Содержание учебных дисциплин

С­одержание учебных дисциплин

Инженеры – направление подготовки 220301

 

Общепрофессиональные дисциплины

ОПД.Ф.5 Теория автоматического управления

РАБОЧАЯ  ПРОГРАММА  учебной дисциплины

ТЕОРИЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ

для специальности 220301 «Автоматизация технологических процессов и производств»

 

1. Содержание разделов учебной дисциплины

1.1. Основные понятия автоматического регулирования — 4 ч

Автоматизация и механизация производства. Мировоззренческие аспекты в теории автоматического управления. Краткий исторический очерк становления и развития теории и техники автоматического управления.

Управление, объект управления, управляемые величины, управляющие и возмущающие воздействия. Автоматическое управление, автоматическое управляющее устройство, система автоматического управления (САУ). Понятие обратной связи. Автоматический регулятор. Основные функциональные элементы регулятора и алгоритм его функционирования. Способы реализации алгоритмов управления. Аналоговые и цифровые регуляторы. Фундаментальные принципы управления. Классификация САУ: линейные и нелинейные, стационарные и нестационарные, одномерные и многомерные, непрерывные и дискретные, сосредоточенные и распределенные, детерминированные и стохастические, оптимальные и неоптимальные, с постоянной структурой и с переменной структурой, адаптивные и робастные и т. д.

1.2. Математическое описание линейных САУ — 10 ч

Использование дифференциальных уравнений,  весовые функции линейных систем. Связь выходного и входного сигналов системы на основании интеграла свертки. Передаточные функции и передаточные матрицы для описания САУ. Частотные амплитудная и фазовая характеристики. Логарифмические частотные характеристики. Понятие о минимально-фазовых системах. Условие физической реализуемости. Типовые звенья и их временные и частотные характеристики. Аппроксимация реальных объектов типовыми звеньями на основании экспериментальных переходных функций. Виды соединений звеньев. Определение передаточной функции системы по передаточным функциям отдельных звеньев. Передаточная функция замкнутой системы.

Уравнения вход-выход-состояния для описания одномерных и многомерных систем. Нормальные канонические формы уравнений состояния и наблюдения. Получение этих уравнений по передаточной функции. Получение передаточных функций на основании уравнений вход-выход-состояние. Анализ систем во временной области. Построение наблюдателей. Управляемость и наблюдаемость систем.

Случайные процессы, их характеристики (математическое ожидание, дисперсия, корреляционная функция и спектральная плотность). Использование корреляционной функции и спектральной плотности для анализа системы. Связь спектральных плотностей на входе и выходе линейной системы. Прохождение случайного сигнала через линейную систему. Случайный сигнал в замкнутой линейной системе. Уравнение Винера — Хопфа, методы его решения.

1.3. Устойчивость линейных систем — 10 ч

Определение устойчивости динамической системы. Общая постановка задачи устойчивости по А. М. Ляпунову. Условия устойчивости линейных систем. Существование функций Ляпунова в виде квадратичных форм. Алгебраические и частотные критерии устойчивости (Раусса — Гурвица, Михайлова, Найквиста). Запасы устойчивости. Определение устойчивости по логарифмическим частотным характеристикам. Влияние запаздывания на устойчивость. Выделение областей устойчивости. Понятие о Д-разбиении и расширенных частотных характеристиках. Построение областей расположения характеристических чисел системы в комплексной плоскости методом корневых годографов. Системы с запаздыванием. Частотные критерии устойчивости для систем с запаздыванием. Понятие об интервальной устойчивости. Теорема Харитонова.

1.4. Качество переходных процессов — 6 ч

Классификация критериев качества САУ. Приближенное построение переходных процессов по дифференциальным уравнениям и временным характеристикам системы. Оценка качества САУ в типовых режимах (коэффициент ошибок). Оценка качества САУ по переходной характеристике. Оценка качества САУ при гармонических воздействиях. Корневые методы оценки качества САУ. Интегральные критерии качества. Взаимосвязь различных критериев качества. Чувствительность в автоматических системах.

