Характеристика нового вида профессиональной деятельности

Область профессиональной деятельности слушателя, прошедшего обучение по программе профессиональной переподготовки для выполнения нового вида профессиональной деятельности «Интеллектуальные системы промышленной автоматизации» включает:

-проектирование, исследование, производство и эксплуатацию современных систем и средств управления в промышленной и оборонной отраслях, в экономике, на транспорте, в сельском хозяйстве, медицине;

-создание современных программных и аппаратных средств исследования и проектирования, контроля, технического диагностирования и промышленных испытаний систем автоматического и автоматизированного управления.

Объектами профессиональной деятельности слушателей, освоивших программу, являются:

-системы управления и контроля производственными технологическими процессами, системы технического диагностирования, автоматизации, роботизации и информационного обслуживания;

-методы и средства проектирования, моделирования, подготовки к производству и техническому обслуживанию современных средств и систем автоматизации и управления.

Слушатель, успешно завершивший обучение по данной программе, должен решать следующие профессиональные задачи в соответствии с видами профессиональной деятельности:

проектно-конструкторская:

- сбор и анализ исходных информационных данных для проектирования технических средств и систем автоматизации и управления технологическими процессами;

 

проектно-технологическая:

- освоение на практике и совершенствование систем управления технологическими процессами;

- решение типовых задач автоматизации средствами электропривода

научно- исследовательская:

- разработка программ проведения научных исследований и технических разработок в области автоматизации и управления;

- разработка методик проектирования новых процессов и изделий, автоматизации принятия решений, математического моделирования исследуемых процессов;

3. Формализованные (планируемые) результаты освоения программы.

Слушатель, освоивший программу, должен:

ü обладать профессиональными компетенциями, включающими в себя способность:

• ОПК-1: понимать основные проблемы в области систем автоматизации и управления, выбирать методы и средства их решения;

• ПК-1: применять современные теоретические методы разработки математических моделей, исследуемых и проектируемых систем автоматизации;

• ПК-2: выбирать методы и разрабатывать алгоритмы решения задач управления в технических системах;

• ПК-3: использовать современные методы разработки технического, информационного и алгоритмического обеспечения систем автоматизации и управления;.

ü владеть:

• навыками оценки и анализа современных элементов систем автоматики;

• способностью анализировать технологический процесс как объект управления с целью разработки систем автоматизации;

ü навыками самостоятельной работы в среде графического программирования

• технологиями автоматизированного проектирования информационных систем

• основами проектирования интеллектуальных систем управления.

ü уметь:

• рассчитывать статические и динамические характеристики различных типов электроприводов

• использовать принципы и методы математического моделирования при

разработке и исследовании систем управления;

· использовать технические средства для измерения различных физических величин,

• реализовать различные алгоритмы управления технологическими процессами на языках программирования стандарта МЭК 61131-3;

ü знать:

ü архитектуру и приёмы программирования промышленных контроллеров, операторских панелей и SCADA-систем

ü принципы построения автоматизированных систем измерения и обработки данных, основ технологии графического программирования;

ü устройство основных типовых узлов электроприводов, способы регулирования скорости и момента электродвигателей.

• основные понятия, методы и приемы теории интеллектуальных систем управления;

•

• вычислительные методы и программные средства интеллектуальных систем управления.

 

Содержание программы

• 4.1. Календарный учебный график.

• Образовательный процесс по программе осуществляется в течение шести недель в весеннем семестре магистратуры, первые три недели – в Белорусско-Российском университете, последующие - в Санкт-Петербургском политехническом университете Петра Великого.

 

График учебного процесса

курсы

Сентябрь

29.09-05.10

Октябрь

27.10-02.11

Ноябрь

Декабрь

29.12-04.01

Январь

26.01-01.02

Февраль

23.02-01.03

Март

30.03-05.04

Апрель

27.04-03.05

Май

Июнь

29.06-05.07

Июль

27.07-02.08

Август

01.09-07.09	08.09-14.09	15.09-21.09	22.09.-28.09	06.10-12.10	13.10-19.10	20.10-26.10	03.11-09.11	10.11-16.11	17.11-23.11	24.11-30.11	01.12-07.12	08.12-14.12	15.12-21.12	22.12-28.12	05.01-11.01	12.01-18.01	19.01-25.01	02.02-08.02	09.02-15.02	16.02-22.02	02.03-08.03	09.03-15.03	16.03-22.03	23.03-29.03	06.04-12.04	13.04-19.04	20.04-26.04	04.05-10.05	11.05-17.05	18.05-24.05	25.05-31.05	01.06-07.06	08.06-14.06	15.06-21.06	22.06-28.06	06.07-12.07	13.007-19.07	20.07-26.07	03.08-09.08	10.08-16.08	17.08-23.08	24.08-30.08
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25	26	27	28	29	30	31	32	33	34	35	36	37	38	39	40	41	42	43	44	45	46	47	48	49	50	51	52
	=	=	=	=	=	=	=	=	=	=	=	=	=	=	=	=	=	=	=	=	=	=	=	=	=	=	=	=	=	=	=				=	=	=			И

