скачать
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ВОРОНЕЖСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ
УТВЕРЖДАЮ:
Декан факультета ЭХТ
проф. Корыстин С. И.
“ ” 2005г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
дисциплины
«Системы управления
химико-технологическими процессами»
для специальности 240502 „Технология переработки пластических масс и эластомеров”
направление 240500 “Химическая технология высокомолекулярных соединений и полимерных материалов”
Программа рассмотрена:
на заседании кафедры, протокол №___ от "____"____________2005 г.
Заведующий кафедрой ИУС проф. Битюков В.К.
на заседании методической комиссии по образованию в области экологии и химической технологии, протокол №___ от "____"____________2005 г.
Председатель методической комиссии доц. Молчанов В. И.
ВОРОНЕЖ
2005 г.
- ^
Автоматизированные системы управления производственными процессами (АСУТП) позволяют повысить интенсивность производства и качество продукции, обеспечить безопасность производства и охрану окружающей среды, снизить затраты на электроэнергию.
Цель преподавания настоящей дисциплины состоит в формировании у студентов знаний и умений по основам автоматизации, управления технологическими процессами отрасли, информационным технологиям при решении задач повышения эффективности производства.
При этом у студентов вырабатываются навыки осуществления технического контроля и управления качеством производимой продукции; эффективного использования оборудования, соответствующих алгоритмов и программ расчетов параметров технологических процессов, по разработке технически обоснованных норм времени (выработки).
^
В результате изучения данной дисциплины студент должен:
иметь представление:
- о типах систем автоматического управления,
- о назначении и области применения наиболее распространенных в отрасли средств и систем автоматизации, в том числе управляющих вычислительных машин и микропроцессоров;
- о конструкциях и основных характеристиках технических средств автоматизации,
- об основных информационных технологиях управления технологическими процессами;
знать и уметь использовать:
- принципы построения и динамические характеристики систем автоматического управления;
- методы измерения параметров технологических процессов.
- ^
Курс «СУХТП» входит в состав дисциплин федерального компонента в цикл «Общепрофессиональные дисциплины (ОПД.Ф.07)».
Виды учебной работы
|
Трудоемкость, час.
|
Общая
|
9 семестр
|
Общая трудоемкость дисциплины
Аудиторные занятия
Лекции
Лабораторные занятия
Практические занятия
Самостоятельная работа
Оформление расчетов (1ч*10с.А4)
Оформление пояснительной записки (0,25ч*40с.А4)
Графические материалы (10ч*1л.А1)
Проработка материалов по конспекту лекций (0,25ч*34ч)
Проработка материалов по учебникам и учебным пособиям (1,5ч*5 п.л.)
Оформление отчёта по лабораторным работам (0,25ч*20с.А4)
Виды контроля (форма)
|
136
85
34
34
17
51
30
10
10
10
8,5
7,5
5
экзамен
зачет
КР
|
136
85
34
34
17
51
30
10
10
10
8,5
7,5
5
экзамен
зачет
КР
|
- ^
Разделы дисциплины и виды занятий
№
п/п
|
Раздел дисциплины
|
Лекции
|
ЛР
|
ПР
|
(час)
|
1
|
Методология и основные понятия курса
|
2
|
|
|
2
|
Автоматизированные системы управления производственными процессами
|
3
|
|
4
|
3
|
Автоматические системы регулирования
|
9
|
17
|
|
4
|
Системы дискретной автоматики
|
2
|
|
|
5
|
Технические средства автоматизации и управления
|
17
|
17
|
|
6
|
Проектирование систем автоматизации
|
1
|
|
13
|
Содержание разделов дисциплины
- ^
Основные понятия и определения теории автоматического управления и технической кибернетики, информатизации.
Механизация и автоматизация технологических процессов. Стадии автоматизации. Технико-экономические преимущества автоматизированного производства. Кибернетика
Методы и функции управления технологическими процессами.
Особенности управления непрерывными и периодическими процессами.
- ^
Классификация АСУ. Значение и эффективность АСУ. Роль человека-оператора и информационно-вычислительной техники в АСУ.
Функции и структура АСУТП. Виды информационных и управляющих функций АСУТП (от реализуемых ими функций и свойств объекта управления).
