Рабочая программа дисциплины технические средства автоматизации направление ооп
скачатьУТВЕРЖДАЮДекан ТЭФ ТПУ __________________ Г.В. Кузнецов «____» ___________ 2009 г. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА АВТОМАТИЗАЦИИ НАПРАВЛЕНИЕ ООП ____________________________________________________________________ ПРОФИЛЬ ПОДГОТОВКИ (СПЕЦИАЛИЗАЦИЯ) Автоматизация технологических процессов и производств В теплоэнергетике КВАЛИФИКАЦИЯ (СТЕПЕНЬ) СПЕЦИАЛИСТ БАЗОВЫЙ УЧЕБНЫЙ ПЛАН ПРИЕМА 2007 Г. КУРС 4 СЕМЕСТР 8 КОЛИЧЕСТВО КРЕДИТОВ ___ ПРЕРЕКВИЗИТЫ ^ КОРЕКВИЗИТЫ ПРОЕКТИРОВАНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ, ЛОГИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ И ЗАЩИТА, АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ТЭС И АЭС ^ ЛЕКЦИИ 48 час. ЛАБОРАТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ 16 час. АУДИТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ 64 час. САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА 96 час. ИТОГО 160 час. ^ Очная ВИД ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ Экзамен ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕЕ ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ Кафедра АТП ЗАВЕДУЮЩИЙ КАФЕДРОЙ __________________ В.С. Андык РУКОВОДИТЕЛЬ ООП __________________ ПРЕПОДАВАТЕЛЬ __________________ Медведев В.В. 2009 г.
Цель освоения дисциплины - формирование знаний о принципах построения, составе, назначении, характеристиках и особенностях применения технических средств автоматизации общепромышленного и отраслевого назначения, методиках их выбора для автоматизированных и автоматических систем регулирования и управления.
Дисциплина относится к базовой части профессионального цикла ООП. Для успешного освоения дисциплины «Технические средства автоматизации» студенты должны обладать знанием и опытом применения информационных технологий, знать принципы действия, устройство типовых измерительных преобразователей и приборов, асинхронные и синхронные машины, простейшие электронные усилители, назначение и устройство микропроцессорных контроллеров, уметь читать чертежи и схемы, выполнять технические изображения в соответствии с требованиями стандартов ЕСКД, рассчитывать цепи постоянного тока, однофазные и трехфазные цепи переменного тока, проводить измерения в цепях, развивать способности к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей ее достижения, в условиях развития науки и техники производить переоценку накопленного опыта, развивать способность и готовность использования информационных технологий. Пререквизитами дисциплины «Технические средства автоматизации» являются дисциплины «Информатика», «Электротехника и электроника», «Технические измерения и приборы». Кореквизитами дисциплины «Технические средства автоматизации» являются дисциплины «Проектирование автоматизированных систем», «Логическое управление и защита» «Автоматизированные системы управления технологических процессов ТЭС и АЭС».
В результате изучения дисциплины студент должен знать: - тенденции развития технических средств автоматизации, их классификацию; - электрические технические средства автоматизации и области их применения; - состав технических средств типовых систем автоматического регулирования и автоматизированных систем управления; - принципы построения основных узлов и реализации основных видов функциональных преобразований в технических средствах автоматизации; - характеристики исполнительных устройств и автоматических регуляторов; - методы выбора технических средств автоматизации для автоматических и автоматизированных систем управления технологических процессов; и уметь: - определять статические и динамические характеристики технических средств автоматизации; - оценивать влияние параметров устройств преобразования информации и автоматических регуляторов на динамику систем автоматического регулирования; - выбирать технические средства автоматизации для реализации заданных алгоритмов регулирования, осуществлять их проверку и наладку. В процессе освоения дисциплины у студентов развиваются следующие профессиональные компетенции: - способность и готовность к практическому анализу состояния технических средств систем автоматического регулирования и автоматизированных систем управления технологических процессов; - способность и готовность применять современные технические средства для реализации заданных алгоритмов регулирования.
Содержание теоретического раздела дисциплины 1. Современные тенденции развития технических средств автоматизации (4 час) Основные этапы развития технических средств автоматизированных систем. Функциональный состав технических средств автоматизации. Требования к техническим средствам автоматизации технологических процессов. Требования к полноте функционального состава, к точности реализации алгоритмов управления и надежности технических средств автоматизации. Требования эргономичности, безопасности эксплуатации и простоты обслуживания технических средств автоматизации. Необходимость взаимозаменяемости, полноты функционального состава и избыточности номенклатуры технических средств автоматизации. Методы стандартизации в производстве технических средств автоматизации. Элементный, блочно-модульный принцип и принцип агрегатирования в производстве технических средств автоматизации. Унификация средств автоматизации. Государственная система приборов и средств автоматизации.
