Проєктування програмного забезпечення комп'ютерно-інтегрованих систем керування
Спеціальність: Комп'ютерно-інтегровані системи керування виробництвами
Код дисципліни: 7.174.02.E.026
Кількість кредитів: 5.00
Кафедра: Автоматизація та комп'ютерно-інтегровані технології
Лектор: Костик Ігор Володимирович, старший викладач ЗВО, кандидат технічних наук
Семестр: 2 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: Фахові компетентності:
- здатність проектувати та впроваджувати високонадійні системи автоматизації та їх прикладне програмне забезпечення, для реалізації функцій управління та опрацювання інформації, здійснювати захист прав інтелектуальної власності на нові проектні та інженерні рішення;
- здатність застосовувати сучасні підходи та методи до проектування та розроблення систем автоматизації різного рівня та призначення. Професійно володіти спеціальними програмними засобами для реалізації таких задач.
Результати навчання: У результаті вивчення навчальної дисципліни здобувач освіти повинен бути здатним продемонструвати такі результати навчання:
- створювати високонадійні системи автоматизації на основі сучасних положень теорії надійності, функціональної та інформаційної безпеки програмних та технічних засобів;
- розробляти комп’ютерно-інтегровані системи керування складними технологічними та організаційно-технічними об’єктами, застосовуючи системний підхід із врахуванням нетехнічних складових оцінки об’єктів автоматизації;
- розробляти функціональну, організаційну, технічну та інформаційну структури систем автоматизації складними технологічними та організаційно-технічними об’єктами, розробляти програмно-технічні керуючі-комплекси із застосуванням мережевих та інформаційних технологій, промислових контролерів, мехатронних компонентів, робототехнічних пристроїв, засобів людино-машинного інтерфейсу та з урахуванням технологічних умов та вимог до управління виробництвом;
- проектувати технічне та програмне забезпечення комп'ютерно-інтегрованих систем керування у виробництвах із дотриманням міжнародних, державних та галузевих стандартів, застосовуючи сучасні технології;
- збирати необхідну інформацію, використовуючи науково-технічну літературу, бази даних та інші джерела, аналізувати і оцінювати її.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: Пререквізити:
- Супервізорні системи керування та збору даних.
Кореквізити:
- Інтеграційні технології в автоматизованих системах керування.
- Розподілені системи керування виробництвами.
- Технології розроблення та управління життєвим циклом програмного забезпечення.
Короткий зміст навчальної програми: Одним із основних напрямків розвитку сучасних систем автоматизації є створення комп’ютерно-інтегрованих систем керування виробництвом (технологічними процесами), які забезпечать єдиний інформаційний простір підприємства для об’єктивної і оперативної оцінки стану технологічних процесів, оперативного прийняття своєчасних і ефективних управлінських рішень, а також ліквідації інформаційних та організаційних бар’єрів між управлінським та технологічним рівнем. Серед основних проблем створення комп’ютерно-інтегрованих систем керування на підприємстві є забезпечення сумісного функціонування технічного та програмного забезпечення, яке традиційно використовується в системах різного рівня. На сьогоднішній день проблему сумісності гетерогенних програмно-технічних засобів вирішують за допомогою використання сучасних прикладних програм, мережевих технологій та протоколів зв’язку.
Опис: Тема 1. Історія розвитку комп’ютерно-інтегрованих систем керування, огляд сучасного стану і тенденцій розвитку вітчизняних та зарубіжних розробок програмного забезпечення комп'ютерно-інтегрованих систем керування технологічними процесами.
Тема 2. Основна проектна документація при створенні комп’ютерно-інтегрованих систем керування.
Тема 3. Технічне забезпечення комп’ютерно-інтегрованих систем керування.
Тема 4. Інформаційне забезпечення комп’ютерно-інтегрованих систем керування.
Тема 5. Програмне забезпечення комп’ютерно-інтегрованих систем керування.
Тема 6. Проектування програм функціонування програмованих логічних контролерів комп’ютерно-інтегрованих систем керування.
Тема 7. Проектування програмного забезпечення супервізорних систем керування та збору даних.
Тема 8. Етапи пусконалагоджувальних робіт комп’ютерно-інтегрованих систем керування технологічним процесом.