- Теоретическое обучение

И

- Итоговая аттестация

=

- Учебный процесс не проводится

4.2 Учебный план

 

№ п/п	Наименование дисциплины	ОТ*	В том числе				Про-межу-точ-ная аттес-тация
			Лек-ции	Семи-нары, лабора- торные работы	ВЗ*	Само-стоя-тель-ная рабо-та
1	2	3	4	5	6	7	8
1	Основы теории оптимальных систем./Современная промышленная электроника (дист. курс)	108	32	16		60	Зачет
2	Проектирование автоматизированных систем обработки информации и управления	72	12	36		24	Зачет
3	Математические модели интеллектуальных систем управлени	32	8	4		5	Зачет
4	Нейроинформатика и нейроуправление	20	4	2		5	Зачет
5	Программируемые логические контроллеры	48	11	14		6	Зачет
6	Решение типовых задач автоматизации средствами электропривода	24	6	6	6	6	Зачет
7	Графическое программирование (LabView)	19	6	8		5	Зачет
Итоговая аттестация		6		6			МДЭ
	ИТОГО:	288	79	92	6	111

*ОТ – общая трудоемкость; ВЗ – выездные занятия.

      . 4.3. Содержание учебных дисциплин.

Дисциплина 1.1: Основы теории оптимальных систем

№ п/п		Наименование разделов и тем	Содержание обучения (по темам в дидактических единицах), наименование и тематика лабораторных работ, практических занятий (семинаров), самостоятельной работы, используемых образовательных технологий
1.1	Цели создания оптимальных систем обработки данных и управления		Очистка сигналов от внешних помех, распознавание сигналов и распознавание образов, улучшение изображений, обработка сигналов обратных связей в АСУ
1.2	Управление и информатика		Основные понятия определения и терминология процессов управления. Понятие управления. Общие принципы системной организации. Задачи управления Принципы управления: по отклонению, по возмущению, комбинированный. Основные задачи теории управления
1.3	Математические модели объектов и систем управления		Математическое описание линейных САУ. Уравнений звеньев. Линеаризация. Описание процессов через передаточные функции. Преобразования Лапласа Формы представления моделей. Переход от передаточной функции к каноническому описанию. Переходные характеристики звеньев. Частотные характеристики звеньев. Типовые динамические звенья. Получение передаточной функции системы по передаточным функциям звеньев. Правила эквивалентных преобразований структурных схем
1.4	Устойчивость систем управления		Математический признак устойчивости. Первая теорема Ляпунова. Алгебраические критерии устойчивости (Гурвица и Рауса). Частотные критерии устойчивости (Михайлова, Найквиста)
1.5	Методы анализа и синтеза систем управления		Анализ процессов линейных систем. Показатели качества переходных процессов. Условия разрешимости синтеза. Управляемость и наблюдаемость. Инвариантность и чувствительность систем управления. Исследование влияния параметров линейных систем управления на их устойчивость. Постановка задачи. Метод корневого годографа. Коррекция систем управления. Особенности математического описания цифровых систем управления, анализа и синтеза систем управления с ЭВМ в качестве управляющего устройства
	Практические занятия		1. Вычисления в MatLab. Решение систем уравнений. 2. Решение ДУ и систем ДУ первого порядка в MatLab. 3. Исследование линейных динамич. моделей с помощью ППП Control System Toolbox (переходные характеристики). 4. Построение структурных схем в Simulink
	Используемые образовательные технологии		Интерактивные лекции, лабораторные работы.
	Самостоятельная работа		Работа с лекционным материалом, с рекомендованной учебной литературой, поиск, обработка и презентация информации по печатным и электронным источникам. Подготовка к аттестации.