средств автоматизированных систем управления (8 час) Структура управляющих функций АСУ ТП. Принципы технической реализации АСУ ТП. Обобщенная техническая структура автоматизированных систем управления технологическими процессами и разновидности используемых технических средств (получения, преобразования, переработки, передачи, хранения и отображения информации, воздействия на управляемый технологический процесс). Характеристика технических средств измерительной, исполнительной и информационно-управляющей частей АСУ ТП. Основные принципы построения информационно-управляющей части АСУ ТП. Состав технических средств и обобщенная техническая структура систем централизованного контроля, регулирования и управления. Состав технических средств и обобщенная техническая структура АСУ ТП с функционально – групповым управлением. Состав технических средств и обобщенная техническая структура АСУ ТП с супервизорным режимом работы. Состав технических средств и основные особенности распределенных АСУ ТП. 3. Технические средства систем автоматического регулирования (8 час) Обобщенная техническая структура типовой одноконтурной системы автоматического регулирования (АСР). Регулирующие органы АСР. Исполнительные механизмы. Автоматические регуляторы. Способы реализации типовых алгоритмов регулирования. Функциональные преобразования сигналов. Состав технических средств каскадной АСР. Состав технических средств АСР соотношения. Состав технических средств АСР с динамической коррекцией. Состав технических средств АСР с селективной схемой формирования сигнала рассогласования. Состав технических средств АСР с многоканальным регулятором. Состав технических средств АСР в системах синхронизации исполнительных механизмов. 4. Технические средства управляющих вычислительных комплексов (4 час) Алгоритмы функционирования электрических регулирующих устройств систем автоматического регулирования в супервизорном режиме управления. Алгоритмы функционирования регулирующих устройств систем автоматического регулирования в режиме непосредственного цифрового управления (НЦУ). Состав технических средств управляющих вычислительных комплексов с резервированием. Режимы перехода с верхнего уровня на нижний уровень автоматизированных систем управления. Организация режимов НЦУ с интегрирующим устройством и ЦАП на выходе УВК. Организация функционирования УВК в режиме НЦУ с резервными регуляторами. 5. Аналоговые электрические средства автоматизированных систем управления (12 час) Характеристика аналоговых электрических средств систем автоматического регулирования. Элементная база аналоговых электрических средств систем автоматизации. Функциональные блоки на основе пассивных и активных электрических элементов. Типовые схемы функционального преобразования сигналов. Пневматические, гидравлические и комбинированные средства автоматизации. Применение функциональных обратных связей для реализации алгоритмов регулирования. Функциональные блоки и модули электрических регулирующих устройств. Регулирующие блоки с непрерывным выходным сигналом. Регулирующие блоки с импульсным выходным сигналом. Принцип действия релейно-импульсного регулятора. Динамика релейно-импульсного регулятора. Статическая и динамическая настройка средств автоматизации. Агрегатированные комплексы электрических средств автоматического регулирования. Функциональный состав промышленных агрегатированных комплексов технических средств автоматизации. Типовые блоки и модули функционального преобразования сигналов. Устройства оперативного управления. Блоки оперативного управления и задатчики регулируемых параметров. Гальваническое разделение цепей автоматизированных систем управления. Исполнительные устройства электрических регуляторов. Электромагнитные и тиристорные пусковые устройства. Электрические исполнительные механизмы постоянной скорости. Особенности управления электрическими исполнительными механизмами постоянной скорости. 6. Цифровые технические средства автоматизированных систем управления (12 час) Цифровые технические средства приема, преобразования и передачи информации по каналам связи. Микроэлектронная элементная база. Логические элементы. Цифровые устройства комбинационного типа. Цифровые устройства последовательностного типа. Устройства связи УВК с объектами управления в АСУ ТП. Общие характеристики стандартных интерфейсов. Структуры каналов устройств связи с объектом (УСО). Цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи. Коммутаторы каналов УСО. Устройства передачи цифровых данных. Микропроцессорные средства автоматизированных систем управления. Основные элементы микропроцессорных средств автоматизации. Обобщенная структурная схема микропроцессора (МП). Основные функции микропроцессоров в управляющих устройствах. Особенности структуры МП. Микропроцессорные средства автоматического регулирования и логического управления. Программируемые малоканальные регулирующие приборы. Регулирующие микропроцессорные контроллеры и контроллеры для логического управления. Основные характеристики и области применения микропроцессорных контроллеров. Функциональные возможности микропроцессорных контроллеров. Виртуальная структура микропроцессорного контроллера. Программирование микропроцессорных контроллеров. Цикличность обработки информации. Алгоритмы управления микропроцессорных контроллеров. Особенности подключения внешних цепей микропроцессорных контроллеров. Применение микропроцессорных контроллеров в автоматизированных системах управления объектов теплоэнергетики. Содержание практического раздела дисциплины Содержание лабораторных занятий 1. Изучение и проверка функциональных блоков агрегатированных комплексов (4 час). 