Методи та критерії оцінювання: Методи оцінювання рівня досягнутих здобувачами результатів:
- лекційні заняття – інформаційно-рецептивний метод, репродуктивний метод, евристичний метод, метод проблемного викладу.
- практичні заняття – репродуктивний метод, евристичний метод, дослідницький метод.
Критерії оцінювання результатів навчання: Критерії оцінювання:
- максимальна оцінка в балах (100), зокрема:
1) поточний контроль (30);
2) екзаменаційний контроль (70).
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. Пупена О.М., Луцька Н.М., Ельперін І.В. Проектування комп’ютерно-інтегрованих систем: курс лекцій. – К.: НУХТ, 2007. – 142 с.
2. Тошинський В.І. та інш. Проектування систем автоматизації технологічних процесів. – Харків: НТУ "ХПІ", 2006. – 412 с.
3. Проектування інформаційних систем [Текст] / В.С. Пономаренко, О.І. Пушкар, І.В. Журавлева та ін. – К.: Видавничий центр «Академія», 2002. – 486 с.
4. Keith Stouffer, Joe Falco, Karen Kent. Guide to Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA) and Industrial Control Systems Security. Recommendations of the National Institute of Standards and Technology. Spec. Publ. 800-82. September 2006. - 164 pages.
5. Пупена О.М. Розроблення людино-машинних інтерфейсів та систем збирання даних з використанням програмних засобів SCADA/HMI.: Навчальний посібник. Київ: Видавництво Ліра-К, 2020. – 594с.
6. Промислові мережі та інтеграційні технології в автоматизованих системах: Навчальний посібник. – Вид-во «Ліра-К», 2011. – 552 с.
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).
Проєктування програмного забезпечення комп'ютерно-інтегрованих систем керування (курсовий проєкт)
Спеціальність: Комп'ютерно-інтегровані системи керування виробництвами
Код дисципліни: 7.174.02.E.029
Кількість кредитів: 3.00
Кафедра: Автоматизація та комп'ютерно-інтегровані технології
Лектор: Костик Ігор Володимирович, старший викладач ЗВО, кандидат технічних наук
Семестр: 2 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: Загальні компетентності:
- здатність проведення досліджень на відповідному рівні;
- здатність генерувати нові ідеї (креативність);
- здатність до абстрактного мислення, аналізу та синтезу.
Фахові компетентності:
- здатність проектувати та впроваджувати високонадійні системи автоматизації та їх прикладне програмне забезпечення, для реалізації функцій управління та опрацювання інформації, здійснювати захист прав інтелектуальної власності на нові проектні та інженерні рішення;
- здатність застосовувати методи моделювання та оптимізації для дослідження та підвищення ефективності систем і процесів керування складними технологічними та організаційно-технічними об’єктами;
- здатність розуміти процеси і явища у технологічних комплексах, аналізувати виробничо-технологічні системи і комплекси як об’єкти автоматизації, визначати способи та стратегії їх автоматизації та цифрової трансформації;
- здатність інтегрувати знання з інших галузей, застосовувати системний підхід та враховувати нетехнічні аспекти при розв’язанні інженерних задач та проведенні наукових досліджень;
- здатність застосовувати сучасні підходи та методи до проектування та розроблення систем автоматизації різного рівня та призначення. Професійно володіти спеціальними програмними засобами для реалізації таких задач;
- здатність розробляти функціональну, технічну та інформаційну структуру комп’ютерно-інтегрованих систем управління виробництвами із застосуванням мережевих та інформаційних технологій, програмно-технічних керуючих комплексів, промислових контролерів, мехатронних компонентів, робототехнічних пристроїв та засобів людино-машинного інтерфейсу.
