Рабочая программа дисциплины Интегрированные системы проектирования и управления

Составить программные модули выполнения алгоритмов: «Проверка на достоверность» с выводом на экран графиков сигналов, моментов нарушений и их типов; «Скользящее среднее» с вычислением дисперсий сглаженных и несглаженных сигналов, значение коэффициента ослабления η получить у преподавателя. «Экспоненциальное сглаживание» с вычислением дисперсий сглаженных и несглаженных сигналов, значение коэффициента ослабления η получить у преподавателя. Работа на ПК Имитировать сигналы датчика, предназначенного для измерения технологической переменной с постоянным математическим ожиданием. С этой целью необходимо с помощью стандартной программы выработки псевдослучайных чисел, имеющих нормальное распределение, выработать массив отсчетов датчика размерностью F, равной, например 500. Математическое ожидание принять равным номеру студенческой группы, дисперсию шума измерений – равной собственному порядковому номеру в списочном составе группы. Если собственный порядковый номер больше номера группы, то его следует для задания дисперсии шума измерений уменьшить на порядок. Амплитуда импульсной помехи, имитирующей случайным образом появляющийся в канале измерения сигнал короткого замыкания или обрыв, может быть по модулю больше или равна математическому ожиданию. Выполнить программу «Проверка на достоверность». Программа, как отмечалось ранее, при обнаружении помехи должна переходить на более мелкий шаг, заменять испорченные сигналы последними достоверными и продолжать работу с первоначальным шагом. В результате работы этого программного модуля импульсные помехи должны быть устранены. На экран должны быть выведены графики сигналов до и после работы программы, а также указано время нарушения работы канала измерений и тип этого нарушения. Выполнить программы «Скользящее среднее» и «Экспоненциальное сглаживание» для заданных значений коэффициента ослабления помех η. Сравнить по коэффициенту η результаты моделирования с расчетными данными таблицы. В качестве входного сигнала использовать выходной сигнал, полученный после работы модуля «Проверка на достоверность». Сделать выводы по расчетным и экспериментальным данным. Содержание отчета по домашней работе №2 Цель работы и основные алгоритмы, подлежащие исследованию. Вывод формул и теоретические расчеты. Тексты программ. Результаты моделирования на ПК. Оценка полученных результатов (выводы). Контрольные вопросы Перечень и назначение алгоритмов первичной обработки информации. Цель проверки сигналов на достоверность. Процедура проверки на достоверность. В чем отличие проверки на достоверность сигналов с “постоянным” математическим ожиданием и изменяющимся во времени. Как выполняется имитация сигналов датчика и канала измерения? Как вычислить дисперсию случайного сигнала? Как будут выглядеть массивы входных и выходных сигналов после работы программы «Проверка на достоверность»? Назначение алгоритмов сглаживания. Чем отличаются алгоритмы скользящего окна и экспоненциального сглаживания? Как оценить быстродействие (готовность) алгоритмов сглаживания? Сравнительная характеристика 2-х алгоритмов сглаживания по быстродействию и по объему памяти. Что собой представляет коэффициент ослабления помех? Как он вычисляется? Как вычисляются параметры сглаживания для обоих алгоритмов сглаживания? Как получить оценку времени готовности алгоритма экспоненциального сглаживания выдать 1-е сглаженное значение? Домашнее задание 3 Разработка технической структуры цифровой локальной системы управления. Выбор комплекса технических средств Выбрать комплекс технических средств и сформировать техническую структуру цифровой локальной системы управления (вариант соответствует порядковому номеру списочного состава группы). Исходные данные. Описание объекта управления и его параметры, представленные в таблице 2 домашнего задания ДЗ 1; Выбрать параметры регулятора и значения ; диапазон регулирования ; требуемая точность. и необходимо взять из описания объекта управления (см. табл.2 домашнего задания ДЗ 1). Исходные данные свести в таблицу: Таблица исходных данных в соответствии с вариантом №___ , с , с , с , с Методика выполнения ДЗ №3 Выбрать датчики, необходимые для управления в нормальном режиме работы и контроля по предаварийным ситуациям [2-4]. Рассчитать требуемую разрядность АЦП и ЦАП [лекции 2010г.]. Рассчитать погрешность на входе микроконтроллера [лекции 2010г.].]. Оценить допустимую точность вычисления управляющего воздействия, принимая , равным 0.3 [лекции 2010г.].]