ГЛАВА 1. ОБОСНОВАНИЕ НЕОБХОДИМОСТИ МОДЕРНИЗАЦИИ УЧЕБНОГО
КУРСА ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ (ИИС) 8
1.1 Общая характеристика информационных систем (ИС) 8
1.2 Разновидности ИИС 9
1.3 Классификация ИИС 10
1.4 Обоснование необходимости расширения тематики лабораторного практикума по
дисциплине ИИС 13
ГЛАВА 2. ОПИСАНИЕ И ДОРАБОТКА СУЩЕСТВУЮЩЕГО ЛАБОРАТОРНОГО
ПРАКТИКУМА 14
2.1 Изучение особенностей этапов получения первичной измерительной
информации 14
2.1.1 Явления и эффекты, реализуемые в измерительных преобразователях 14
2.1.2 Разновидности датчиков, используемых в ИИС 14
2.2 Описание лабораторных работ по теме «Получение первичной измерительной
информации» 17
2.2.1 Содержание ЛР «Исследование выходной характеристики датчика положения
резистивного типа» 18
2.2.2 Содержание ЛР «Линеаризация рабочей характеристики полупроводникового
датчика температуры» 18
2.2.3 Содержание ЛР «Исследование и сравнительная оценка режимов работы
термодатчика на основе p-n перехода» 19
2.2.4 Содержание ЛР «Имитационное моделирование измерительного
преобразователя резонансного типа» 19
2.2.5 Содержание ЛР «Экспериментальные исследования пьезотрансформаторного
измерительного преобразователя» 19
2.3 Теоретические сведения по теме «Особенности передачи и преобразования измерительной информации» 20
2.3.1 Устройства выборки-хранения (УВХ) измерительного сигнала 20
2.3.2 Аналого-цифровое преобразование (АЦП) измерительного сигнала 22
2.3.3 Принципы построения и разновидности АЦП 24
2.3.4 Цифро-аналоговое преобразование (ЦАП) измерительного сигнала 26
2.3.5 Разновидности ЦАП 26
2.4. Описание лабораторных работ по теме «Особенности передачи и преобразования измерительной информации» 28
2.4.1 Содержание ЛР «Имитационное моделирование УВХ» 28
2.4.2 Содержание ЛР «Исследование статических и динамических характеристик
АЦП и ЦАП» 30
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА КОМПЛЕКСА ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ
УПРАВЛЯЮЩИЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ (УИС) 32
3.1 Общая характеристика систем автоматизации 32
3.2 Автоматизированные системы управления предприятием (АСУП) 34
3.3 Аппаратная часть АСУ технологическими процессами (АСУТП) 35
3.3.1 Обзор оборудование АСУТП, используемое в учебных стендах 37
3.4 Описание лабораторных работ по теме «Изучение оборудования фирмы
ОВЕН» 40
3.4.1. Содержание ЛР «Работа с измерителем-регулятором ТРМ201» 40
3.4.2. Содержание ЛР «Работа с аналоговыми сигналами в среде CoDeSys v2.3» 44
3.4.3. Содержание ЛР «Работа с сенсорным панельным контроллером СПК 107» 48
3.5 Интерфейсы, протоколы связи и механизмы обмена в АСУТП 49
3.5.1 Протоколы связи 50
3.5.2 Механизмы обмена 51
3.6 Описание лабораторной работы по теме «Обмен данными через беспроводные
системы связи» 52
3.6.1 Содержание ЛР «Управление работой ПЛК 110 при помощи модема ПМ- 01»... 52
3.7 Программное обеспечение автоматизированных систем 54
3.8 Описание лабораторных работ по теме «Программирование в среде CoDeSys».. 59
3.8.1 Содержание ЛР «Знакомство со средой разработки CoDeSys» 59
3.8.2 Содержание ЛР «Разработка программного проекта системы сбора и обработки
измерительной информации в программной среде CoDeSys» 62
3.9. Особенности программирования с использованием SCADA-систем 65
3.9.1 Основные характеристики SCADA - систем 66
3.9.2 MasterSCADA 68
3.10 Описание лабораторных работ по теме «Изучение особенностей работы с
MasterSCADA» 69
3.10.1 Содержание ЛР «Обеспечение контроля уровня жидкости при помощи программного пакета MasterSCADA» 69
3.10.2 Содержание ЛР «Разработка программного проекта в MasterSCADA с применением OPC-сервера» 72
3.11 Направления дальнейшего развития лабораторного практикума по дисциплине
ИИС 75
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 76
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 77
Цифровизация общества обуславливает необходимость разработки и использования разнообразных информационных систем в самых различных областях деятельности человека.
Особенностью измерительных информационных систем (ИИС) является то, что при их проектировании, изготовлении, монтаже и эксплуатации необходимо учитывать не только технические и информационные, но и метрологические характеристики информационных каналов. При этом важными вопросами являются изучение причин появления, оценка и поиск способов уменьшения погрешностей, обусловленных нелинейностью реализуемых физических процессов, используемых материалов, измерительных схем на этапах получения и преобразовании первичной информации, при передаче измерительных сигналов по линиям связи, их коммутации, мультиплексировании, выборке-хранении, аналого-цифровом и цифроаналоговом преобразовании (АЦП и ЦАП), при разработке и использовании программных средств и др.
Актуальность данной ВКР обусловлена необходимостью модернизации расширении тематики лабораторного практикума в связи с изменением названия изучаемой дисциплины (было измерительные информационные системы (ИИС), будет измерительные и управляющие информационные системы (ИУИС)). Это требует внесения
соответствующих изменений в содержательную часть лабораторных работ, в аппаратную и программную части учебных стендов.
Целью работы является: разработка, модернизация, расширение тематики и содержания лабораторных работ по дисциплине «Измерительные информационные системы».
Задачи:
Для достижения поставленной цели планируется решить следующие задачи:
1. Выполнить анализ существующего лабораторного практикума по дисциплине ИИС и определиться с перечнем тем ЛР, необходимым для перехода к обучению по дисциплине ИУИС.
2. Произвести доработку и расширение тематики существующих ЛР с целью их совершенствования и взаимоувязки.
3. Разработать программно-аппаратную часть вновь создаваемых и произвести необходимую доработку существующих ЛР.
4. Осуществить пробную практическую реализацию модернизируемого
лабораторного практикума с последующей доработкой.
5. Рассмотреть вопросы по дальнейшему развитию данного лабораторного
практикума (использование беспроводной связи, искусственного интеллекта, облачных вычислений, машинного обучения, большие данные и др.)
В ходе выполнения ВКР были решены следующие задачи:
1. На основании проведенного аналитического обзора научных публикаций и учебно-методической литературы по дисциплине ИИС были выработаны предложения по модернизации существующего лабораторного практикума.
2. Произведена доработка и взаимоувязка ЛР по темам: «Получение первичной измерительной информации»; «Способы преобразования измерительных сигналов».
3. Дополнительно разработана программно-аппаратная часть к ЛР по темам: «Изучение оборудования фирмы ОВЕН», «Программирование в среде CoDeSys», «Изучение SCADA-систем», «Изучение особенностей работы с MasterSCADA».
4. Была произведена пробная практическая реализация модернизированного лабораторного практикума с последующей его доработкой.
Рассмотрены вопросы и выработаны конкретные предложения по дальнейшему развитию лабораторного практикума.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
