Схемотехніка систем керування
Спеціальність: Технології машинобудування
Код дисципліни: 7.131.03.O.009
Кількість кредитів: 3.50
Кафедра: Робототехніка та інтегровані технології машинобудування
Лектор: Олександр Юрійович Качур
Семестр: 2 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: Вивчення навчальної дисципліни передбачає формування у здобувачів освіти компетентностей:
інтегральна компетентність:
ІНТ. Здатність розв’язувати складні задачі і проблеми у прикладній механіці або у процесі навчання, що передбачає проведення досліджень та/або здійснення інновацій та характеризується невизначеністю умов і вимог.
загальна компетентність:
ЗК1. Здатність виявляти, ставити та вирішувати інженерно-технічні та науково-прикладні проблеми.
ЗК2. Здатність використовувати інформаційні та комунікаційні технології.
ЗК6. Здатність вчитися і оволодівати сучасними знаннями.
спеціальні (фахові, предметні) компетентності:
ФК1. Здатність застосовувати відповідні методи і ресурси сучасної інженерії для знаходження оптимальних рішень широкого кола інженерних задач із застосуванням сучасних підходів, методів прогнозування, інформаційних технологій та з урахуванням наявних обмежень за умов неповної інформації та суперечливих вимог.
ФК2. Здатність описати, класифікувати та змоделювати широке коло технічних об’єктів та процесів, що ґрунтується на глибокому знанні та розумінні теорій та практик механічної інженерії, а також знаннях суміжних наук.
ФК3. Здатність до самостійної роботи і ефективного функціонування в якості керівника групи.
ФК4. Здатність зрозуміло і недвозначно доносити власні висновки, знання та пояснення до фахівців і нефахівців, зокрема і в процесі викладацької діяльності.
фахові компетентності спеціалізації:
ФКС4. Здатність програмувати системи програмного керування виробничого та технологічного устаткування машинобудівного виробництва.
знання
Зн1 Спеціалізовані концептуальні знання, що включають сучасні наукові здобутки у сфері професійної діяльності або галузі знань і є основою для оригінального мислення та проведення досліджень, критичне осмислення проблем у галузі та на межі галузей знань
уміння/навички
Ум1 Спеціалізовані уміння/навички розв’язання проблем, необхідні для проведення досліджень та/або провадження інноваційної діяльності з метою розвитку нових знань та процедур
Ум2 Здатність інтегрувати знання та розв’язувати складні задачі у широких або мультидисциплінарних контекстах
Ум3 Здатність розв’язувати проблеми у нових або незнайомих середовищах за наявності неповної або обмеженої інформації з урахуванням аспектів соціальної та етичної відповідальності
комунікація
К1 Зрозуміле і недвозначне донесення власних знань, висновків та аргументації до фахівців і нефахівців, зокрема до осіб, які навчаються
відповідальність і автономія
АВ1 Управління робочими або навчальними процесами, які є складними, непередбачуваними та потребують нових стратегічних підходів
АВ2 Відповідальність за внесок до професійних знань і практики та/або оцінювання результатів діяльності команд та колективів
АВ3 Здатність продовжувати навчання з високим ступенем автономії
Результати навчання: - Застосовувати спеціалізовані концептуальні знання новітніх методів та методик проектування, аналізу і дослідження конструкцій, машин та/або процесів в галузі машинобудування та суміжних галузях знань.
- Розробляти і ставити на виробництво нові види продукції, зокрема виконувати дослідно-конструкторські роботи та/або розробляти технологічне забезпечення процесу їх виготовлення.
- Застосовувати системи автоматизації для виконання досліджень, проектно-конструкторських робіт, технологічної підготовки та інженерного аналізу в машинобудуванні.
- Використовувати сучасні методи оптимізації параметрів технічних систем засобами системного аналізу, математичного та комп’ютерного моделювання, зокрема за умов неповної та суперечливої інформації.
- Самостійно ставити та розв’язувати задачі інноваційного характеру, аргументувати і захищати отримані результати та прийняті рішень.
- Зрозуміло і недвозначно презентувати результати досліджень та проектів, доносити власні висновки, аргументи та пояснення державною та іноземною мовами усно і письмово колегам, здобувачам освіти та представникам інших професійних груп різного рівня.
- Оволодівати сучасними знаннями, технологіями, інструментами і методами, зокрема через самостійне опрацювання фахової літератури, участь у науково-технічних та освітніх заходах.
- Організовувати роботу групи при виконанні завдань, комплексних проектів, наукових досліджень, розуміти роботу інших, давати чіткі інструкції.
- Вести пошук необхідної інформацію в науково-технічній літературі, електронних базах та інших джерелах, засвоювати, оцінювати та аналізувати цю інформацію.
- Розробляти управлінські та / або технологічні рішення за невизначених умов та вимог оцінювати і порівнювати альтернативи, аналізувати ризики, прогнозувати можливі наслідки.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: Пререквізити:
- Теоретичні основи електротехніки;
- Електроніка та мікропроцесорна техніка;
- Інтегровані технології машинобудування.
Короткий зміст навчальної програми: Під час вивчення навчальної дисципліни «Схемотехніка систем керування» студент набуває теоретичних та практичних знань і навиків побудови систем керування технологічним обладнанням.
В процесі опанування матеріалу дисципліни студенту надаються знання про особливості побудови аналогових та цифрових схем, що використовуються в системах керування. Велику увагу приділяється особливостям використання та програмування мікропроцесорів та мікроконтролерів, а також побудові та використанню інтерфейсів.