Результати навчання: У результаті вивчення навчальної дисципліни здобувач освіти повинен бути здатним продемонструвати такі результати навчання:
- застосовувати спеціалізовані концептуальні знання, що включають сучасні наукові здобутки, а також критичне осмислення сучасних проблем у сфері автоматизації та комп’ютерно-інтегрованих технологій для розв’язування складних задач професійної діяльності;
- проводити аналіз виробничо-технічних систем в різних галузях діяльності як об’єктів автоматизації і визначати стратегію їх автоматизації та цифрової трансформації;
- розробляти і використовувати сучасний програмний інструментарій та цифрові технології для розроблення систем автоматизації складними організаційно-технічними об’єктами, професійно володіти спеціальними програмними засобами;
- розробляти багаторівневі системи керування процесами та виробництвами із застосуванням програмно-технічних засобів збору даних, моніторингу та диспетчеризації технологічних процесів;
- проектувати технічне та програмне забезпечення комп'ютерно-інтегрованих систем керування у виробництвах із дотриманням міжнародних, державних та галузевих стандартів, застосовуючи сучасні технології;
- збирати необхідну інформацію, використовуючи науково-технічну літературу, бази даних та інші джерела, аналізувати і оцінювати її;
- дотримуватись норм академічної доброчесності, знати основні правові норми щодо захисту прав інтелектуальної власності, комерціалізації результатів науково-дослідної, винахідницької та проектної діяльності;
- здатність адаптуватись до нових умов та самостійно приймати рішення;
- здатність відповідально ставитись до виконуваної роботи та досягати поставленої мети з дотриманням вимог професійної етики;
- здатність демонструвати розуміння засад охорони праці, екології, техніки безпеки та їх застосування.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: Пререквізити:
- Супервізорні системи керування та збору даних.
Кореквізити:
- Інтеграційні технології в автоматизованих системах керування.
- Розподілені системи керування виробництвами.
- Технології розроблення та управління життєвим циклом програмного забезпечення.
Короткий зміст навчальної програми: Одним із основних напрямків розвитку сучасних систем автоматизації є створення комп’ютерно-інтегрованих систем керування виробництвом (технологічними процесами), які забезпечать єдиний інформаційний простір підприємства для об’єктивної і оперативної оцінки стану технологічних процесів, оперативного прийняття своєчасних і ефективних управлінських рішень, а також ліквідації інформаційних та організаційних бар’єрів між управлінським та технологічним рівнем. Серед основних проблем створення комп’ютерно-інтегрованих систем керування на підприємстві є забезпечення сумісного функціонування технічного та програмного забезпечення, яке традиційно використовується в системах різного рівня. На сьогоднішній день проблему сумісності гетерогенних програмно-технічних засобів вирішують за допомогою використання сучасних прикладних програм, мережевих технологій та протоколів зв’язку.
Опис: Вступ
Розділ 1. Технічне завдання на проектування
Розділ 2. Алгоритми функціонування комп’ютерно-інтегрованих систем керування
Розділ 3. Схема інформаційних потоків та функціональна структура схеми керування
Розділ 4. Схема автоматизації з використанням мікропроцесорної та комп’ютерної техніки
Розділ 5. Програмне забезпечення для програмування програмованих логічних контролерів
Розділ 6. Програмне забезпечення супервізорних систем керування та збору даних
Розділ 7. Заходи з проведення пусконалагоджувальних робіт комп’ютерно-інтегрованих систем керування
Висновки
Список використаних літературних джерел
Методи та критерії оцінювання: Методи оцінювання рівня досягнутих здобувачами результатів:
- репродуктивний метод,
- евристичний метод,
- дослідницький метод.
Критерії оцінювання результатів навчання: Критерії оцінювання:
- максимальна оцінка в балах (100), зокрема:
1) поточний контроль за виконанням курсового проекту - 30 балів;
2) підсумковий контроль (контрольний захід - диференційований залік) - 70 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. Пупена О.М., Луцька Н.М., Ельперін І.В. Проектування комп’ютерно-інтегрованих систем: курс лекцій. – К.: НУХТ, 2007. – 142 с.
2. Тошинський В.І. та інш. Проектування систем автоматизації технологічних процесів. – Харків: НТУ "ХПІ", 2006. – 412 с.
3. Проектування інформаційних систем [Текст] / В.С. Пономаренко, О.І. Пушкар, І.В. Журавлева та ін. – К.: Видавничий центр «Академія», 2002. – 486 с.
4. Keith Stouffer, Joe Falco, Karen Kent. Guide to Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA) and Industrial Control Systems Security. Recommendations of the National Institute of Standards and Technology. Spec. Publ. 800-82. September 2006. - 164 pages.
5. Пупена О.М. Розроблення людино-машинних інтерфейсів та систем збирання даних з використанням програмних засобів SCADA/HMI.: Навчальний посібник. Київ: Видавництво Ліра-К, 2020. – 594с.
6. Промислові мережі та інтеграційні технології в автоматизованих системах: Навчальний посібник. – Вид-во «Ліра-К», 2011. – 552 с.
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).