Методические указания по выполнению курсовой работы по дисциплине «Программное обеспечение для систем автоматизации технологических процессов»

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ 

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ  
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ  
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «МИСиС» 

 

 
 
 

 

 

 

 
 

 

 

Кафедра автоматики и управления в технических системах

Н.В. Осипова 
 
 

Методические указания
по выполнению курсовой работы

по дисциплине «Программное обеспечение  
для систем автоматизации технологических 
процессов» 

Учебное пособие для студентов направления 
220201 – «Управление в технических системах», 
профиль 220401 – «Управление и информатика  
в технических системах» 

Москва  2015 

УДК 62-503.5 
 
О-74 

Р е ц е н з е н т ы  
ведущий специалист НИИВК им. М.А. Карцева,  
канд. техн. наук С.Е. Бабаков; 
НИТУ «МИСиС», канд. техн. наук, доцент каф. ИСО Б.Ф. Коньшин 

 
Осипова, Н.В.  
О-74  
Методические указания по выполнению курсовой работы по 
дисциплине «Программное обеспечение для систем автоматизации 
технологических процессов» : учебное пособие / Н.В. Осипова. – 
М. : Изд. Дом МИСиС, 2014. – 80 с. 

В пособии представлены теоретические сведения о промышленных логических контроллерах Siemens Simatic S7-300, а также SCADA-системах. Приведены примеры написания программы и разработки программного обеспечения АСУ для конкретного технологического процесса с применением пакетов STEP7 и WinCC Flexible. 
Пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению 
220400 – «Управление в технических системах» – профиль 220401 – «Управление и информатика в технических системах» и студентов других технических специальностей, изучающих дисциплины, связанные с автоматизацией 
и управлением. 

УДК 62-503.5 

 
© Н.В. Осипова, 2015 

ОГЛАВЛЕНИЕ 

Предисловие .............................................................................................. 4 
1. Перечень требований к курсовой работе ........................................... 5 
1.1. Составление и оформление курсовой работы ............................. 5 
1.2. Тематика курсовых работ ............................................................. 7 
2. Общие сведения о ПЛК ........................................................................ 8 
2.1. Принцип работы ПЛК как конечного автомата .......................... 8 
2.2. Вывод функциональных соотношений, описывающих  
работу ПЛК как автомата .................................................................... 9 
3. Основы программирования в STEP7 ................................................ 14 
3.1. Создание проекта в приложении Simatic Manager ................... 14 
3.2. Логические функции ................................................................... 15 
3.3. Сравнение данных ....................................................................... 18 
3.4. Арифметические операции ......................................................... 19 
3.5. Таймеры ........................................................................................ 20 
3.6. Счетчики ....................................................................................... 21 
3.7. Блоки для передачи данных........................................................ 22 
3.8. Обработка аналоговых величин ................................................. 22 
4. Пример составления программы управления технологическим 
процессом ................................................................................................ 25 
4.1. Пример составления таблицы состояний и графа  
состояний ............................................................................................ 26 
4.2. Программирование технологических операций процесса  
в STEP7 ................................................................................................ 27 
4.3. Проверка работы программы в S7-PLCSIM .............................. 39 
5. SCADA-система .................................................................................. 41 
5.1. Создание экранных форм для визуализации  
технологического процесса ............................................................... 41 
5.2. Тестирование программного обеспечения ................................ 54 
6. Перечень заданий на курсовую работу ............................................ 67 
Библиографический список ................................................................... 78 

Предисловие 

Целью написания курсовой работы по дисциплине «Программное 
обеспечение для систем автоматизации технологических процессов» 
является закрепление знаний, полученных при изучении курса лекций и лабораторного практикума, приобретение навыков по программированию ПЛК Siemens в среде STEP7, а также по созданию 
экранных форм в пакете Simatic WinCC Flexible для визуализации 
технологического процесса. 
В соответствии с утвержденным учебным планом студенты специальности AУ выполняют курсовую работу. 
Тематика курсовой работы соответствует содержанию теоретического курса. Каждый студент получает индивидуальное задание на 
курсовую работу, в которой указывается название темы, алгоритм 
управления технологическим процессом. Одновременно с выдачей 
задания составляется календарный график выполнения курсовой работы, расписание консультаций и дается перечень рекомендуемой 
литературы. 

1. ПЕРЕЧЕНЬ ТРЕБОВАНИЙ  
К КУРСОВОЙ РАБОТЕ 

1.1. Составление и оформление курсовой работы 

Ниже приводится примерный объем курсовой работы и ее содержание: 
1.Титульный лист ....................................................................... 1 стр.; 
2. Задание .................................................................................... 1 стр.; 
3. Содержание ......................................................................... 1–2 стр.; 
4. Введение .............................................................................. 1–2 стр.; 
5. Описание технологического процесса: 
5.1. Алгоритм управления технологическим процессом ...... 1–2 стр.; 
5.2. Граф состояний технологического процесса ............... 1 стр.; 
5.3. Таблица состояний технологического процесса ......... 1 стр.; 
5.4. Характеристические уравнения,  
описывающие состояния процесса ........................... 2–3 стр.; 
6. Программное обеспечение технологического процесса: 
6.1. Таблица конфигурации аппаратуры ПЛК  
из пакета STEP7 .............................................................. 1 стр.; 
6.2. Программа на языках LAD, FBD (по выбору)  
в среде STEP7 ............................................................. 4–5 стр.; 
7. Создание экранных форм для визуализации технологического 
процесса: 
7.1. Краткие сведения о SCADA-системе ............................ 1–2 стр.; 
7.2. Описание экранов визуализации процесса  
в WinCC Flexible ..................................................................... 4–5 стр.; 
8. Выводы и заключение ............................................................ 1 стр.; 
9. Список используемой литературы ......................................... 1 стр. 
_________________ 
Всего 21–28 стр. 

