Багаторівневі системи керування технологічними процесами
Спеціальність: Автоматизація та комп'ютерно-інтегровані технології
Код дисципліни: 6.174.00.O.041
Кількість кредитів: 4.50
Кафедра: Автоматизація та комп'ютерно-інтегровані технології
Лектор: д.т.н., професор, Матіко Федір Дмитрович
Семестр: 8 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: Вивчення навчальної дисципліни передбачає формування у здобувачів освіти компетентностей:
Загальні компетентності:
ЗК1 Здатність застосовувати знання у практичних ситуаціях;
ЗК 10. Здатність зберігати та примножувати моральні, культурні, наукові цінності і досягнення суспільства на основі розуміння історії та закономірностей розвитку предметної області, її місця у загальній системі знань про природу і суспільство та у розвитку суспільства, техніки і технологій.
Фахові компетентності:
ФК3. Здатність виконувати аналіз об’єктів автоматизації на основі знань про процеси, що в них відбуваються та застосовувати методи теорії автоматичного керування для дослідження, аналізу та синтезу систем автоматичного керування.
ФК5. Здатність обґрунтовувати вибір технічних засобів автоматизації на основі розуміння принципів їх роботи, аналізу їх властивостей, призначення і технічних характеристик з урахуванням вимог до системи автоматизації і експлуатаційних умов; налагоджувати технічні засоби автоматизації та системи керування.
ФК6 Здатність використовувати для вирішення професійних завдань новітні технології у галузі автоматизації та комп’ютерно-інтегрованих технологій, зокрема, проектування багаторівневих систем керування, збору даних та їх архівування для формування бази даних параметрів процесу та їх візуалізації за допомогою засобів людино-машинного інтерфейсу.
ФК7. Здатність обґрунтовувати вибір технічної структури та вміти розробляти прикладне програмне забезпечення для мікропроцесорних систем керування на базі локальних засобів автоматизації, промислових логічних контролерів та програмованих логічних матриць і сигнальних процесорів.
ФК8. Здатність проектувати системи автоматизації з врахуванням вимог відповідних нормативно-правових документів та міжнародних стандартів.
ФК9. Здатність вільно користуватися сучасними комп’ютерними та інформаційними технологіями для вирішення професійних завдань, програмувати та використовувати прикладні та спеціалізовані комп’ютерно-інтегровані середовища для вирішення задач автоматизації.
ФКС1.4. Здатність розробляти системи автоматизації технологічних процесів, вбудовані системи автоматики на базі мікроконтролерів та промислових мікропроцесорних контролерів, мережевих технологій та комп'ютерно-інтегрованих комплексів із врахуванням принципів кібербезпеки таких систем та застосовуючи автоматизовані системи проектування.
Результати навчання: ЗН3. Розуміти суть процесів, що відбуваються в об’єктах автоматизації (за галузями діяльності) та вміти проводити аналіз об’єктів автоматизації і обґрунтовувати вибір структури, алгоритмів та схем керування ними на основі результатів дослідження їх властивостей.
ЗН6. Знати сучасні технології програмування мікропроцесорних засобів автоматизації та розроблення програмних додатків систем автоматизації.
ЗН7. Знати основи сучасних технологій та протоколів обміну даними в системах автоматизації, інформаційних технологій для інтегрування систем автоматизації в локальні та глобальні інформаційні мережі на основі принципів інформаційної безпеки таких систем.
УМ5. Вміти проектувати багаторівневі системи керування і збору даних для формування бази параметрів процесу та їх візуалізації за допомогою засобів людино-машинного інтерфейсу, використовуючи новітні комп'ютерно-інтегровані технології.
УМ6. Вміти обґрунтовувати вибір структури та розробляти прикладне програмне забезпечення для мікропроцесорних систем управління на базі локальних засобів автоматизації, промислових логічних контролерів та програмованих логічних матриць і сигнальних процесорів.
