Section outline

  • Collapse Expand

    Презентація дисципліни

    Collapse all Expand all

    Основна Мета дисципліни

    Надати студентам глибоке розуміння принципів побудови, функціонування та інтеграції комп'ютерної техніки, яка використовується для автоматизації промислових об'єктів та робототехнічних комплексів.
    Курс КТСА є мостом між теоретичними знаннями з програмування та електротехніки та їхнім практичним застосуванням на виробництві, готуючи інженера, здатного не лише розробити алгоритм, але й вибрати, налаштувати та підключити відповідне апаратне забезпечення для його реалізації.

    Після завершення курсу студенти зможуть:

    1. Розбиратися в Архітектурі: Розуміти будову промислових контролерів (ПЛК, IPC), мікропроцесорної техніки та особливостей пам'яті в системах реального часу.

    2. Програмувати Керуючі Пристрої: Володіти основними мовами програмування, що відповідають стандарту IEC 61131-3 (LD, FBD, ST).

    3. Організовувати Зв'язок: Проектувати та конфігурувати промислові мережі (Modbus, PROFIBUS/PROFINET, Industrial Ethernet).

    4. Інтегрувати Системи: Підключати та налаштовувати периферійне обладнання (давачі, АЦП/ЦАП) та розуміти принципи роботи SCADA-систем.

    5. Забезпечувати Надійність: Враховувати особливості промислового виконання обладнання та основи кібербезпеки в критичних системах.

    • Інформація про викладача Forum

      Вибіркову дисципліну викладає доцент кафедри Електричної інженерії та кіберфізичних систем Барішенко Олена Миколаївна.

      Зв`язок з викладачем:

      E-mail: barishenko.om@np.znu.edu.ua

      Телефон: +380679110180

      Інші засоби зв’язку: Viber, Telegram

      Кафедра: електричної інженерії та кіберфізичних систем, пр. Соборний, 226 9-й корп. ЗНУ, ІННІ, 3-й поверх каб. 65б

    • Навчальний посібник 1 File
    • Посібник 2 File
  • Collapse Expand

    Змістовий модуль 1. Архітектура та Фундамент КТСА

    Цей модуль закладає базове розуміння компонентів, що використовуються для керування технологічними процесами.

    • Тема 1.1. Вступ та Класифікація КТСА.

      • Визначення та роль комп'ютерної техніки в системах автоматизації.

      • Рівні автоматизації (польовий, керуючий, диспетчерський).

      • Класифікація КТСА за призначенням: ПЛК, РСУ, IPC, SCADA-сервери.

    • Тема 1.2. Основи Мікропроцесорної Техніки (МПТ) для Автоматизації.

      • Архітектура мікроконтролерів (МК) та мікропроцесорів (МП) (CISC vs RISC).

      • Організація пам'яті (RAM, ROM, Flash) у системах реального часу.

      • Шини даних та адреси (наприклад, $\text{PCI Express}$ та внутрішні шини МК).

    • Тема 1.3. Комп'ютери Промислового Виконання (IPC).

      • Відмінності між IPC та офісними ПК (захист, температурний режим, форм-фактори).

      • Одноплатні комп'ютери (SBC) у промисловості (наприклад, Raspberry Pi та аналоги).

      • Конфігурація та вибір компонентів для IPC.

  • Collapse Expand

    Змістовий модуль 2. Ключові Технології Управління

    Фокус на основних керуючих пристроях та їхньому програмуванні.

    • Тема 2.1. Програмовані Логічні Контролери (ПЛК).

      • Архітектура ПЛК: центральний процесор, модулі вводу/виводу (I/O), блок живлення.

      • Цикл роботи ПЛК: читання входів, виконання програми, запис виходів.

      • Модулі дискретного та аналогового вводу/виводу та їх характеристики.

    • Тема 2.2. Мови Програмування ПЛК (IEC 61131-3).

      • Специфіка LD (Ladder Diagram) та FBD (Function Block Diagram).

      • Основи ST (Structured Text) та їх застосування для складних алгоритмів.

      • Поняття задачі (Task) та циклу (Cycle) у середовищі ПЛК.

    • Тема 2.3. Системи Розподіленого Керування (РСУ) та SCADA.

      • Архітектура SCADA-систем: від польового обладнання до операторських станцій.

      • Роль операторських панелей (HMI) та їхній зв'язок з ПЛК.

      • Бази даних реального часу (Historian) та архівація даних.

    • Тема 2.4. Комп'ютерне Зір та Робототехніка.

      • Використання промислових камер та систем обробки зображень.

      • Інтерфейси підключення сенсорів та виконавчих механізмів.

      • Обчислювальні вимоги для керування промисловими роботами.

  • Collapse Expand

    Змістовий модуль 3. Промислові Мережі та Периферія

    Розгляд комунікаційних стандартів та засобів взаємодії між пристроями.

    • Тема 3.1. Інтерфейси та Протоколи Передачі Даних.

      • Стандарти послідовних інтерфейсів (RS-232, RS-422, RS-485).

      • Протокол Modbus (RTU та TCP) як основний стандарт.

      • Основи HART-протоколу.

    • Тема 3.2. Промислові Мережі та Протоколи Fieldbus.

      • Концепція шини поля (Fieldbus): PROFIBUS та PROFINET.

      • Основи мереж CAN (Controller Area Network) у вбудованих системах.

      • Промисловий Ethernet та його відмінності від офісного.

    • Тема 3.3. Взаємодія з Давачами та Виконавчими Пристроями.

      • Аналогово-цифрові та Цифрово-аналогові перетворювачі (АЦП/ЦАП).

      • Типи сигналів (струмова петля $4-20 \text{ мА}$, напруга $0-10 \text{ В}$).

      • Цифрові входи/виходи та гальванічна розв'язка.

    • Тема 3.4. Кібербезпека в КТСА та IIoT.

      • Ризики та загрози для критичної інфраструктури (наприклад, атака Stuxnet).

      • Базові принципи захисту промислових мереж (сегментація, Firewall).

      • Концепція Industrial IoT (IIoT) та хмарні обчислення в автоматизації.

  • Collapse Expand

    Підсумковий модульний контроль

  • Collapse Expand

    Лабораторні роботи (завантаження на перевірку)