. Задавая дополнительное число разрядов АЛУ микроконтроллера , рассчитать погрешность округления на шаге [лекции 2010г.].]. Оценить величину трансформированной погрешности при вычислении кода управления на шаге , положив коэффициент ослабления помех , равным 1 [лекции 2010г.].]. Оценить погрешность метода на шаге [лекции 2010г.].]. Сравнить погрешность вычисления кода управления с допустимой, полученной в п.4. При нарушении условия u ≤ σuдоп (1) определить, какая из погрешностей оказывает наибольшее влияние на результат вычисления: - погрешность округления: для её уменьшения необходимо увеличить значение так, чтобы результат был кратен байту, - погрешность трансформированная: для её уменьшения следует ввести значение коэффициента ослабления таким, чтобы условие (1) выполнялось, - погрешность метода. Если вычисление интеграла было выполнено по формуле прямоугольников, а для определения производной использовалось одно слагаемое ряда то для уменьшения этой погрешности необходимо, прежде всего, если позволяет быстродействие, уменьшить шаг , затем при необходимости перейти к более точным формулам вычисления интеграла и производной. Примечание. В любом случае следует перепроверить выполнение условия (1). По результатам расчетов выбрать модули ввода, вывода и микроконтроллер. Составить структурную схему комплекса технических средств для управления и контроля заданным объектом. Проверить выбранные технические средства по быстродействию, т.е. по обеспечению условия . (2) В условие (2) введены следующие компоненты: - время вычислений в микроконтроллере, для заданных алгоритмов оно пренебрежимо мало, - время преобразований аналоговых сигналов в цифровой код, - время, затрачиваемое аппаратурой передачи данных на передачу информации от объекта управления к контроллеру и обратно. Содержание отчета по ДЗ 3 Постановка задачи. Критерий выбора КТС. Формулы и расчеты основных параметров КТС и погрешностей вычислений. Перечень выбранных КТС с их техническими характеристиками. Структурная схема управляющего устройства. Выводы и замечания. Контрольные вопросы Какова техническая структура управляющего устройства? Каковы критерии выбора комплекса технических средств (КТС) должны быть заложены при проектировании АСУТП? Как выбрать датчик? Какие исходные данные должны учитываться при его выборе? Как рассчитать величину разрядности модуля ввода/вывода? Назовите погрешности, возникающие при вычислениях в контроллере? Как оценить каждую из них? Какова должна быть разрядность контроллера? Как проверить обеспечение требуемого быстродействия разработанным управляющим устройством? 7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины (модуля) а) основная литература: 1. Схиртладзе А.Г. Интегрированные системы проектирования и управления: учебник для студ. высш. учеб. заведений / А.Г. Схиртладзе, Т.Я. Лазарева, Ю.Ф. Мартемьянов. – М.: Издательский центр «Академия», 2010. – 352 с. 2. Пьявченко Т.А. Практикум по автоматизированным информационно-управляющим комплексам и системам. Учебное пособие. – Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ, 2009. – 88 с. 3. Пьявченко Т.А. Проектирование АСУТП в SCADA-системе TRACE MODE. Учебное пособие. – Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ, 2007. –262 с. 4. Пьявченко Т.А., Финаев В.И. Автоматизированные информационно-управляющие системы: Учебное пособие. – Таганрог: ТРТУ, 2006. 268с. б) дополнительная литература: 5. Пьявченко Т.А. Автоматизированные системы управления технологическими процессами и техническими объектами: Учебное пособие. Таганрог; ТРТУ.1997. 128с. 6. Плетнев Г.П. Автоматизированные системы управления объектами тепловых электростанций: Учебник для вузов. – М.: Изд-во МЭИ, 1981; 2-е изд., перераб. и доп. 1995. 352 с. 7. Деменков Н.П. SCADA-системы как инструмент проектирования АСУ ТП. Учебное пособие. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2001г. 326 с. 8. Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. Ежемесячный научно-технический и производственный журнал. 9. Приборостроение и средства автоматизации. Энциклопедический справочник. Ежемесячный журнал. 10. Современные технологии автоматизации. Ежеквартальный журнал. в) программное обеспечение и Интернет-ресурсы 1. Пьявченко Т.