Программируемые реле и промышленные контроллеры

1. Цели освоения дисциплины
Целью формирование у студентов знаний в области программируемых
логических контроллеров, техническому и программному обеспечению,
методологии их применения в различных устройствах обработки, контрольно
измерительной аппаратуре, аппаратах защиты. В процессе изучения
дисциплины студент должен усвоить особенности ПЛК и программного
обеспечения и языков, изучить типовые ПЛК.
2. Место дисциплины в структуре ООП
Дисциплина относится к «Профессиональному циклу» вариативной
части модуля «Электрические и электронные аппараты».
Для успешного освоения дисциплины слушателю необходимо:
знать: основные методы и языки программирования, основы работы
электронных аппаратов и составных частей, основы электроники.
уметь: анализировать и описать алгоритмы, описывающие работу
электронных аппаратов; выбирать элементы электронных схем для решения
поставленной задачи
иметь опыт: работы на персональном компьютере, составления технической и проектной документации, составление и сборки электрических
схем, в построении простейших функциональных блоков и алгоритмов с использованием электронных аппаратов.
Пререквизитами данной дисциплины являются: «Математика», «Физика», «Информатика» «Теоретические основы электротехники», «Электрические и электронные аппараты», «Элементы систем автоматики» «Основы
электроники».
3. Результаты освоения дисциплины
Для достижения поставленной цели необходимо научить студентов:
 понимать и использовать программный софт программируемого логического контроллера;
 основным понятиям выбора контроллера;
 алгоритмам управления, применяемым в электронных аппаратах;
 правильно классифицировать контроллеры;
 самостоятельно разрабатывать алгоритмы работы программируемого
логического контроллера.
В результате освоения дисциплины студент должен:
знать основные характеристики программируемого логического контроллера, структуру микропроцессора, систему команд микропроцессора,
способы адресации микропроцессора, способы организации обмена данными
с внешними устройствами.
уметь осуществить выбор состава и конфигурации ПЛК , составить
алгоритм работы ПЛК, запрограммировать требуемые режимы работы ПЛК,
осуществить отладку программы.
владеть, навыками программирования в среде разработки CoDeSys.
Основными языками программирования стандарта МЭК.
В процессе освоения дисциплины у студентов развиваются следующие
компетенции:
1.Общекультурные:
 способностью к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей ее достижения (ОК-1);
 готовностью к самостоятельной, индивидуальной работе, принятию
решений в рамках своей профессиональной компетенции (ОК-7);
 способностью и готовностью владеть основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации, использовать компьютер как средство работы с информацией (ОК-11);
 способностью и готовностью к практическому анализу логики различного рода рассуждений, к публичным выступлениям, аргументации, ведению дискуссии и полемики (ОК-12);
2. Профессиональные:
 способность разрабатывать алгоритмы работы, автоматических систем. (ПК-9);
 способность анализировать работу программируемых логических
котроллеров в процессе эксплуатации. (ПК-11);
 способность выявить неисправность работы оборудования путем диагностики в реальном времени. (ПК-12);
 готовность обосновывать принятие конкретного технического решения при создании алгоритмов управления устройств для электроэнергетического и электротехнического оборудования (ПК-14);
 способность разрабатывать автоматические системы с применением
программируемых логических котроллеров для электроэнергетических и
бытовых объектов (ПК-15);
4. Структура и содержание дисциплины
4.1 Аннотированное содержание разделов дисциплины:
1. Введение. Предоставляемое методическое и программное обеспечение. Необходимый уровень знания пройденных дисциплин. Порядок работы
на занятиях. Форма отчетности. Текущая оценка знаний. Критерии оценки
знаний для зачета.
2. Общие вопросы о программируемых контроллерах.
2.1. Определение ПЛК, входы-выходы, режим реального времени и
ограничения на применение ПЛК, условия работы ПЛК, интеграция ПЛК в
систему управления предприятием, доступность программирования, программный ПЛК, рабочий цикл, время реакции, устройство ПЛК. Системное
и прикладное программное обеспечение, контроль времени рабочего цикла.
3. Стандарт МЭК и среда разработки CoDeSys.