1.5. Методы повышения качества линейных САУ — 12 ч

Повышение точности САУ. Основные законы управления. Инвариантность и комбинированное управление. Неединичные обратные связи. Метод динамической компенсации.

Выбор желаемой передаточной функции по типовым воздействиям. Постановка задачи коррекции автоматических систем. Коррекция автоматических систем путем включения последовательных и параллельных звеньев, путем введения обратных связей. Типовые законы регулирования. Использование логарифмических частотных характеристик для синтеза систем регулирования. Использование методов корневых годографов для синтеза САУ. Параметрическая оптимизация системы.

Синтез линейной оптимальной системы из условия минимума среднего квадрата ошибки при бесконечной памяти (задача Винера). Определение оптимальной передаточной функции системы с конечной памятью (задача Заде и Рагаццини). Грубость и коэффициенты чувствительности показателей качества. Управление неустойчивыми и неминимально-фазовыми объектами.

Использование функций Ляпунова для синтеза САУ. Условия стабилизируемости линейных САУ. Синтез асимптотически устойчивых систем. Оптимальное демпфирование переходных процессов. Построение системы, оптимальной по интегральному критерию качества.

Принципы построения систем с переменной структурой. Управление с использованием воздействия по координате ошибке. Устойчивость движения систем с переменной структурой на гиперплоскости скольжения.

1.6. Линейные дискретные САУ — 12 ч

Виды дискретизации сигнала (квантование по времени и уровню). Примеры дискретных систем. Описание элементов дискретной САУ: управляющая ЭВМ, преобразователи аналоговых сигналов в цифровые и цифровые в аналоговые.

Преобразование Лапласа для импульсных сигналов. Определение Z-преобразования. Формулы связи Z-преобразования с преобразованием Лапласа. Свойства Z-преобразования. Теорема Котельникова. Обратное Z-преобразование. Передаточная функция импульсной системы. Фиксирующие цепи. Передаточная функция последовательного соединения звеньев системы. Специфика расчета импульсных систем с обратной связью.

Необходимое и достаточное условие устойчивости импульсной системы. Уравнение вход-выход-состояние для дискретной системы. Использование ПИД закона регулирования в дискретных системах. Компенсационные регуляторы. Апериодические регуляторы. Специальные схемы компенсации для объектов с запаздыванием. Модальное управление. Оптимизация стабилизирующей обратной связи по интегральному критерию. Цифровые САУ. Системы с широтно-импульсной модуляцией. Системы с частотно-импульсной модуляцией.

1.7. Анализ нелинейных САУ — 12 ч

Определение нелинейной системы. Основные особенности нелинейных систем. Типовые нелинейности, их статические и временные характеристики. Определение статических характеристик последовательного и параллельного соединения нелинейностей.

Определение устойчивости движения нелинейной системы. Уравнения первого приближения и его использование для исследования устойчивости (первый метод Ляпунова). Второй метод Ляпунова, примеры выбора функций Ляпунова. Абсолютная устойчивость.

Частотный метод определения устойчивости В. М. Попова. Геометрическая интерпретация метода. Исследование устойчивости движения в фазовом пространстве. Фазовые портреты нелинейных систем второго порядка.

Приближенные и точные методы построения фазовых траекторий. Примеры построения фазовых портретов системы регулирования. Метод точечных преобразований и его применение для исследования устойчивости нелинейных систем. Использование метода малого параметра при анализе нелинейных САУ.

1.8. Приближенное исследование нелинейных САУ — 8 ч

Автоколебания. Метод припасовывания. Метод гармонической линеаризации нелинейностей. Коэффициенты гармонической линеаризации релейных звеньев, нелинейного звена с насыщением и с зоной нечувствительности. Метод гармонического баланса амплитуд и фаз (метод Гольдфарба).

Статическая линеаризация нелинейностей. Нелинейное преобразование случайных сигналов.

Расчет нелинейных систем методом статистической линеаризации.

Применение показателя колебательности к расчету нелинейной системы.