Курсовая работа должна в краткой и четкой форме раскрывать 
творческий замысел, при необходимости сопровождаться схемами, 
иллюстрациями и т.п., излагать методы исследования, методику написания алгоритмов и программ и саму программу, выводы по ней. 
Общими требованиями к оформлению курсовой работы являются: 
1) обоснованность рекомендаций и предложений; 
2) убежденность аргументации; 
3) краткость и точность формулировок; 

4) корректность изложения результатов работы; 
5) четкость и логическая последовательность изложенного материала. 
Курсовую оформляют в соответствии с ГОСТ 2.105-79 на страницах формата А4, текст печатается на компьютере, гарнитурой Times 
New Roman, шрифт 14, через 1,5 интервала, с выравниванием по ширине. Размеры полей: левое – не менее 30 мм, правое – не менее 
10 мм, верхнее – не менее 15 мм, нижнее – не менее 20 мм. Титульный лист оформляется в соответствии с рис. 1.1.1. 

 

Рис. 1.1.1. Образец титульного листа курсовой работы 

 
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ 
 
Национальный исследовательский технологический 
университет «МИСИС» 
 
Кафедра «Автоматика и управление в технических системах» 
 
КУРСОВАЯ РАБОТА 
 
по дисциплине «Программное обеспечение  
для систем автоматизации технологических процессов» 
 
на тему: 
«Разработка SCADA-системы технологической линии розлива» 
 
 
Курсовую работу выполнил студент 
Иванов И.И. 
(фамилия и инициалы) 
 
Учебная группа АУ-Б-10 
 
Руководитель курсовой работы: 
Ст. преп. Осипова Н.В. 
(ученое звание, фамилия и инициалы) 
 
 
 
 
 
 
Москва 2015 

Страницы нумеруются арабскими цифрами. В общую нумерацию 
входят все листы, в том числе и титульный лист. 
Число иллюстраций должно быть достаточным для пояснения излагаемого текста. Нумерация страниц ставится сквозная, рисунки в 
пределах раздела. Например, рис. 1.1, 1.2 соответствуют первой части работы, рис. 2.1, 2.2 – второй и т.д. Рисунок помещается после 
первого упоминания в тексте. 
Таблицы в тексте могут иметь заголовки, их нумеруют в пределах 
раздела. На все таблицы и рисунки, помещенные в тексте курсовой 
работы, необходимо дать ссылки. 
Ссылки должны быть и на использованную литературу, перечень 
которой приводится в последней части, с указанием названия учебника или учебного пособия, фамилии и инициалов авторов, издательства и года издания. 
Содержание дается на отдельном листе и помещено вслед за титульным листом перед индивидуальным заданием. Наименование 
разделов и подразделов приводят с указанием номеров страниц, на 
которых размещается их начало. 
Курсовая работа сдается в печатном виде. Разработанное студентом программное обеспечение для ПЛК сдается на диске, флешке 
или ином электронном носителе информации. 
Номер варианта задания курсовой работы определяется номером 
записи фамилии студента в журнале преподавателя. 

1.2. Тематика курсовых работ 

Предлагается следующая тематика: 
1. Разработка программного обеспечения АСУ ТП изготовления 
продукции; 
2. Разработка программного обеспечения АСУ ТП сортировки деталей; 
3. Разработка программного обеспечения АСУ технологической 
линией изготовления деталей; 
4. Разработка программного обеспечения АСУ технологической 
линией розлива сока в бутылки. 

2. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПЛК 

Промышленные логические контроллеры (ПЛК) представляют 
собой управляющее устройство, применяемое для автоматизации 
технологических процессов, в транспортной отрасли, в быту и пр. 

На сегодняшний день SIEMENS является самым крупным мировым производителем универсальных программируемых контроллеров, а его продукция представлена ПЛК семейств SIMATIC S7-200, 
SIMATIC S7-300, SIMATIC S7-400.

Контроллер Siemens SIMATIC S7-300 – это модульный програм
мируемый контроллер, предназначенный для построения систем автоматизации низкой и средней степени сложности. В зависимости от 
типа используемого центрального процессора данный контроллер 
способен обслуживать от 16 дискретных входов/выходов до 65536 
дискретных или 4096 аналоговых каналов ввода/вывода.

При дальнейшем изучении настоящего пособия рекомендуется 

предварительно ознакомиться со структурой ПЛК Siemens SIMATIC 
S7-300, способами адресации, поддерживаемыми форматами данных 
и программным обеспечением с использованием источников [2, 3, 5, 
6, 9, 11]. 

2.1. Принцип работы ПЛК  
как конечного автомата 

Большинство программ управления технологическими процессами используют методику автоматного программирования. При 
этом ПЛК рассматривается как конечный автомат, который при 
возникновении определенных условий на его входах переводит систему в одно из множества состояний, обеспечивающих заданную 
управляющую команду [1,4]. 
Конечный автомат является абстрактным автоматом. Число его 
возможных состояний конечно, и результат работы определяется по 
конечному состоянию. 
Конечный автомат А задается шестью объектами: 

 
( , , ,
,
,
),
o
А
U Y Q q Ф
=
Ψ  
(2.1.1) 

где 
,
,
u
U y
Y q
Q
∈
∈
∈
; 
u – входной сигнал; 
y – выходной сигнал;