 

Дисциплина 1.2: Современная промышленная электроника

№ п/п		Наименование разделов и тем	Содержание обучения (по темам в дидактических единицах), наименование и тематика лабораторных работ, практических занятий (семинаров), самостоятельной работы, используемых образовательных технологий
1.1	Компоненты промышленной электроники		Основные компоненты. Аналоговая схемотехника. Цифровая электроника. Микропроцессорная техника. Силовая электроника.
1.2	Датчики и измерительные устройства		Основные понятия. Датчики, измерительные преобразователи. Средства измерения параметров объектов. Определение дискретных состояний Интерфейсы датчиков.
1.3	Подсистемы сбора и обработки сигналов и информации		Структура систем сбора и обработки информации. Основные виды измеряемых величин, типы источников сигнала. Обзор аппаратных измерительных средств. Согласование сигналов датчиков и СИ. Обзор АПС сбора и обработки информации. Примеры реализаций и применений.
1.4	Исполнительные устройства		Определения и классификация. Устройства, управляемые дискретными сигналами. Устройства, управляемые аналоговыми сигналами. Комбинированное управление.
1.5	Промышленные контроллеры и сети		Архитектура. Принципы работы. Распределенные системы управления. Языки программирования. Промышленные интерфейсы. Принципы проектирования систем.
1.6	Человеко-машинные интерфейсы		Назначение и принципы построения SCADA-систем. Операторские панели.
1.7	Информационно-управляющие системы (SCADA)		Алгоритмизация и программирование SCADA-систем. SQL-сервер.

Дисциплина 2. Проектирование автоматизированных систем обработки информации и управления

№ п/п	Наименование разделов и тем	Содержание обучения (по темам в дидактических единицах), наименование и тематика лабораторных работ, практических занятий (семинаров), самостоятельной работы, используемых образовательных технологий
2.1	Методология проектирования АСОИУ	Сложная система – объект проектирования АСОИУ. Основные отличия проектирования АСОИУ от проектирования других систем. Структурный системный анализ – основа методологии проектирования АСОИУ
2.2	Работа с базами данных	Создание таблиц и связей. Использование визуального конструктора диаграмм баз данных. Работа с операторами SQL. Использование проектов баз данных. Привязка элементов управления к данным. Создание в управляемом коде объектов баз данных
2.3	Разработка офисных бизнес-приложений	Функциональные возможности. Типы проектов Office в Visual Studio. Создание надстройки для Office. Создание расширения документа для Office
2.4	Процесс разработки интерфейса	Основные эта­пы разработки. Первоначальное проектирование. Создание прототипа. Тестирование и модификация прототипа
2.5	Современные технологии проектирования АСОИУ	CASE-технологии проектирования систем. UML-язык проектирования АСОИУ. Методология OOP. Методология объектно-ориентированного анализа и проектирования
2.6	Обеспечение защиты и достоверности информации	Классификация методов защиты информации и принципы их функционирования. Методы защиты дисков. Общие принципы и методы построения систем защиты от копирования. Технические устройства защиты. Криптография. Идентификация программ. Компьютерное пиратство. Системы защиты от компьютерных вирусов
2.7	Психологические аспекты АСОИУ	Принятие решения руководителем. Подготовка, принятие и реализация решения. Психологические аспекты принятия решений в процессе проектирования
2.8	Управление проектами АСОИУ	Основные понятия и определения. Инвестиционный проект. Оценка инвестиционной привлекательности проекта. Источники и формы финансирования проектов. Отбор и сертификация проектов
	Практические занятия	Лабораторные работы: 1. Технология проектирования. 2. Построение модели АСОИУ. 3. Проектирование пользовательского интерфейса. 4. Проектирование информационной системы в My SQL. 5. Управление проектами. 6. Разработка технического задания на проектирование
	Используемые образовательные технологии	Интерактивные лекции, лабораторные работы
	Самостоятельная работа	Творческая проблемно-ориентированная самостоятельная работа студентов– работа с лекционным материалом, с рекомендованной учебной литературой, поиск, обработка и презентация информации по печатным и электронным источникам. Подготовка к аттестации.