УМ7. Вміти налагоджувати технічні засоби автоматизації та системи керування.
УМ8. Вміти виконувати роботи з проектування систем автоматизації, знати зміст і правила оформлення проектних матеріалів, склад проектної документації та послідовність виконання проектних робіт з врахуванням вимог відповідних нормативно-правових документів та міжнародних стандартів.
УМ9. Вміти використовувати різноманітне спеціалізоване програмне забезпечення для розв'язування типових інженерних задач у галузі автоматизації, зокрема, математичного моделювання, автоматизованого проектування, керування базами даних, методів комп’ютерної графіки.
УМС1.4. Вміти розробляти системи автоматизації технологічних процесів, вбудовані системи автоматики на базі мікроконтролерів та промислових мікропроцесорних контролерів, мережевих технологій та комп'ютерно-інтегрованих комплексів із врахуванням принципів кібербезпеки таких систем.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: Пререквізити:
- Мікропроцесорні програмні засоби автоматизації
- Мікропроцесорна техніка
- Теорiя iнформацiї
- Теорія автоматичного керування
- Технічні засоби автоматизації
Кореквізити:
- Практика за темою бакалаврської кваліфікаційної роботи
- Виконання бакалаврської кваліфікаційної роботи
Короткий зміст навчальної програми: Дисципліна передбачає вивчення принципів та методів розроблення багаторівневих автоматизованих систем керування технологічними процесами (БСКТП), їх призначення, структури і функцій.
Вивчають алгоритми i завдання первинної обробки інформації в БСК ТП. Фільтрування сигналів технологічних параметрів вiд завад. Застосування теорії дискретного перетворення для опису цифрових фільтрів. Алгоритми контролю достовірності на основі резервування інформаційно-вимірювальних каналів та на основі рівнянь зв'язку технологічних параметрів. Резервовані БСКТП на основі сучасних програмних та апаратних засобів. Реалізація регуляторів у цифровій формі. Реалізація імпульсних регуляторів на основі нелінійних елементів. Технічна реалізація сучасних БСКТП. Реалізація систем керування на основі апаратно-програмного комплексу Simatic PCS7. Розроблення структурних та функціональних схем БСКТП. Реалізація багаторівневих систем керування із застосуванням програмних пакетів збору даних та керування процесом (SCADA-пакетів). Вивчення структури та функціональних можливостей пакету Intouch (Wonderware). Основи розроблення автоматизованого робочого місця оператора в Intouch (Wonderware).
Опис: Основні означення та поняття, застосовані під час вивчення дисципліни. Класифікація БСКТП. Структура БСК ТП: інформаційна, супервізорна, централiзована, розподiлена.
Первинне опрацювання інформації в БСКТП. Алгоритми i завдання первинної обробки інформації в БСК ТП. Фільтрування сигналів технологічних параметрів вiд завад.
Математичне забезпечення БСК ТП. Контроль i підвищення достовірності інформації на вході БСКТП. Алгоритми контролю достовірності
Обчислення узагальнених показників процесу. Обчислення інтегральних i усереднених значень вимірюваних величин.
Реалізація регуляторів у цифровій формі. Реалізація імпульсних регуляторів на основі нелінійних елементів.
Адаптивні системи регулювання технологічних параметрів. Теоретичні основи методу адаптації системи регулювання за характеристиками автоколивного процесу.
Технічна реалізація сучасних БСКТП. Реалізація систем керування на основі апаратно-програмного комплексу Simatic PCS7. Технічні характеристики комплексу технічних та програмних засобів МІКРОЛ, комплексу засобів Schneider для розроблення БСК ТП.
Структурні та функціональні схеми БСКТП. Супервiзорний режим функціонування цифрової АСР на прикладi автоматизацiї кожухотрубного теплообмiнника. Принципи формування багатоконтурних АСР на базi керуючої ЕОМ. Комбiнованi системи регулювання. Каскаднi системи регулювання (дво- i триконтурнi).