А. Проектирование АСУТП на базе SCADA системы TRACE MODE на учебном тренажерном стенде. http://sau.favt.tsure/ru/forstudent/library 2. Исполнительная SoftLogic система MasterSCADA для программирования контроллеров. http://www.masterscada.ru, http://www.insat.ru 3. TRACE MODE 6 SOFTLOGIC: программирование контроллеров. http://www.adastra.ru. 4. Научно-исследовательская лаборатория автоматизации производства (НИЛ АП). г. Таганрог. http://www.rlda.ru. Вопросы для контроля самостоятельной работы, обучающегося по отдельным разделам дисциплины “Интегрированные системы проектирования и управления”. Контрольные вопросы по идентификации объекта управления Какие методы идентификации по разгонной характеристике Вам известны? Их краткая характеристика. В чем отличие ОУ1 и ОУ2 от ОУ3? Какова размерность параметров моделей объектов управления. Какие модули промышленной автоматики применяются в учебном лабораторном стенде? Каковы их назначение и характеристики? Какова мощность используемых нагревателей? Назначение OPC-сервера, процедуры его создания. Назначение программной системы NLopc. Как открыть её главное окно? Как создать образы устройств, подключенных к COM порту? Назначение конструктора пространства имен. Разновидности тегов и процедуры их создания. Особенности создания тренда и его характеристик. Организация кнопки «Пуск». Как осуществить автопостроение каналов АРМ? Как представить каналы «Температура» и «Пуск» в виде «источник/приемник»? Как выполнить привязку тегов проекта к тегам устройства ввода-вывода в программе NLорс? Пьявченко Т.А. Практикум по автоматизированным информационно-управляющим комплексам и системам: Учебное пособие. – Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ, 2009. – 88 с. Контрольные вопросы к разработке проекта АСУ процесса нагрева на базе учебного стенда Объясните переход от аналогового алгоритма ПИД-регулятора к дискретному. Охарактеризуйте процедуру создания экрана «от шаблона». Как для «АРМ диспетчера» назначаются необходимые аргументы, задаются их имена, тип данных, значения по умолчанию, привязки, флаги? Каким аргументам назначается тип IN, а каким OUT или IN\OUT? Как на экране разместить ГЭ «Тренд» и задать кривым цвет, толщину линий, интервалы выводимых значений? Назначение широтно-импульсного модулятора. Каковы особенности создания компонентов источников/приемников для обмена по протоколу OPC? Как выполняются привязки аппаратных средств ввода/вывода к каналам? Как осуществляется назначение передачи информации между каналами? Чем отличаются обозначения канала, к которому привязывается какой-либо канал от канала, с которого осуществляется привязка? Почему созданная АСУТП может быть отнесена к 2-уровневой? Пьявченко Т.А. Расчет параметров ПИД-закона управления для объектов с транспортным запаздыванием. Известия ТРТУ. Тематический выпуск//Материалы Всероссийской научно-технической конференции с международным участием “Компьютерные и информационные технологии в науке, инженерии и управлении”. – Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2006, №5(60). – C. 83 – 88. Контрольные вопросы к разработке проекта АСУ процесса нагрева на базе персонального компьютера и scada-системы trace mode Назначение OPC-сервера, процедуры его создания. Назначение программной системы NLopc. Как открыть её главное окно? Назначение сервера NLopc. Как создать образы устройств, подключенных к COM порту? Назначение конструктора пространства имен. Разновидности тегов и процедуры их создания. Какие компоненты входят в древовидную структуру проекта в SCADA-системе Trace Mode? Их назначение. Как создается экран по принципу «от шаблона»? Особенности создания тренда и его характеристик: цвет линий, название, диапазон изменения параметров. Какой компонент из структуры проекта в SCADA-системе следует вызвать для создания АРМ? Как осуществить автопостроение каналов АРМ? Создание статических и динамических форм отображения для ввода задания и параметров регулятора. Как представить каналы «Температура» и «Управление» в виде «источник/приемник»? Как выполнить привязку тегов проекта к тегам устройства ввода-вывода в программе NLорс? Как организовать взаимодействие компонентов проекта в SCADA-системе? Как создать шаблон FBD–программы? Как проверить правильность созданной FBD–программы? http://www.adastra.ru. Пьявченко Т.