1.9. Идентификация систем управления — 4 ч

Основные понятия: модель, структура, параметры, состояние, оценка, сигналы. Идентифицируемость. Виды оценок параметров. Идентификация с использованием активных экспериментов на объекте. Применение метода наименьших квадратов для идентификации динамических систем. Особенности идентификации объектов в действующих САУ.

1.10. Методы оптимального управления — 10 ч

Использование принципа максимума Л. С. Понтрягина. Формулировка задачи оптимизации. Условие оптимальности. Принцип максимума. Оптимальное программное управление. Задачи со свободным концом траектории. Линейно-квадратичные задачи. Терминальная задача управления. Оптимизация по быстродействию. Дискретные системы. Понятие о численных методах оптимизации.

Метод динамического программирования. Принцип оптимальности Беллмана. Уравнение динамического программирования для дискретных систем. Уравнение динамического программирования для непрерывных систем. Синтез субоптимальных обратных связей.

Стохастически оптимальные системы. Принцип разделимости. Синтез стохастической оптимальной системы при полной информации о состоянии. Синтез стохастических оптимальных систем при неполной информации. Стохастические оптимальные дискретные системы.

Управления в условиях неопределенности. Адаптивное управление статическим объектом. Адаптивное управление динамическим объектом. Самонастраивающиеся системы. Робастное управление.

 

ОПД.Ф.6 Метрология, стандартизация и сертификация

РАБОЧАЯ  ПРОГРАММА  учебной дисциплины

МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ

для специальности 220301 «Автоматизация технологических процессов и производств»

 

Содержание разделов дисциплины.

Раздел 1. Введение. Основы метрологического обеспечения, единства измерений - 8 ч

1.1. Введение. Основные понятия - 2 ч

Цели и задачи учебной дисциплины. Связь ее с другими предметами. Метрологическое обеспечение и его основы. Основные понятия метрологии. Классификация и основные характеристики измерений. Физическая величина. Единица физической величины. Международная система единиц.

1.2. Эталоны - 1 ч

Понятие эталона. Виды эталонов. Образцовые средства измерений. Поверочные схемы.

1.3. Государственная система обеспечения единства измерений - 5 ч

Государственная метрологическая служба, ее структура. Государственные испытания средств измерений. Поверка, ревизия и экспертиза средств измерений. Метрологическая аттестация не стандартизованных средств измерений. Метрологическая аттестация измерительных систем.

Раздел 2.Теория измерений, обработка результатов измерений – 20 ч.

2.1. Случайные погрешности измерений - 8 ч

Описание погрешностей с помощью функций распределения. Моменты случайных погрешностей. Нормальное распределение случайных погрешностей. Точечные оценки. Оценка с помощью интервалов. Проверка нормальности распределения результатов наблюдений. Обнаружение грубых погрешностей.

2.2.Систематические погрешности измерений - 2 ч

Обнаружение систематических погрешностей и введение поправок.

2.3. Обработка результатов измерений - 8 ч

Обработка результатов прямых равнорассеянных наблюдений. Совместная обработка нескольких рядов наблюдений. Обработка неравнорассеянных рядов наблюдений. Обработка результатов косвенных измерений. Критерий ничтожных погрешностей. Обработка совместных и совокупных измерений.

Раздел 3. Средства измерений, погрешности средств измерений, нормирование метрологических характеристик - 10 ч.

3.1. Средства измерений - 6 ч

Меры, измерительные преобразователи, измерительные приборы, измерительные системы. Погрешности средств измерений. Классы точности средств измерений. Регулировка, градуировка и калибровка средств измерений.

3.2. Нормирование метрологических характеристик средств измерений - 4 ч

Основные виды нормирования метрологических характеристик средств измерения.

Раздел 4. Основы стандартизации и сертификации -9 ч.

4.1.Основы стандартизации – 4 ч.

Правовые основы и научная база стандартизации; государственный контроль и надзор за соблюдением требований государственных стандартов. Категории нормативных документов по стандартизации. Сфера действия стандартов, виды стандартов.

4.2. Основы сертификации – 5 ч.

Основные цели, объекты, схемы и системы сертификации; обязательная и добровольная сертификация; правила и порядок проведения сертификации. Международные стандарты по управлению качеством продукции.