3.1. Открытые системы. Целесообразность выбора языков МЭК. Инструменты программирования ПЛК, встроенные редакторы, текстовые редакторы, графические редакторы. Средства отладки, средства управления
проектом. Комплекс CoDeSys.
4. Языки МЭК
4.1 Проблема программирования ПЛК. семейство языков МЭК.
Диаграммы SFC. Список инструкций IL. Структурированный текст ST.
Функциональные диаграммы FBD.
5. Стандартные компоненты.
5.1.Операторы и функции. Арифметические операторы. Операторы битового сдвига. Логические битовые операторы. Операторы выбора и ограничения. Операторы сравнения. Математические функции. Строковые функции. Стандартные функциональные блоки. Таймеры. Триггеры. Детекторы
импульсов. Счетчики.
6. Программирование на языках МЭК в CoDeSys
6.1. Язык линейных инструкций (IL). Формат инструкции. Аккумулятор. Переход на метку. Модификаторы. Операторы. Вызов функциональных блоков и программ. Вызов функции. Комментирование текста. IL в режиме исполнения. Структурированный текст (ST). Выражения. Порядок вычисления выражений. Пустое выражение. Оператор выбора IF. Оператор
множественного выбора CASE. Циклы WHILE и REPEAT. Цикл FOR . Прерывание итераций операторами EXIT и RETURN. Итерации на базе рабочего
цикла ПЛК Оформление текста. Функциональные блоковые диаграммы
(FBD) . Отображение POU. Соединительные линии. Порядок выполнения
FBD. Инверсия логических сигналов. Соединители и обратные связи. Метки,
переходы и возврат. Выражения ST в FBD. Последовательные функциональные схемы (SFC). Переходы. Начальный шаг. Параллельные ветви. Альтернативные ветви. Переход на произвольный шаг. Упрощенный SFC. Стандартный SFC. Классификаторы действий. Механизм управления действием.
Внутренние переменные шага и действия. Функциональные блоки и программы SFC. Отладка и контроль исполнения SFC.
5. Образовательные технологии
В процессе обучения для достижения планируемых результатов освоения дисциплины используются следующие методы образовательных технологий:
 работа в команде – совместная деятельность группы студентов с
индивидуальной работой членов команды под руководством лидера;
 опережающая самостоятельная работа – самостоятельное освоение студентами нового материала до его изложения преподавателем во время
аудиторных занятий;
 методы IT – использование Internet-ресурсов для расширения информационного поля и получения информации, в том числе и профессиональной;
 междисциплинарное обучение – обучение с использованием знаний
из различных областей (дисциплин) реализуемых в контексте конкретной задачи;
 проблемное обучение – стимулирование студентов к самостоятельному приобретению знаний для решения конкретной поставленной задачи;
 обучение на основе опыта – активизация познавательной деятельности студента за счет ассоциации их собственного опыта с предметом изучения;
 исследовательский метод – познавательная деятельность, направленная на приобретение новых теоретических и фактических знаний за счет
исследовательской деятельности, проводимой самостоятельной или под руководством преподавателя.
Для изучении дисциплины предусмотрены следующие формы
организации учебного процесса: лекции, практические занятия,
лабораторные работы, самостоятельная работа студентов, индивидуальные и
групповые консультации.
Специфика сочетания перечисленных методов и форм организации
обучения отражена в матрице.
6. Организация и учебно-методическое обеспечение
самостоятельной работы студентов
6.1. Текущая СРС, направленная на углубление и закрепление знаний
студента, развитие практических умений включает:
– работу с лекционным материалом, поиск и обзор литературы и электронных источников информации по заданию;
– опережающую самостоятельную работу;
– изучение тем, вынесенных на самостоятельную проработку;
– подготовку к практическим занятиям;
– подготовку к зачету;
6.2. Творческая проблемно-ориентированная самостоятельная работа
(ТСР), предусматривает:
– исследовательскую работу и участие в научных студенческих конкурсах, конференциях, семинарах и олимпиадах;
– поиск, анализ, структурирование и презентацию информации;
– углубленное исследование вопросов по тематике лекционных и практических занятий.
6.2.