А. Практикум по автоматизированным информационно-управляющим комплексам и системам. Учебное пособие. – Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ, 2009. – 88 с. Контрольные вопросы по организации архивирования и отчета тревог, по созданию мнемосхемы проекта АСУТП в scada-системе TRACE MODE 6 Как задаются параметры архивов? Как формируются сообщения в отчет тревог? Как указываются направления посылки сообщения? Назначение редактора представления данных. Его основные компоненты. Как задать настройки узла АРМ? Для чего служат панели статических и динамических элементов? Как установить реальное время и дату? Как задаются привязки и атрибуты при отображении на мнемосхеме отдельных элементов технологического процесса? Какую функцию выполняют дополнительно созданные FBD-программы? Как организовать непрерывное регулирование температуры? Какие атрибуты должны быть у кнопок параметров регулятора и объекта, чтобы оператор мог изменять их значения с клавиатуры? Как создать тренд графиков изменения технологических переменных? Как поместить на экран отчет тревог и просмотреть его в реальном времени? Как осуществить связь между ПК, на которых установлены узлы MicroRTM и RTM? Можно ли создать графику в узле MicroRTM? 8. Материально-техническое обеспечение дисциплины (модуля) Для чтения лекций используется мультимедийное оборудование. Практические занятия проходят в лаборатории с установленными пятью реальными объектами (ОУ) для управления процессом нагрева с одновременным контролем влажности. Параметры ОУ могут изменяться внесением дополнительных предметов и влажной губки в замкнутый объем. В качестве датчиков, модулей ввода/вывода, преобразователя интерфейсов используется аппаратура, разработанная в НИЛ АП. http://www.rlda.ru Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций и ПрООП ВПО по направлению подготовки 230100.62 «Информатика и вычислительная техника» по профилю «Автоматизированные информационно-управляющие системы и комплексы». Автор К.т.н., доцент, профессор кафедры САУ _____________ Т.А. Пьявченко Зав. кафедрой САУ _____________________ В.И. Финаев Программа одобрена на заседании УМК ФАВТ от 20.01.2011 года, протокол № 1.

Похожие:

	Рабочая программа учебной дисциплины «интегрированные системы технической... Задачи дисциплины освоение методов проектирования и исследования интегрированных систем управления и проектирования; сформировать...		Рабочая программа дисциплины Интегрированные системы проектирования и управления Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования
	«Учебно-методический комплекс дисциплины «Интегрированные системы проектирования и управления»		Программа учебной дисциплины «интегрированные системы проектирования и управления» Автоматизация технологических процессов и производств в металлургической промышленности
	Рабочая программа учебной дисциплины Интегрированные системы управления... Рабочая программа по дисциплине "Интегрированные системы управления" включена в учебный план для специальности 230105 в цикл "Специальные...		А. И. Ермаченко исследование систем управления учебное пособие Многофункциональные интегрированные системы процессно-ориентированного управления для организаций
	Программа дисциплины "Теория автоматического управления" Цели и задачи дисциплины: Дисциплина обеспечивает теоретическими знаниями в области проектирования систем управления		Рабочая программа учебной дисциплины «основы автоматизированного проектирования» Профиль подготовки: Компьютерные технологии управления в робототехнике и мехатронике
	Программа одобрена на заседании каф. «Системы автоматизированного проектирования» Для студентов специальностей 22. 03. 00 Системы автоматизированного проектирования, 35. 15. 00 Математическое обеспечение и		Рабочая программа дисциплины Электроэнергетические системы и сети Целью изучения дисциплины является получение необходимых зна‐ ний в области проектирования электроэнергетических систем и сетей и...
	Рабочая программа составлена на основе фгос впо и учебного плана... Изучаются основные стандарты и методология проектирования, построения профилей открытых информационных систем (ИС), методология управления...		Программа дисциплины Системный анализ в области ит для направления... Современное определение ит. Организационно-технические системы. Подсистемы – участники управления предприятием. Общая схема управления....
	Правительство Российской Федерации Федеральное государственное автономное... Программа предназначена для преподавателей, ведущих данную дисциплину, и студентов направления 230100. 62 «Информатика и вычислительная...		Методические рекомендации дисциплины в. 1 Информационные системы... Целями и задачами освоения дисциплины (модуля) в. 1 Информационные системы управления производственной компанией являются
	Рабочая программа дисциплины «Архитектура ЭВМ и вычислительных систем»... «Автоматизированные системы обработки информации и управления» (по отраслям) и 230105 «Программное обеспечение вычислительной техники...		Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... В основу настоящей программы положены следующие дисциплины: теория управления, автоматизированные системы управления, исследование...