 

ОПД.Ф.7 Диагностика и надежность автоматизированных систем

РАБОЧАЯ  ПРОГРАММА  учебной дисциплины

ДИАГНОСТИКА И НАДЕЖНОСТЬ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ

для специальности 220301 «Автоматизация технологических процессов и производств»

 

       1. Содержание разделов учебной дисциплины

       1.1.Введение – 2 ч

       Назначение и содержание учебной дисциплины, взаимосвязь ее с другими областями знаний и производства.

       Краткий исторический обзор развития теории надежности и технической диагностики, особенности их  использования при создании и эксплуатации АСУ.  

       Надежность АСУ ТП как совокупности комплекса технических средств, программного обеспечения и оперативного персонала; как совокупности функций.

       1.2.Основные понятия и определения в области надежности – 2 ч

       Понятия надежности, системы, элемента, состояний и событий, отказа, наработки. Надежность как комплексное свойство: безотказность, ремонтопригодность, сохраняемость, долговечность. Классификация отказов, поток отказов и восстановлений.

       1.3.Показатели надежности технических и программных средств автоматизации-3ч

       Показатели безотказности невосстанавливаемых систем: наработка до отказа, функция и плотность ее распределения, вероятности отказа и безотказной работы, интенсивность отказов, средняя наработка до отказа.

       Показатели безотказности восстанавливаемых систем: наработка на отказ, функция и параметр потока отказов, простейший поток отказов, средняя наработка на отказ.

       Показатели ремонтопригодности: вероятность восстановления,  интенсивность восстановления, среднее время восстановления.

       Комплексные показатели надежности.  Показатели сохраняемости и долговечности.

1.4.Методы определения показателей надежности – 6 ч

       Основные этапы аналитической оценки надежности. Метод свертки  (последовательное, параллельное, комбинированное соединение элементов); логико-вероятностный метод (набор минимальных путей, обеспечивающих работоспособное состояние системы, логическая функция работоспособности, ее вероятностная форма); метод переходных интенсивностей (граф состояний и переходов системы, математическое описание его, нахождение показателей надежности восстанавливаемых и невосстанавливаемых систем). Достоинства и недостатки методов, область применения, примеры.

       Основные этапы оценки надежности по результатам испытаний, виды испытаний на надежность. Определительные испытания (планы испытаний, исходные данные для планирования, точечная и интервальная оценки показателей надежности); контрольные   испытания (методы, исходные данные для планирования, оценка результатов испытаний), оценка надежности в условиях эксплуатации.

       Надежность и эффективность систем автоматизации, оптимизация надежности.

       1.5.Методы обеспечения и повышения надежности и эффективности автоматизированных систем и программно-технических средств – 5 ч

       Общие и специальные методы повышения надежности на всех стадиях создания и функционирования.

        Резервирование как средство повышения надежности на стадии разработки (основные понятия, классификация, общее и раздельное резервирование, постоянное резервирование и резервирование замещением, резервирование с целой и дробной кратностью, мажоритарное и скользящее резервирование, резервирование с восстановлением). Достоинства и недостатки, область применения, примеры.

     Диагностирование как средство повышения надежности на стадии эксплуатации.

       1.6.Методы диагностики неисправностей автоматизированных технологических комплексов. Основные определения, терминология – 2 ч

       Сравнение понятий «надежность» и «диагностика». Понятие объекта диагностики, отказа, неисправности, диагностического решения. Виды неисправностей, классификация их по функциональному признаку, вероятности возникновения, степени опасности. Классификация методов диагностики неисправностей. Диагностические модели, классификация.

       1.7.Методы распознавания образов в обнаружении и диагностике неисправностей-4ч

       Понятие образа. Многопеременный образ состояния объекта диагностики. Методы классификации и анализа образов. Методы выделения признаков классификации. Словари неисправностей. Кластерный анализ.

       1.8.Методы оценивания переменных и параметров модели – 4 ч

       Использование моделей во временной и частотной области для идентификации неисправностей. Контрольные карты процесса – графическое средство диагностики. Понятие контрольной карты. Контрольные карты Шухарта. Карты накопленных сумм. Карты скользящего геометрического среднего. Правила принятия решения по контрольным картам. Программная реализация контрольных карт.