2. Изучение и проверка регулирующих блоков агрегатированных комплексов (4) 3. Изучение и проверка технических технических средств исполнительной части систем автоматического регулирования (4 час). 4. Изучение микропроцессорных технических средств автоматизированных систем управления (4 час). 4.2. Структура дисциплины по разделам и видам учебной деятельности Структура дисциплины по разделам и видам учебной деятельности приведена в таблице 1. Таблица 1 Структура дисциплины по разделам и формам организации обучения
Сочетания методов и форм организации обучения по дисциплине отражены в таблице 2. Таблица 2 Сочетания методов и форм организации обучения по дисциплине
самостоятельной работы студентов 6.1. Текущая самостоятельная работа студентов включает следующие виды: - работа с лекционным материалом; - подготовка к лабораторным занятиям; - изучение тем, вынесенных на самостоятельную проработку; - опережающая самостоятельная работа; - подготовка к экзамену. Творческая проблемно-ориентированная самостоятельная работа (ТСР) по дисциплине включает поиск и анализ необходимой информации, анализ статистических и фактических материалов по заданной теме. 6.2. Содержание самостоятельной работы студентов по дисциплине На самостоятельную работу студентов выносятся следующие темы: - функциональное преобразование сигналов в автоматизированных системах управления; - типовые блоки и модули функционального преобразования сигналов; - агрегатированные комплексы электрических средств автоматизации; - способы реализации типовых алгоритмов автоматического регулирования; 6.3. Контроль самостоятельной работы Оценка результатов самостоятельной работы студентов производится в форме самоконтроля и контроля со стороны преподавателя. 6.4. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов 1. Беляев Г.В., Кузищин В. Ф., Смирнов Н.И. Технические средства автоматизации в теплоэнергетике: Учебное пособие. – М.: Энергоиздат, 1982. – 320 с. 2. Родионов В.Д., Терехов В.А., Яковлев В.Б. Технические средства АСУ ТП: Учебное пособие. – М.: Высшая школа, 1989. – 263 с. 3. Ялышев А.У., Разоренов О.И. Многофункциональные аналоговые регулирующие устройства автоматики. – М.: Машиностроение, 1981. – 324 с. 4. Агрегатные комплексы технических средств АСУ ТП: Справочник / Под ред. Боборыкина Н.А. – Л.: Машиностроение,1985. – 271 с. 5. Сазонов А.А. и др. Микроэлектронные устройства автоматики: Учебное пособие. – М.: Энергоатомиздат, 1991. – 384 с. 7. Средства текущей и итоговой оценки качества освоения дисциплины 7.1. Перечень вопросов текущего контроля 1. С какой целью используют стандартизацию в производстве технических средств автоматизации? 2. В чем заключаются принцип агрегатирования и блочно-модульный принцип создания технических средств автоматизации? 3. Какие требования предъявляются к техническим средствам автоматизации? 4. Какие составные части включает обобщенная техническая структура АСУ ТП? 5. В чем заключаются основные принципы реализации информационно-управляющей части АСУ ТП? 6. Какие схемы используют для реализации типовых алгоритмов регулирования? 7. Что представляет собой техническая структура АСР? 8. Какие технические средства включает АСУ ТП, работающая в режиме НЦУ? 9. Какие технические средства включает автоматизированная система управления с резервным аналоговым регулятором? 10. Какие технические средства включает автоматизированная система управления с резервным импульсным регулятором? 11. Какие элементы входят в состав аналоговых технических средств автоматизации? 12. Что представляют собой функциональные модули аналоговых функциональных и регулирующих устройств? 13. Какие элементы входят в состав модулей питания аналоговых функциональных и регулирующих устройств? 14. Какие элементы входят в состав функциональных модулей аналоговых функциональных устройств? 15. Что представляют собой модули формирования импульсных выходных сигналов регулирующих устройств? 16. Какие разновидности преобразователей электрических сигналов используют в автоматизированных системах управления? 17. Какие компоненты входят в состав линейных преобразователей сигналов на пассивных и активных элементах? 18. Какие компоненты входят в состав нелинейных преобразователей сигналов на пассивных и активных элементах? 19. С какой целью в автоматизированных системах управления используют амплитудно-импульсные и широтно-импульсные модуляторы? 20. Какие типовые схемы функционального преобразования сигналов используют в автоматизированных системах управления? 