексы распределённой обработки данных и управления. Их особенности, преимущества и недостатки.
*- Ответ взят с интернета, в лекциях не нашли
Особенности:
- Распределенная архитектура: вместо централизованного управления, задачи распределены между множеством взаимосвязанных устройств и контроллеров.
- Иерархическая структура: многоуровневая организация, где данные обрабатываются на разных уровнях - от локальных устройств до центральных систем управления.
- Использование промышленных сетей: для взаимодействия между устройствами применяются промышленные протоколы (Modbus, Profinet, EtherCAT и др.).
- Интеграция с информационными системами
Преимущества:
- Масштабируемость и гибкость:
- Повышенная надежность:
- Улучшенная производительность:
Недостатки:
- Сложность разработки и настройки:
- Безопасность: распределённая архитектура увеличивает количество точек доступа и повышает риски кибератак.
- Зависимость от сетевой инфраструктуры: отказ или перегрузка сети может привести к нарушению работы всей системы.
34. Диспетчерское управление и сбор данных. Scada система, основные функции и структурные компоненты.
SCADA (Supervisory control and data acquision – диспетчерское управление и сбор данных)
!!! SCADA система не будет работать без OPC сервера, т.к. он служит «посредником» между SCADA и микроконтроллерами.
Основные структурные компоненты SCADA системы:
1. RTU (Remote Terminal Unit) – удаленный терминал, осуществляющий обработку задачи (управление) в режиме реального времени;
2. CS (Communication System) – коммуникационная система (каналы связи), необходима для передачи данных с удаленных точек (объектов, терминалов) на центральный интерфейс оператора- диспетчера и передачи сигналов управления на RTU;
3. MTU (Master Terminal Unit) – диспетчерский пункт управления (главный терминал); осуществляет обработку данных и управление высокого уровня, как правило, в режиме мягкого реального времени.
Основные функции SCADA-системы:
- сбор данных о контролируемом процессе;
- управление технологическим процессом, реализуемое ответственными лицами на основе собранных данных и правил (критериев), выполнение которых обеспечивает наибольшую эффективность технологического процесса.
35. Аппаратные и программные средства scada систем. Удалённые терминалы, каналы связи и Диспетчерские пункты управления. Основные возможности современных scada пакетов.
Аппаратные и программные средства SCADA систем:
1. RTU (Remote Terminal Unit) – удаленный терминал, осуществляющий обработку задачи (управление) в режиме реального времени;
2. CS (Communication System) – коммуникационная система (каналы связи), необходима для передачи данных с удаленных точек (объектов, терминалов) на центральный интерфейс оператора- диспетчера и передачи сигналов управления на RTU;
3. MTU (Master Terminal Unit) – диспетчерский пункт управления (главный терминал); осуществляет обработку данных и управление высокого уровня, как правило, в режиме мягкого реального времени.
Современные SCADA пакеты:
В России сегодня наиболее популярны следующие зарубежные SCADA-пакеты: In Touch (США), iFIX (США);
Отечественные SCADA-пакеты: TRACE MODE (Москва), СКАТ (Тверь)
Основные возможности современных SCADA пакетов:
· Прием информации о контролируемых технологических параметрах от контроллеров нижних уровней и датчиков
· Сохранение принятой информации в архивах
· Обработка принятой информации
· Графическое представление хода технологического процесса, а также принятой и архивной информации в удобной для восприятия форме
· Формирование сводок и других отчетных документов на основе архивной информации
· Обмен информацией с автоматизированной системой управления предприятием