Рабочая программа дисциплины Основы автоматизации производственных процессов промышленных предприятий

Рабочая программа

Форма

Ф СО ПГУ 7.18.2/06

Министерство образования и науки Республики Казахстан
Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова

Кафедра Автоматизации и управления

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

дисциплины Основы автоматизации производственных процессов

промышленных предприятий

для студентов специальности 5В070800 – Автоматизация и управление

Павлодар

Лист утверждения
к рабочей программе дисциплины, разработанной

на основании ГОСО и
типовой программы

по специальности

Форма

Ф СО ПГУ 7.18.1/06

УТВЕРЖДАЮ

Проректор по УР

___________

" ___ " __________ 200_ г.

Составитель: доцент, к. т.н. ___________

Кафедра Автоматизации и управления

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

по дисциплине Основы автоматизации производственных процессов

для студентов специальности 5В070800 - Автоматизация и управление

Рабочая программа разработана на основании ГОСО и типовой программы специальности 050702 – Автоматизация и управление, утверждена на заседании Ученого совета ПГУ им. С. Торайгырова
"__" ________ 200_ г., протокол № __.

Рекомендована на заседании кафедры от “___”______200_ г.

Протокол № 1.

Заведующий кафедрой ____________

Одобрена методическим советом энергетического факультета

"__" _______200_ г., протокол № __.

Председатель МС ____________

СОГЛАСОВАНО

Декан факультета ____________ “___”______200_ г.

ОДОБРЕНО ОПиМО

Начальник ОПиМО _________ “___”______200__ г.

1 Цели и задачи дисциплины

1.1 Цель дисциплины – подготовка на завершающем этапе обучения специалиста, обладающего современным уровнем знаний по автоматизации технических систем.

Другая цель дисциплины - ознакомить студентов с профессиональной деятельностью бакалавра, общими признаками технического творчества для различных специальностей, дать общие представления о тех проблемах, с которыми сталкивается бакалавр в своей повседневной и творческой работе, подготовить к овладению интенсивной технологией технического творчества.

Дисциплина "Автоматизация технических систем", как базовый курс, должна обеспечить целенаправленную подготовку и воспитание будущего специалиста, т. е. воспитание его общественно-научного мировоззрения, его профессиональную подготовку, его умение формулировать и исследовать на должном уровне общие теоретические проблемы изучаемой специальности, умение развить и реализовать свои знания в области технической практики.

1.2 Задачи дисциплины:

- изучение основных понятий анализа и синтеза технических систем;

- ознакомление студентов с методами исследования сложных технологических процессов.

1.3 В результате изучения дисциплины студенты должны получить теоретические знания, практические умения и навыки в области анализа и синтеза.

1.4 В результате изучения дисциплины студенты должны уметь:

- владеть методами исследования сложных технологических процессов с использованием современных средств вычислительной техники;

- производить расчет основных параметров технических систем при проектировании систем автоматизации;

- разрабатывать структурные и функциональные схемы систем автоматизации;

- вырабатывать алгоритмы управления, обеспечивающие качественное функционирование технических систем;

- производить оптимизацию проектных решений.

2 Данные о дисциплине

Пререквизиты – дисциплины, содержащие перечень знаний, умений и навыков, необходимых для освоения изучаемой дисциплины:

- Цикла базовых дисциплин:

- Физика - разделы: Электричество. Магнетизм;

- Химия – разделы: Основы неорганической химии. Химия полупроводников. Электрохимические процессы в энергетике и машиностроении.

- Математика - разделы: Решение дифференциальных уравнений. Функции комплексных переменных. Численные методы решения дифференциальных уравнений. Теория разностных уравнений;

- Информатика - разделы: Программирование. Методы решения систем уравнений на ЭВМ;

- Теория автоматического управления;

- Элементы и устройства автоматизации;

- Микропроцессорные комплексы;

- Метрология и средства измерения;

- Теория надежности.

3 Содержание дисциплины

Тематический план

дисциплины

Форма

Ф СО ПГУ 7.18.2/07

Тематический план дисциплины
Очная форма обучения на базе ОСО
№	Наименование тем	Количество часов
пп		лек.	прак.	лаб	СРС
1	2	3	4	5	6
1	Введение	4	-	-	20
2	Объекты управления в технических системах	4	4	-	20
3	Промышленные системы автоматического управления	6	6	-	20
4	Системы дискретного логического управления	6	6	-	20
5	Программно-дискретные средства автоматизации	7	2,5	-	20
6	Схемы автоматизации типовых технологических процессов	10,5	4	-	20
ИТОГО по дисциплине	37,5	22,5	-	120

Содержание теоретического курса

Тема 1. Введение

Общие сведения об АСУ. Этапы развития автоматизации. Обзор современного уровня и перспективы развития АСУ.

Уровни автоматизации. Классификация систем управления по уровням автоматизации. Общие сведения об автоматических (локальных) системах управления первого уровня автоматизации. Назначение локальных систем и их классификация.

Применение микропроцессорных средств автоматизации и программных комплексов в АСУ.