21. С какой целью используют гальваническое разделение цепей автоматизированных систем управления? 22. Какие технические средства используют для гальванического разделения цепей? 23. Какие устройства оперативного управления используют в системах автоматизации? 24. Какие устройства входят в состав исполнительной части систем автоматизации? 25. Какие пусковые устройства применяют в автоматизированных системах управления? 26. Какие исполнительные механизмы применяют в исполнительной части автоматизированных систем управления? 27. Какие компоненты входят в состав цифровых технических средств автоматизации? 28. Какие схемы используют для реализации аналого-цифровых преобразователей? 29. Какие схемы используют для реализации цифро-аналоговых преобразователей? 30. Какие устройства применяют для решения логических задач в автоматизированных системах управления? 31. Какие счетчики импульсов используют в цифровых технических средствах автоматизации? 32. Что представляют собой триггеры и для чего их используют в АСУ ТП? 33. Что представляют собой устройства ввода-вывода информации? 34. Какие технические средства используют в постах передачи информации? 35. Какие технические средства используют в постах приема информации? 36. Что представляют собой устройства связи с объектом управления? 37. Какие средства используют в каналах связи для уменьшения погрешностей в передаче информации? 7.2. Перечень вопросов итогового контроля 1. Основные этапы развития технических средств автоматизации. 2. Методы стандартизации в производстве технических средств автоматизации. 3. Классификация технических средств АСУ ТП. 4. Агрегатирование и блочно-модульный принцип построения ТСА. 5. Структура управляющих функций АСУ ТП. 6. Принципы построения информационно-управляющей части АСУ ТП. 7. Обобщенная техническая структура типовой АСР. 8. Принцип действия релейно-импульсного регулятора. 9. Состав технических средств одноконтурной АСР. 10. Состав технических средств каскадной АСР. 11. Состав технических средств АСР соотношения. 12. Состав технических средств АСР с динамической коррекцией. 13. Состав технических средств автоматизированных систем управления. 14. Состав технических средств АСУ ТП с резервированием. 15. Элементная база технических средств АСУ ТП. 16. Аналоговые электрические регулирующие устройства с аналоговым выходным сигналом. 17. Электрические регулирующие устройства с импульсным выходным сигналом. 18. Техническая реализация релейных элементов регулирующих устройств. 19. Функциональные блоки и модули регулирующих устройств. 20. Линейные статические функциональные преобразователи. 21. Нелинейные функциональные преобразователи. 22. Агрегатные комплексы технических средств автоматизированных систем управления. 23. Регулирующие блоки агрегатных комплексов АСУ ТП. 24. Функциональные блоки агрегатных комплексов АСУ ТП. 25. Технический состав блоков оперативного управления. 26. Исполнительные устройства электрических регуляторов. 27. Исполнительные механизмы систем автоматизации. 28. Гальваническое разделение цепей в системах управления. 29. Цифровые технические средства АСУ ТП. 30. Микропроцессорные технические средства АСУ ТП. 31. Технические средства преобразования, передачи и приема информации. 32. Технические средства преобразования информации. 33. Комплекс технических средств поста передачи информации. 34. Комплекс технических средств поста приема информации. 35. Устройства связи УВК с объектом управления. ^ обеспечение дисциплины Основная литература 1. Беляев Г.В., Кузищин В. Ф., Смирнов Н.И. Технические средства автоматизации в теплоэнергетике: Учебное пособие. – М.: Энергоиздат, 1982. – 320 с. 3. Родионов В.Д., Терехов В.А., Яковлев В.Б. Технические средства АСУ ТП: Учебное пособие. – М.: Высшая школа, 1989. – 263 с. 2. Шандров Б.В., Чудаков А.Д. Технические средства автоматизации: Учебник для вузов. – М.: Академия, 2010. – 368 с. Дополнительная литература 4. Ялышев А.У., Разоренов О.И. Многофункциональные аналоговые регулирующие устройства автоматики. – М.: Машиностроение, 1981. – 324 с. 5. Таланов В.Д. Технические средства автоматизации: Учебное пособие. – М.: Испо-Сервис, 1998. – 148 с. 6. Бутырин Н.Г. и др. Микропроцессоры в системах автоматического управления: Учебное пособие.- Л.: Изд-во ЛГТУ, 1991. – 129 с. 7. Агрегатные комплексы технических средств АСУ ТП: Справочник / Под ред. Боборыкина Н.А. – Л.: Машиностроение,1985. – 271 с. ^ Лабораторные занятия по дисциплине проводятся в специализированной лаборатории технических средств автоматизации и автоматических систем управления с образцами серийно выпускаемых технических средств автоматизации и лабораторными установками. Программа составлена на основе ФГОС по направлению 657900 «Автоматизированные технологии и производства» и специальности 220301 «Автоматизация технологических процессов и производств в теплоэнергетике». Программа одобрена на заседании кафедры АТП (протокол №10 от «01» октября 2009 г. Автор доцент Медведев В.В.
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка: 