        1.9.Анализ и диагностика неисправностей с использованием информационных графов – 2 ч

        Понятие информационного графа. Матрица отношений для анализа неисправностей. Понятие дерева неисправностей. Построение и анализ дерева отказов.

        1.10.Экспертные диагностические системы – 6 ч

        Модели представления знаний. Методы вывода. Проблема объединения экспертных и теоретических знаний. Фреймово-продукционные модели. Стратегия работы экспертных диагностических систем. Диагностическая система вторичного и реального времени. Архитектура систем диагностики. Алгоритмы функционирования.

 

 

 

Специальные дисциплины

 

СД.2 Технические измерения и приборы

РАБОЧАЯ  ПРОГРАММА  учебной дисциплины

ТЕХНИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ И ПРИБОРЫ

для специальности 220301 «Автоматизация технологических процессов и производств»

 

Содержание разделов учебной дисциплины

Раздел 1. Введение – 2 ч

Структура  систем автоматизации, технологические объекты управления как источники измерительной информации. Технические измерения в АСУ ТП. Основные направления развития технических измерений и обеспечение промышленных производств и научных исследований необходимыми средствами измерений.

Раздел 2. Общие сведения об измерениях, средствах измерений -10 ч.

2.1. Основные положения теории измерений - 1 ч

Термины и определения метрологии. Определение процесса измерения. Уравнение измерения. Классификация измерений. Погрешности измерений.

2.2. Средства измерений, их систематизация и характеристики - 5 ч

Классификация средств измерений. Статические и динамические характеристики средств измерений. Основные источники погрешностей. Классификация погрешностей средств измерений. Виды погрешностей. Нормируемые метрологические характеристики.

2.3. Оценка точности рабочих средств измерений - 2 ч

Показатели точности и формы представления результатов измерений. Способы выражения допускаемых погрешностей. Оценка погрешностей при различных методах измерений.

2.4. Принципы построения средств измерений – 2 ч

Структура, основные виды устройств и комплексов ГСП. Ветви ГСП. Унифицированные параметры сигналов. Типовые структуры СИ  (измерительная система, информационно- измерительная система). Классификация измерительных преобразователей. Естественные выходные величины.

Раздел 3. Измерительные преобразователи и приборы.- 6 ч

3.1. Измерительные преобразователи с унифицированным выходным сигналом (УВС) – 2ч

Нормирующие преобразователи с силовой компенсацией. Нормирующие преобразователи со статической автокомпенсацией. Преобразователи перемещения  (дифференциально – трансформаторные, ферродинамические).

3.2. Приборы непосредственной оценки – 2 ч

Магнитоэлектрические милливольтметры. Магнитоэлектрические логометры. Принципиальные схемы, конструктивные особенности. Дополнительные устройства.

3.3. Автоматические измерительные приборы следящего уравновешивания - 2 ч

Классификация автокомпенсаторов. Структурная схема. Потенциометрический метод измерения ЭДС. Методика расчета измерительной цепи сравнения. Принципы построения  электронных усилителей автокомпенсаторов.

Автоматические мосты. Методика расчета мостовой схемы. Автокомпенсаторы перемещения с ДТ и ФД измерительными схемами. Дополнительные устройства автокомпенсаторов. Общие технические характеристики  и модификации приборов следующего уравновешивания ГСП.

Раздел 4. Виды технических измерений –18 ч

4.1. Измерение температуры – 4 ч

Классификация методов и средств измерений температуры. Температурные шкалы и способы их воспроизведения. Термометры расширения. Манометрические термометры. Динамические характеристики зондовых термопреобразователей. Понятие показателя тепловой инерции и методы его определения.

Термоэлектрические преобразователи температуры (ТЭП). Номинальные статические характеристики (НСХ). Измерительные цепи с ТЭП. Особые случаи измерения температуры. Основные технические характеристики.