Техническое обеспечение АСУТП. Агрегатный принцип построения АСУ. Комплекс технических средств локальных систем и агрегатная система вычислительной техники. Устройства ввода и вывода информации. Понятие о цифровом управлении.
Вопросы технико-экономической эффективности и надежности АСУТП.
Особенности управления непрерывными и периодическими процессами. Системы управления типовыми объектами продуктов питания.
- ^
Математическое описание АСУ. Модели статики и динамики, их составление и линеаризация. Преобразование Лапласа. Передаточные функции. Временные и частотные характеристики.
Объекты регулирования. Их статические и динамические характеристики (кривые разгона, постоянная времени объекта, коэффициент самовыравнивания, время запаздывания).
Типовые динамические звенья, их дифференциальные уравнения, передаточные функции, частотные характеристики и примеры реализации. Способы соединения звеньев.
Функциональные и структурные схемы АСУ. Связи автоматических систем. Жесткие и гибкие, прямые и обратные, положительные и отрицательные обратные связи. Преобразование структурных схем.
Свободное и возмущенное движение АСУ. Устойчивость АСУ. Критерии устойчивости - Ляпунова, Гурвица, Михайлова, Найквиста. Оценка качества регулирования по виду переходного процесса и частотным характеристикам.
Системы дискретной автоматики.
Программное управление по времени. Системы циклического управления. Циклограммы.
Логические системы управления. Релейные схемы управления на стандартных элементах.
- ^
Технологические измерения и приборы.
Государственная система приборов и средств автоматизации (ГСП). Элементы метрологии и техники измерений. Измерительные приборы, их классификация. Погрешности измерения. Поверка измерительных приборов.
Преобразование сигналов и системы передач информации на расстояние.
Измерение давления и разряжения. Жидкостные, деформационные и электрические манометры.
Измерение температуры. Термометры расширения. Манометрические термометры. Термометры сопротивления. Термоэлектрические термометры. Пирометры.
Измерение количества и расхода жидкости и газа. Объемные и скоростные счетчики. Расходомеры постоянного и переменного перепада давления. Расходомеры динамического давления. Расходомеры переменного уровня. Бесконтактные расходомеры.
Измерение уровня жидкости и сыпучих сред. Указательные стекла. Уровнемеры поплавковые, гидростатические, электрические, ультразвуковые, радиоизотопные.
Измерение количества твердых и сыпучих материалов. Автоматические весы и дозаторы.
Измерение плотности жидкости. Поплавковые, весовые, гидростатические, радиоизотопные плотномеры.
Измерение вязкости. Вискозиметры истечения, с падающим шариком, ротационные, вибрационные.
Измерение влажности. Психометрические влагомеры.
Измерение химического состава и pH жидкости.
Вторичные приборы.
Потенциометры. Уравновешенные и неуравновешенные мосты. Пневматические.
Устройства управления.
Микропроцессоры и микроконтроллеры.
Автоматические регуляторы. Регуляторы прямого действия. Регуляторы дискретного действия (позиционные и импульсные). Регуляторы с линейными алгоритмами. Регуляторы системы «Старт».
Исполнительные устройства. Электрические и пневматические исполнительные механизмы. Регулирующие органы.
Проектирование систем автоматизации.
Стандартизация в разработке систем управления.
Содержание проектных работ и проектной документации. Этапы проектирования систем автоматизации. Автоматизация проектирования.
Системы управления типовыми объектами технологии.
Содержание практических занятий
состав документации проекта автоматизации;
стадии проектирования;
функциональные структуры АСУТП;
схемы автоматизации типовых объектов химической технологии;
функциональные схемы автоматизации: изображение технологического оборудования, изображение средств автоматизации, позиционное обозначение средств автоматизации, выбор параметров контроля и регулирования, выбор технических средств автоматизации, спецификация средств автоматизации.
^
№
п/п
|
Раздел дисциплины
|
Наименование лабораторных работ
|
1
|
Системы дискретной автоматики
|
Система программного управления с использованием командного прибора КЭП-12У
|
2
|
Технические средства автоматизации и управления
|
Измерение температуры. Автоматический мост КСМ-4
|
3
|
Измерение давления. Пневматический преобразователь
|
4
|
Измерение расхода газа и жидкости методом постоянного перепада давления. Ротаметры
|
5
|
Технические средства автоматизации и управления
Автоматические системы регулирования
|
Двухпозиционная система регулирования температуры
|
6
|
АСР уровня жидкости. Прибор РУКЦ
|
7
|
АСР расхода воды. Пневматический регулятор.
|
^
Текущий контроль за освоением дисциплины ведется с учетом рейтинговой оценки студентов.