Опис: Тема 1. Операційний підсилювач. Схеми ввімкнення і розрахунку. Каскадні підсилювачі і їх розрахунок. Аналогові перетворювачі електричних сигналів.
Тема 2. Основні логічні операції. Арифметичні операції. Лінії і шини. Паралельний і послідовний способи передачі інформації. Апаратне та програмне забезпечення мікропроцесорного керування.
Тема 3. Комбінаційні логічні схеми. Логічні схеми з пам’яттю. Тригери, регістри, лічильники.
Тема 4. Кодування інформаційного сигналу. Шифратори, дешифратори, мультиплексори, демультиплексори. Програмовані логічні матриці, приймачі, передавачі, шинні формувачі.
Тема 5. Архітектура мікропроцесорів та мікро-ЕОМ. Шини адреси, даних та керування. Особливості виконання команд адресації.
Тема 6. Операційні та керуючі автомати з жорсткою логікою. Мікропрограмні керуючі автомати.
Тема 7. Організаційна структура мікроконтролерів. Схемотехніка організації роботи мікроконтролерів. Система команд мікроконтролерів.
Тема 8. Організація вводу-виводу інформації. Система переривань процесорів. Особливості програмування. Таймери. Особливості програмування і роботи. Прямий доступ до пам’яті.
Тема 9. Загальні відомості про інтерфейси. Класифікація інтерфейсів. Основні властивості інтерфейсів: інформаційна, електрична та конструктивна сумісності.
Тема 10. Принципи організації інтерфейсів: склад лінії зв’язку інтерфейсу. Синхронізація обміну даними: бітів, слів, масивів слів. Приклади програмування.
Тема 11. Принципи організації інтерфейсів: склад лінії зв’язку інтерфейсу. Синхронізація обміну даними: бітів, слів, масивів слів. Приклади програмування.
Тема 12. Цифро-аналогові перетворювачі сигналів. Аналогово-цифрові перетворювачі сигналів.
Тема 13. Ввід і вивід аналогових сигналів. Ввід і вивід дискретних сигналів. Організація взаємодії процесора з периферійними пристроями.
Тема 14. Архітектура та організація промислових програмованих логічних контролерів. Використання програмованих контролерів для задач керування. Приклади реалізації контролерів.
Тема 15. Схемотехніка реалізації схем керування об’єктами. Програмування мікроконтролерів для задач керування. Приклади реалізації.
Методи та критерії оцінювання: - поточний контроль (30%): захист звітів з лабораторних робіт;
- семестровий контроль (60 %): контрольний захід, екзамен;
- усна компонента (10%).
Критерії оцінювання результатів навчання: Поточний контроль
Поточний бал за лабораторні заняття формується на підставі захистів звітів до лабораторних робіт в усній формі шляхом опитування теоретичного матеріалу за темою роботи та методикою проведення досліджень або письмово шляхом проведення контрольного заходу за тематикою роботи у вигляді тесту.
Максимально можлива кількість балів за поточний контроль становить 30 балів.
Семестровий контроль
Семестровий контроль реалізується розв’язанням завдань ІІІ рівнів.
Кожне правильно відмічене тестове завдання для І рівня складності з варіантами відповідей Так/Ні оцінюється в 1 бал. Правильно вибраний варіант для тестових завдань І рівня складності із декількома відповідями оцінюється в 2 бали. 8 тестових запитання І рівня складності оцінюються в 1 бал, а 6 – у 2 бали. Максимально можлива кількість балів для тестових завдань І рівня складності становить 20 балів.
У ІІ рівні складності запропоновано розв’язати типову задачу, сформулювати визначення чи описати фізичний процес чи явище, вказати його переваги/недоліки тощо. Результат відповідей на кожне із 10 запитань оцінюється від 0 до 4 балів залежно від їхньої повноти та правильності викладеного матеріалу. Максимально можлива кількість балів для завдань ІІ рівня складності становить 30 балів.
У ІІІ рівні складності в кожному із двох завдань необхідно описати будову, принцип роботи та вказати область застосування технологічного оснащення згідно приведеної його принципової схеми. Максимально можлива кількість балів для завдань ІІІ рівня складності становить 10 балів.
Максимально можлива кількість балів за семестровий контроль становить 60 балів.
Усна компонента
Усна компонента, яка оцінюється у 10 балів, вводиться для надання студентам можливості доповнити відповідь по спірних завданнях семестрового контролю та покращити свою загальну оцінку.
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. Дмитрів В.Т. Схемотехніка систем керування. Конспект лекцій. Рукопис. 2019. 400 с.
2. Методичні рекомендації до виконання лабораторних робіт. У 2 част. Рукопис. 2019 р.
3. Дмитрів В.Т., Шиманський В.М. Електроніка і мікросхемотехніка. Навчальний посібник. Львів: Афіша, 2006. 175 с.
4. Дмитрів В.Т., Шиманський В.М. Електроніка і мікросхемотехніка: Лабораторний практикум. Львів: Афіша, 2008. 104 с.
5. Дмитрів В.Т., Ванько В.М., Лаврик Ю.М., Гонсьор О.Й., Банга В.І. Мікроконтролери і мікроконтролерні системи : лабораторний практикум. Львів : СПОЛОМ, 2017. 176 с.
6. Схемотехніка электронних схем: У 3 кн. Кн.3 Мікропроцесори та мікроконтролери: Підручник / В.І. Бойко, А.М. Гуржій, В.Я. Жуйков та ін. – 2-ге вид., допов. і переробл. К.: Вища шк., 2004. 399 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).