Термопреобразователи сопротивления (ТПС). Стандартные НСХ. Измерительные цепи с ТПС. Особенности измерительных схем  с ТПС.

Пирометры излучения (теоретические основы, квазимонохроматические, спектрального отношения, полного излучения)

4.2. Измерениедавления - 2 ч

Классификация методов и средств измерений давления. Гравитационные приборы для измерения давления. Основные конструктивные особенности. Дополнительные устройства.

4.3. Измерение уровня жидкостей и сыпучих материалов – 2 ч

Классификация методов и средств измерений уровня. Визуальные, поплавковые, буйковые, электрические, радиационные уровнемеры. Дополнительные устройства. Особенности построения уровнемеров сыпучих веществ.

4.4. Измерение расхода и количества веществ – 4 ч

Классификация методов и средств измерений расхода и количества веществ. Основные требования к приборам измерения расхода. Расходомеры переменного перепада давления. Анализ явлений при дросселировании потока. Стандартные сужающие устройства (ССУ). Методика расчета расходомеров – дифманометров. Правила соединения сужающих устройств с ДМ. Специальные сужающие устройства.

Расходомеры переменного уровня. Расходомеры обтекания. Классификация и общая характеристика. Стеклянные ротаметры для местного измерения расхода. Ротаметры с дистанционной передачей показаний.

Электромагнитные расходомеры (ЭМР). Основные электрофизические процессы и принципы построения ЭМР. ЭМР с постоянным и переменным магнитным полем. Измерительные цепи ЭМР.

Ультразвуковые расходомеры (УЗР). Вибраторы, измерительные схемы УЗР.

Ионизационные расходомеры. ЯМР- расходомеры.

Тепловые расходомеры. Основные способы измерения и принципы построения преобразователей расхода.

Крыльчато – тахометрические расходомеры. Счетчики жидкостей и газов. Измерители расхода и количества сыпучих материалов.

4.5. Контроль качества продукции и измерение состава и свойств веществ – 4ч

Общие сведения о методах и средствах автоматического контроля качества продукции процессов химической технологии. Систематизация и структуры автоматических анализаторов. Измерение физических свойств (плотности, вязкости, влажности, электропроводности) веществ. Основные методы измерения состава веществ.

4.6. Метрологическое обеспечение технических измерений – 2 ч

О передаче размера единиц к рабочим СИ. Градуировка и проверка СИ. Метрологическое обеспечение средств измерения теплотехнических (температуры, давления), механических (уровня, расхода) величин, а также показателей качества, состава и свойств веществ.

 

СД.3 Вычислительные машины, системы и сети

РАБОЧАЯ  ПРОГРАММА  учебной дисциплины

ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ, СИСТЕМЫ И СЕТИ

для специальности 220301 «Автоматизация технологических процессов и производств»

 

Содержание разделов учебной дисциплины

Раздел 1. Введение. Основные понятия, принципы построения и характеристики вычислительных машин - 6 ч

1.1. Введение - 2 ч

Роль ЭВМ в промышленности и науке.  Аналоговые и цифровые ЭВМ. ЭВМ  в автоматизации,  измерении и управлении. Основные понятия и определения вычислительных машин ЭВМ и теории систем. Средства вычислительной техники - основа построения автоматических и автоматизированных систем управления.

1.2. Принцип действия, логические основы ЭВМ - 4 ч

Принцип действия  ЭВМ.  Обобщенная  структура ЭВМ.  Аппаратные и программные средства, устройства ЭВМ. Модели вычислений. Понятие о принципе программного управления, программном обеспечении, архитектуре.

Основные параметры и характеристики ЭВМ и методы их оценки. Влияние технологии производства интегральных схем на архитектуру и характеристики. Состав и классификация средств цифровой вычислительной техники; краткий обзор истории ее развития.

Представление информации в ЭВМ.  Системы кодирования,  прямой, обратный и дополнительный коды. Кодирование алфавитно-цифровой информации. Специальные коды.

Раздел 2. Принципы построения и организация основных устройств ЭВМ - 12 ч.