Реалізація багаторівневих систем керування із застосуванням із застосуванням програмних пакетів збору даних та керування процесом (SCADA-пакетів). Структура та функціональні можливості пакету Intouch (Wonderware). Основи розроблення автоматизованого робочого місця оператора в Intouch (Wonderware).
Методи та критерії оцінювання: Під час викладання дисципліни, використовуються наступні методи діагностики знань:
- усне опитування студентів на лекціях та лабораторних заняттях;
- перевірка письмових робіт (захист звітів до лабораторних робіт);
- усна та письмова складова на іспиті.
Критерії оцінювання результатів навчання: Поточний контроль: виконання та захист лабораторних робіт - 40 балів.
Екзаменаційний контроль: письмова складова - 45 балів, захист роботи - 15 балів.
Разом за дисципліну - 100 балів.
Порядок та критерії виставляння балів та оцінок: 100–88 балів – («відмінно») виставляється за високий рівень знань (допускаються деякі неточності) навчального матеріалу компонента, що міститься в основних і додаткових рекомендованих літературних джерелах, вміння аналізувати явища, які вивчаються, у їхньому взаємозв’язку і роз витку, чітко, лаконічно, логічно, послідовно відповідати на поставлені запитання, вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 87–71 бал – («добре») виставляється за загалом правильне розуміння навчального матеріалу компонента, включаючи розрахунки , аргументовані відповіді на поставлені запитання, які, однак, містять певні (неістотні) недоліки, за вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 70 – 50 балів – («задовільно») виставляється за слабкі знання навчального матеріалу компонента, неточні або мало аргументовані відповіді, з порушенням послідовності викладення, за слабке застосування теоретичних положень під час розв’язання практичних задач; 49–26 балів – («не атестований» з можливістю повторного складання семестрового контролю) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння застосувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 25–00 балів – («незадовільно» з обов’язковим повторним вивченням) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння орієнтуватися під час розв’язання практичних задач, незнання основних фундаментальних положень.
Рекомендована література: 1. Багаторівневі системи керування технологічними процесами: конспект лекцій для студентів спеціальності 151 “Автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології” / уклад.: Ф. Д. Матіко, Г. Ф. Матіко – Львів: Видавництво Львівської політехніки, 2022. – 83 с.
2. Розроблення людино-машинних інтерфейсів та систем збирання даних з використанням програмних засобів SCADA/HMI: Навчальний посібник. Київ: Видавництво Ліра-К, 2020. – 594 с.
3. Комплексні системи автоматизації Simatic PCS7. – SIEMENS, 2020. – 715 c.
4. Методичні вказівки до самостійної роботи та інструкції до лабораторних робіт з розроблення системи оперативного керування за допомогою пакету Intouch Wonderware.
Уніфікований додаток: Національний університет «Львівська політехніка» забезпечує реалізацію права осіб з інвалідністю на здобуття вищої освіти. Інклюзивні освітні послуги надає Служба доступності до можливостей навчання «Без обмежень», метою діяльності якої є забезпечення постійного індивідуального супроводу навчального процесу студентів з інвалідністю та хронічними захворюваннями. Важливим інструментом імплементації інклюзивної освітньої політики в Університеті є Програма підвищення кваліфікації науково-педагогічних працівників та навчально-допоміжного персоналу у сфері соціальної інклюзії та інклюзивної освіти. Звертатися за адресою:
вул. Карпінського, 2/4, І-й н.к., кімн. 112
E-mail: nolimits@lpnu.ua
Websites: https://lpnu.ua/nolimits https://lpnu.ua/integration
Академічна доброчесність: Політика щодо академічної доброчесності учасників освітнього процесу формується на основі дотримання принципів академічної доброчесності з урахуванням норм «Положення про академічну доброчесність у Національному університеті «Львівська політехніка» (затверджене вченою радою університету від 20.06.2017 р., протокол № 35).