Контроль усвоения лекционного материала студентами осуществляется на лабораторных и практических занятиях, где студент аттестуется по устному собеседованию. Собеседование проводится после предварительной подготовки студентов по методическим указаниям и пособиям и сопровождается оформленным отчетом по выполненной работе. Перечень вопросов для самоконтроля усвоения материала студентом приводится в методических указаниях по изучаемой работе.
Промежуточным контролем является рейтинг, выставляемый по результатам работы студента на лабораторных и практических занятиях, а так же выполнение курсовой работы. После сдачи отчетов по всему лабораторному практикуму студент получает зачет по дисциплине.
Задание по курсовой работе предусматривает проектирование автоматизированных производств. Тема работы предполагает автоматизацию технологических процессов и вспомогательных производств отрасли. Курсовая работа аттестуется на собеседовании преподавателем. На аттестации студент представляет работу и устно отвечает на вопросы.
Экзамен является итоговым контролем.
Студент на экзамене аттестуется по устному собеседованию. Собеседование проводится после предварительной подготовки студента по экзаменационному билету.
^
Основная литература
Нагорный В.С., Денисов А.А. Устройства автоматики гидро- и пневмосистем: уч. пособие для ВТУЗов. – М.: Высшая школа, 1991, 367с.
Ерофеев А.А. Теория автоматического управления: Учебник для вузов. – СПб.: Политехника, 2002. – 302 с.
Гальперин М.В. Автоматическое управление: Учебник. – М.: ФОРУМ: ИНФА-М., 2004 – 224 с.
Горошков Б.И. Автоматическое управление: Учебник. – М.: ИРПО: Издательский центр «Академия», 2003. – 304 с.
Келим Ю.М., Типовые элементы систем автоматического управления. – М.: ФОРУМ: ИНФА, 2002 – 384 с.
Шишмарев В.Ю. Типовые элементы систем автоматического управления. – М.: Издательский центр «Академия», 2004 – 304 с.
Дополнительная и альтернативная литература
Основы микропроцессорной техники / Новиков Ю.В., Скоробогатов П.К. – М.: ИНТУИТ.РУ. «Интернет-Университет Информационных Технологий», 2003, – 440 с.
Агрегатные комплексы технических средств АСУ ТП (справочник под ред. Боборыкина Н.А.) – Л.: Машиностроение, 1985 – 271 с.
Методическая литература издания ВГТА
Методические указания к лабораторной работе "Измерение давления и температуры". - Воронеж, 1995. – 23 с.
Методические указания к лабораторным работам "Измерение расхода газа и жидкости методом постоянного перепада давления", "АСР расхода воды". - Воронеж, 1995. – 23 с.
Методические указания к лабораторной работе "Двухпозиционная система регулирования температуры". - Воронеж, 1991. – 11 с.
Методические указания к лабораторным работам "Автоматическая система регулирования уровня жидкости" и "Двухпозиционное регулирование уровня жидкости". - Воронеж, 2001 – 32 с.
Методические указания к лабораторной работе "Система программного управления с использованием командного прибора КЭП-12У". - Воронеж, 1991. – 14 с.
Методические указания к выполнению раздела автоматизации в дипломных проектах. - Воронеж, 1995. – 24 с.
Методические указания к выполнению курсовой проекту по дисциплине "Системы управления технологическими процессами"/ Воронеж. гос. технол. акад. - Воронеж, 2001. – 30 с.
Методические указания к выполнению спецификации к проектам систем автоатизации технологическими процессами"/ Воронеж. гос. технол. акад. - Воронеж, 1999. – 32 с.
Методические указания к выполнению курсовой работы по курсу "Автоматика и автоматизация производственных процессов". - Воронеж, 1992. – 20 с.
Программу составил доцент кафедры ИУС:______________ А. Е. Емельянов
Экзаменационные вопросы по курсу
Системы управления химико-технологическими процессами
Автоматика. Автоматизация производства. Основные задачи автоматизации.