Дисциплина 3. Математические модели интеллектуальных систем управления

№ п/п		Наименование разделов и тем	Содержание обучения (по темам в дидактических единицах), наименование и тематика лабораторных работ, практических занятий (семинаров), самостоятельной работы, используемых образовательных технологий
3.1	Алгебраический подход к решению логических задач интеллектуального управления		Логические задачи интеллектуального управления. Элементы математической логики. Алгебраические методы решения систем логических уравнений. Алгебраические методы анализа динамических систем логического типа. Адекватность логико-математических моделей. Редуцирование и идентификация логических моделей
3.2	Интеллектуальные системы управления (ИСУ) логико-интервального типа		Задачи логико-интервального управления. Элементы интервальной математики. Непрерывные логико-интервальные модели ИСУ. Дискретные логико-интервальные модели ИСУ. Отображение алгебры данных в логико-интервальную алгебру. Методы оптимизации ИСУ логико-интервального типа
3.3	ИСУ логико-вероятностного типа		Задачи логико-вероятностного управления. Вычисление вероятностей сложных логических функций. Логико-вероятностные модели ИСУ. Отображение алгебры данных в логико-вероятностную алгебру. Адекватность логико-вероятностных моделей. Редуцирование и идентификация логико-вероятностных моделей. Методы оптимизации ИСУ логико-вероятностного типа
3.4	Логико-лингвистические модели ИСУ		Принципы построения логико-лингвистических моделей. Элементы нечеткой математики. Вычисление функции принадлежности сложных логических функций. Логико-лингвистические модели ИСУ. Отображение алгебры данных в логико-лингвистическую алгебру. Адекватность логико-лингвистических моделей. Методы оптимизации ИСУ логико-лингвистического типа
	Практические занятия		Семинар по методам компьютерного моделирования ИСУ
	Используемые образовательные технологии		Интерактивные лекции, семинары.
	Самостоятельная работа		Творческая проблемно-ориентированная самостоятельная работа студентов – работа с лекционным материалом, с рекомендованной учебной литературой, поиск, обработка и презентация информации по печатным и электронным источникам. Подготовка к аттестации.

Дисциплина 4. Нейроинформатика и нейроуправление

№ п/п		Наименование разделов и тем	Содержание обучения (по темам в дидактических единицах), наименование и тематика лабораторных работ, практических занятий (семинаров), самостоятельной работы, используемых образовательных технологий
4.1	Принципы и концепции нейросетевых технологий для задач нейроуправления		Базовые принципы теории интеллектуального управления. Принцип целеполагания. Управление поведением на основе стратегии поиска решения: общие положения и определения (постановка и подходы к решению задачи планирования, классификация задач и стратегий, критерии качества решения, модели задач планирования)
	Практические занятия		Семинар по материалам лекций
	Используемые образовательные технологии		Интерактивные лекции, семинары
	Самостоятельная работа		Творческая проблемно-ориентированная самостоятельная работа студентов – работа с лекционным материалом, с рекомендованной учебной литературой, поиск, обработка и презентация информации по печатным и электронным источникам. Подготовка к аттестации.

Дисциплина 5. Программируемые логические контроллеры

№ п/п	Наименование тем	Содержание обучения (по темам в дидактических единицах), наименование и тематика практических занятий (семинаров), самостоятельной работы, используемых образовательных технологий
5.1	Архитектура ПЛК	Особенности модульной конструкции и конструкции тип компакт. Организация и принцип работы процессорного модуля, эксплуатационных характеристик дискретных и аналоговых модулей ввода/вывода. Структура запоминающего устройства контроллера, распределения памяти процессора. Встроенные шины ввода/вывода, коммуникационные и специальные модули.
5.2	Программирование логических контроллеров	Структура программного обеспечения контроллеров, принципов функционирования многозадачной операционной системы. Языки программирования стандарта МЭК для решения конкретной задачи
5.3	Замкнутые системы регулирования технологических процессов на базе ПЛК	Замкнутые системы регулирования технологических процессов на базе ПЛК
5.4	Распределенные информационно-управляющие системы	Особенности  проектирования и функционирования цифровых систем управления рассредоточенными объектами.
5.5	SCADA системы	Определение и общая структура SCADA Функциональная структура SCADA Особенности SCADA как процесса управления
	Используемые образовательные технологии	Практические занятия, лабораторные работы по индивидуальным заданиям.
	Самостоятельная работа	Творческая проблемно-ориентированная самостоятельная работа - работа с рекомендованной учебной литературой, поиск, обработка информации по печатным и электронным источникам. Подготовка к аттестации.