Содержание самостоятельной работы студентов по дисциплине
1. Темы, выносимые на самостоятельную проработку:
– обзор существующих программируемых логических котроллеров;
– перспективы развития программируемых логических котроллеров;
– функциональные возможности и основные параметры, меры
безопасности при работе микропроцессором;
– современные требования к программируемым логическим
котроллерам водящих в состав автоматических систем;
– современные методы диагностики электрических и электронных
аппаратов;
6.3
Контроль самостоятельной работы
Контроль самостоятельной работы студентов и качество освоения
отдельных разделов дисциплины осуществляется посредством:
– защиты практических работ в соответствии графиком выполнения;
– защиты рефератов по выполненным обзорным работам и
проведенным исследованиям;
– опроса студентов на практических занятиях.
Оценка текущей успеваемости студентов определяется в баллах в
соответствии рейтинг-планом, предусматривающем все виды учебной
деятельности.
6.4
Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов
1. http://www.codesys.ru/training – CoDeSys тренинг
2. www.3s-software.com -Официальный сайт 3S-Smart Software Solutions
3. http://www.trainingscenter.moeller.net/software/easysoftcodesys.html
easySoft-CoDeSys
7. Средства (ФОС) текущей и итоговой оценки качества
освоения дисциплины
Для текущей оценки качества освоения дисциплины и её отдельных разделов разработаны и используются следующие средства:
– контрольные вопросы по отдельным темам и разделам;
– комплект заданий по теоретическим и практическим вопросам;
– перечень тем научно-исследовательских работ и рефератов по наиболее проблемным задачам и вопросам теоретического и практического плана
изучаемой дисциплины;
Для промежуточной аттестации подготовлен комплект билетов; билеты
содержат два теоретических вопроса, защита осуществляется в форме собеседования.
8. Рейтинг качества освоения дисциплины
В соответствии с рейтинговой системой текущий контроль производится ежемесячно в течение семестра путем балльной оценки качества усвоения
теоретического материала (ответы на вопросы) и результатов практической
деятельности ( выполнение заданий, решение проблем).
Промежуточная аттестация (зачет) производится в конце семестра также
путем балльной оценки. Итоговый рейтинг определяется суммированием
баллов текущей оценки в течение семестра и баллов промежуточной аттестации в конце семестра по результатам зачета. Максимальный итоговый рейтинг соответствует 100 баллам (60 – текущая оценка в семестре, 40 – промежуточная аттестация в конце семестра).
9. Учебно-методическое и информационное обеспечение
дисциплины
 основная литература:
1. Петров И. В. ПЗО Программируемые контроллеры. Стандартные
языки и приемы прикладного проектирования / Под ред. проф, В. П.
Дьяконова. — М.: СОЛОН-Пресс, 2004. — 256 с.
2. Э. Парр. Программируемые контроллеры: руководство для инженера. — М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2007. — 516 с.
3. Денисенко В. В. Компьютерное управление технологическим процессом, экспериментом, оборудованием. — М: Горячая ЛинияТелеком, 2009. — 608 с.
4. Андрюшенко О. А., Водичев В. А.. Электронные программируемые
реле серий EASY и MFD-Titan. — 2-е изд., испр. — Одесса: Одесский национальный политехнический университет, 2006. — 223 c.
 дополнительная литература:
1. Мишель Ж., Лоржо К., Эспьо Б. М. Программируемые контроллеры. М.: Машиностроение, 1986 – 151c.
2. Мишель Ж. Программируемые контроллеры: архитектура и применение. М.: Машиностроение, 1992 - 123 с.
3. Агунов М.В. Микропроцессоры в вопросах и ответах: Учебное пособие. – Тольятти: ТолПИ, 2000. - 82с .
4. Филлипс Ч., Харбор Р. Системы управления с обратной связью. М.:
Лаборатория Базовых Знаний, — 2001 — 616 с.
9. Программное обеспечение и Internet-ресурсы:
4. http://www.moeller.ru/support/pdf – каталоги компонентов
5. http://www.trainingscenter.moeller.net/index.html?multiLocaleId=_ru&st
amp=1225272136016&language=ru тренинг центр по EASY
6. www.pro-moeller.ru/ – статьи по автоматике
7. Easy – soft pro - программное обеспечение Moeller
10. Материально-техническое обеспечение дисциплины
При изучении дисциплины используется оборудование:
1. Технические средства: компьютер.
2. Программные средства: easySoft CodeSys