Факторы повышения экономической эффективности автоматизации.
Направления развития автоматизации химических производств.
Уровни автоматизации.
Иерархический принцип управления предприятием.
Автоматическое управление и регулирование. Регулируемые и регулирующие параметры. Возмущающие воздействия. Примеры.
Объект регулирования. Цель регулирования. Примеры.
Структурная схема ACP. Составляющие процесса регулирования. Сигналы в ACP.
Классификация ACP.Обратная связь в ACP.
Статика и динамика системы управления. Линеаризация уравнений статистики и динамики. Примеры.
Преобразования Лапласа. Свойства преобразований. Понятие о передаточной функции.
Типовые возмущающие функции, временные и частотные характеристики системы автоматического управления.
Элементарные типовые динамические звенья.
Передаточные функции соединений звеньев.
Понятия об устойчивости систем автоматического управления.
Критерий устойчивости Рауса – Гурвица. Примеры.
Критерий устойчивости Найквиста. Примеры.
Качество переходного процесса ACP.
Классификации объектов. Свойства объектов. Примеры.
Методы определения свойств объектов (см. также линеаризацию). Примеры.
Технические измерения. Основные понятия.
Классификация измерений.
Классификация средств измерений.
Статистические и динамические характеристики средств измерений.
Погрешности измерений. Класс точности.
Методы измерений.
Структурные схемы измерительных устройств.
Преобразователи.
Структура системы измерений.
Измерения давления. Классификация средств измерения давления.
U образный манометр.
Мембранный и сильфонный монометры.
Трубчатые манометры.
Пневматическая дистанционная система передачи сигналов.
Дифференциально-трансформаторная передача.
Измерение температуры. Классификация средств измерения температуры.
Термометры расширения (жидкостные, биметаллические, дилатометрические).
Манометрические термометры.
Термометры сопротивления. Уравновешенные мосты (лабораторный и автоматический).
Термоэлектрические термометры (термопары). Потенциометры (лабораторный и автоматический).
Двухпозиционная АСР температуры.
Измерение расхода жидкостей и газов. Классификация средств измерения расхода.
Объемные счетчики расхода жидкостей.
Измерение расхода методом переменного перепада давления.
Измерение расхода методом постоянного перепада давления.
Электромагнитные расходомеры.
Измерение расхода методом переменного уровня.
Измерение уровня. Классификация средств измерения уровня.
Поплавковые уровнемеры.
Буйковые уровнемеры.
Пьезометрические уровнемеры.
Емкостные уровнемеры.
АСР уровня (лаб. работа).
Измерение влажности. Автоматический психрометр.
Измерение плотности. Весовой плотномер.
Автоматические регуляторы. Классификация регуляторов. Законы регулирования.
Исполнительные механизмы. Регулирующие органы.
Условные обозначения приборов и средств автоматизации на функциональных схемах автоматизации (ФСА) согласно ГОСТ 21.404-85. Примеры.
Основные схемы регулирования (АСР по отклонению, комбинированная АСР, каскадная АСР, следящая АСР). Примеры.
Упрощенный и развернутый способы изображения средств автоматизации на ФСА. Рекомендуемые этапы автоматизации технологических процессов. Примеры.
Основные сведения об АСУ ТП (определение, критерий управления, цель).
Основные функции АСУ ТП.
Режимы работы АСУ ТП.
Виды обеспечения АСУ ТП.
Структурная схема управления с помощью ЭВМ.
Мультиплексирование и АЦ-преобразование сигнала.
Принципы организации ЭВМ.
АСУ ТП в режиме НЦУ (пример).
Контроллеры. Технологический контроллер ТСМ51.
Структурные схемы централизованной и распределенной АСУ ТП. Достоинства и недостатки.
Применение микропроцессоров (МП) в средствах автоматизации. МП во вторичных измерительных приборах. Примеры.
Виртуальные приборы.
Интеллектуальные датчики. Функции интеллектуальных датчиков.
Интеллектуальные исполнительные устройства.
Промышленные цифровые сети.
Тенденции развития АСУ ТП.
Цифровая автоматизированная система Delta V.
Добавить документ в свой блог или на сайт
|