Дисциплина 6.  Решение типовых задач автоматизации средствами электропривода

№ п/п	Наименование тем	Содержание обучения (по темам в дидактических единицах), наименование и тематика практических занятий (семинаров), самостоятельной работы, используемых образовательных технологий
6.1	Электромеханические системы	Конструкция и принцип действия асинхронных и синхронных двигателей. Электромеханические свойства и характеристики при питании от сети и преобразователей частоты.  Пуск, реверс, торможение асинхронных двигателей
6.2	Практическая реализация различных способов управления частотными приводами на примере оборудования фирмы SEW EURODRIVE:	Управление скоростью. Позиционирование. решение типовых задач электропривода с помощью программных аппликационных модулей
6.3	Системы частотного регулирования современных электроприводов	Схемы и принципы работы преобразователей частоты. Законы частотного управления
6.4	Электромагнитные и энергетические характеристики при частотном регулировании асинхронных электроприводов	Математическое описание процессов и особенности их реализации в приводах переменного тока при частотном управлении
6.5	Скалярное и векторное управление	Разомкнутые и замкнутые системы частотного управления; математические модели АД при скалярном и векторном описании электромагнитных процессов. Свойства скалярных и векторных систем
6.6	Формирование статических и динамических характеристик асинхронных приводов на оборудовании фирмы SEW EURODRIVE	Модификация законов частотного управления с помощью введения компенсирующих связей; Формирования диаграмм скорости ь момента.
	Используемые образовательные технологии	Практические занятия, лабораторные работы по индивидуальным заданиям, выездные занятия
	Самостоятельная работа	Творческая проблемно-ориентированная самостоятельная работа - работа с рекомендованной учебной литературой, поиск, обработка информации по печатным и электронным источникам. Подготовка к аттестации.

Дисциплина 7. Графическое программирование

№ п/п		Наименование тем	Содержание обучения (по темам в дидактических единицах), наименование и тематика практических занятий (семинаров), самостоятельной работы, используемых образовательных технологий
7.1	Работа в среде Lab VIEW		Знакомство с программной средой LabVIEW, Знание основных элементов LabVIEW. Умение пользоваться справкой.
7.2	Отладка виртуальных приборов и возможные неполадки		Умение создавать и редактировать ВП. Знание о типах данных в LabVIEW.
7.3	Использование виртуальных приборов		Умение создавать подмодули и описывать их интерфейс.
7.4	Повторения и циклы. Массивы.		Умение использовать циклы в LabVIEW. Умение организовать цикл, детерминированный по времени. Знание о методах преобразования типов данных. Умение создавать и использовать массивы.
7.5	Кластеры. Графики и диаграммы.		Умение пользоваться кластерами. Умение выводить данные на график.
7.6	Принятие решений. Строки, файловый ввод/вывод		Выбор с помощью функции Select. Структура Case. Узел формулы. Создание строковых элементов управления и индикаторов. Использование некоторых функций для работы со строками. Функции файлового ввода/вывода.
7.7	Сбор и отображение данных. Управление приборами.		Встраиваемые DAQ-устройства. Сбор данных в LabVIEW. Аналоговый ввод данных.Загрузка данных. Аналоговый вывод. Счётчики. Цифровой ввод/вывод.
	Используемые образовательные технологии		Практические занятия, лабораторные работы по индивидуальным заданиям.
	Самостоятельная работа		Творческая проблемно-ориентированная самостоятельная работа - работа с рекомендованной учебной литературой, поиск и обработка информации по печатным и электронным источникам. Подготовка к аттестации.

Требования к промежуточной и итоговой аттестации.

 

Промежуточная аттестация по учебной дисциплине проводится в виде собеседования на тему пройденного материала. Оценка уровня освоения дисциплины осуществляется по двухбалльной системе («зачет», «незачет»). Качество освоения материалов образовательной программы оценивается по степени знания основных понятий, определений и методов анализа и синтеза интеллектуальных систем промышленной автоматизации.

Лицам, успешно освоившим программу профессиональной переподготовки «Интеллектуальные системы промышленной автоматизации» и прошедшим итоговую аттестацию, выдается диплом установленного образца о профессиональной переподготовке.

Итоговая аттестация проводится в виде междисциплинарного экзамена. Экзамен проводится в письменной форме. Экзаменационные задания включают вопросы, требующие развернутого объяснения. Экзамен проводится преподавателем, назначенным заведующим кафедрой, одновременно для всех студентов группы. Проверка ответов осуществляется комиссией. При выставлении оценки по каждому из вопросов учитывается полнота раскрытия каждого элемента структуры вопроса, владение базовой терминологией, понимание основных направлений практического использования рассматриваемых теоретических положений.

Оценка результатов экзамена проводится по 100-балльной шкале, итоговая оценка определяется следующим образом:

91 – 100 баллов – отлично, 81 – 90 баллов – хорошо, 61 – 80 баллов – удовлетворительно, ниже 60 баллов – неудовлетворительно.