Тема 2. Объекты управления в технических системах

Классификация объектов управления в технических системах и их виды. Особенности технологических процессов как объектов управления (распределенность выходных переменных, нестационарность, нелинейность). Статические и динамические характеристики объектов управления. Линейные и нелинейные модели. Возмущения и помехи, их характеристики.

Аналитические и экспериментальные методы определения статических и динамических характеристик объектов управления.

Тема 3. Промышленные системы автоматического управления

Общие сведения о промышленных системах автоматического регулирования. Структурная схема промышленной САУ. Требования к системе. Возмущения технологического процесса, типовые процессы регулирования.

Аналоговые и цифровые автоматические регуляторы и их настройка. Классификация и основные характеристики регуляторов. Выбор типа регуляторов. Реализация типовых законов регулирования в промышленных регуляторах.

Методы расчета и параметров настройки линейных аналоговых регуляторов.

Виды возмущений в АСР и переходные процессы. Выбор вида закона регулирования в зависимости от динамических свойств объекта и задач регулирования.

Анализ качества АСР в статике и динамике. Примеры типовых систем автоматического регулирования различных объектов регулирования.

Тема 4. Системы дискретного логического управления.

Задачи системы дискретного логического управления при автоматизации технических процессов. Примеры объектов управления. Технические средства для реализации задач дискретного логического управления.

Методы описания задач дискретного логического управления с использованием алгебры логики. Типовые алгоритмы обработки дискретных сигналов. Методы синтеза автоматических устройств дискретного логического управления.

Структура цифровых систем управления. Методы исследования цифровых систем, Модели цифровых ЛСУ.

Построение дискретных моделей на основе непрерывных моделей. Уравнения динамики цифровых систем. Управляемость. Наблюдаемость. Анализ переходных процессов в цифровых ЛСУ. Цифровые регуляторы и особенности их конфигурирования и расчета параметров настройки. Примеры расчета цифровых регуляторов.

Тема 5. Программно-дискретные средства автоматизации.

Аппаратные средства для реализации задач автоматического регулирования и дискретного логического управления при автоматизации технических систем.

Программируемые микропроцессорные контроллеры, средства сбора аналоговой и дискретной информации с объекта управления, средства подачи команд на объекты управления.

Тема 6. Схемы автоматизации типовых технических процессов

Отображение задач автоматизации с использованием функциональных схем. Примеры построения отдельных задач измерения выходных переменных и их отображения; дистанционное автоматическое регулирование объектами. Примеры схем автоматизации для типовых технологических процессов.

Содержание практических занятий

Цель практических занятий – углубление и закрепление знаний студентов по курсу "Автоматизация типовых технологических процессов", обучение их современным методам и процедурам инженерного расчета, проектирования и исследования систем автоматизации технологических комплексов и процессов.

На практических занятиях студенты работают по индивидуальным заданиям и получают консультации по возникающим вопросам. Задания сформулированы так, чтобы при их выполнении у студентов прививались навыки практического применения типовых процедур, методов и этапов инженерного расчета, проектирования и исследования систем автоматизации.

Перечень практических занятий:

Тема 1. Изучение технологического процесса как объекта автоматизированного управления. Место данного технологического процесса в цепи технологических переделов завода, его роль и функции.

Тема 2. Принципиальное описание материальных и энергетических преобразований на переделе.

Тема 3. Аппаратно-технологическая схема процесса: нитки последовательности аппаратов, реализующих одну функцию (имеется в виду технологическая функция, а не функция управления), связи с соседними переделами, входные и выходные потоки.

Тема 4. Аппаратура технологического процесса. Назначение и принцип работы аппаратов, на которых осуществляется технологический процесс.

Тема 5. Особенности процесса с точки зрения автоматизации управления, технологический регламент.

Тема 6. Постановка и декомпозиция общей задачи управления технологическим процессом.

Тема 7. Постановка общей задачи управления процессом и ее разбиение на подзадачи с описанием структуры всей системы управления и составляющих ее подсистем.

Тема 8. Выбор принципиальных технических решений.

Анализ существующего уровня автоматизации. Анализ современного рынка средств автоматизации. Анализ аналогов автоматизации подобных технологических процессов.

Тема 9. Разработка технического задания на создание системы автоматизации.

Описание функций управления, которые должны быть автоматизированы. Перечни измеряемых и регулируемых величин. Оценки количества входов и выходов для управляющей системы и количества контуров регулирования, диагностики и защиты.

Тема 10. Требования к программному обеспечению управляющего вычислительного комплекса. Требования к оборудованию пульта оператора технологического процесса и мониторингу процесса.

Содержание СРС

№	Вид СРС	Форма отчетности	Вид контроля	Объем в часах
1	Подготовка к лекционным занятиям		Участие на занятии	5
2	Подготовка к практическим занятиям	Рабочая тетрадь	Участие на занятии	5
3	Изучение материала, не вошедшего в содержание аудиторных занятий		Опрос	25
4	Подготовка к контрольным мероприятиям		РК1, РК2, тестирование	10
5	Подготовка к экзамену на сессии		Сдача экзамена	15
Всего	60

Темы для самостоятельного изучения

Тема 1. Области применения систем автоматического управления.