2.1. Процессоры и управляющие устройства - 2 ч

Понятие процессора, назначение, организация управления, системы команд: форматы команд, способы адресации и списки операций. Классификация и особенности организации современных процессорных устройств (СISC-, RISC-, VLIW- и др. процессоры).

2.2. Система памяти ЭВМ - 5 ч

    Запоминающие устройства: классификация, назначение, иерархическая организация. Оперативные ЗУ, принципы организации. Постоянные и перепрограммируемые ЗУ. Флеш-память. КЭШ-память, принципы организации, оценки влияния на производительность.

Внешние ЗУ. Накопители на магнитных дисках. Электронные диски. Специальные виды ЗУ. Организация ЗУ в ПЭВМ и контроллерах.

2.3. Периферийные устройства ЭВМ - 5 ч

Организация ввода-вывода. Типы периферийных устройств. Принтеры - принцип действия, характеристики. Дисплеи графические и текстовые - принцип действия, назначение. Модемы, мыши, клавиатуры. Устройства связи ЭВМ с объектами управления и контроля

Раздел 3. Микропроцессорные средства вычислительной техники. Универсальные ЭВМ  и контроллеры - 10 ч.

3.1. Микропроцессоры (МП) и микропроцессорные комплекты - 6 ч

МП - основные понятия, классификация. Архитектурные особенности  современных микропроцессорных систем МП и микропроцессорных систем. Современные МП, тенденции развития. Микроконтроллеры. Архитектурная  организация, тенденции развития. Типовой состав и основные характеристики типовых комплектов. Основы их применения.

3.2. Организация информационного обмена  и работы ЭВМ - 4 ч

    Понятие интерфейса, проблемы организации обмена данными между устройствами ВМ. Шины, иерархия  системных шин и структура персональных ЭВМ.  Состав системной шины ЭВМ, системный контроллер и контроллер шин. Основы организации системы прерываний. Векторное прерывание. Организация прямого доступа к памяти.

Структура и организация работы современного компьютера. Особенности структуры специализированных ЭВМ и контроллеров. Магистрально-модульные структуры.

Раздел 4. Основы организации вычислительных систем и сетей -7 ч.

4.1. Централизованные и распределенные системы обработки данных, сети ЭВМ - 4 ч

Вычислительный комплекс, система, сеть - как развитие понятия ЭВМ. Классификация сетей, топология, сравнительные характеристики. Протоколы  обмена  информацией. 

Основные сетевые компоненты. Сетевые карты, серверы, концентраторы, повторители, рабочие станции, кабели. Локальные и промышленные сети, принципы построения. Примеры.

4.2. Вычислительные системы -3 ч.

Повышение производительности за счет параллельной обработки. Ограничения. Принципы построения многопроцессорных систем.  Классификация. Уровни и средства связывания процессорных модулей. Особенности организации рабочих станций и серверов.

Индустриальные системы, унификация, комплексирование информационных и управляющих систем.

СД.4 Технические средства автоматизации

РАБОЧАЯ  ПРОГРАММА  учебной дисциплины

ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА АВТОМАТИЗАЦИИ

для специальности 220301 «Автоматизация технологических процессов и производств»

 

1. Содержание разделов учебной дисциплины

1.1. Введение1 ч

Назначение и содержание учебной дисциплины, взаимосвязь ее с другими областями знаний и производства. Основные этапы и современные тенденции развития средств автоматизации. Состояние и перспективы применения микропроцессорной техники для автоматизации технологических процессов.

1.2. Структуры систем автоматизации, состав, принципы построения технических средств –3 ч

Структуры локальных, централизованных систем автоматического контроля и регулирования, автоматизированных систем управления технологическими процессами. Классы используемых технических средств (устройства получения, передачи, преобразования, хранения и отображения информации, исполнительные механизмы, регулирующие органы).

Методы стандартизации в производстве технических средств автоматизации. Агрегатирование и унификация. Элементный, блочно-модульный и агрегатный принципы исполнения технических средств автоматизации. Агрегатные комплексы автоматизации.

1.3. Электромеханические элементы автоматики –2 ч

Аналоговые элементы – потенциометрические, тензометрические, индуктивные, емкостные, пьезоэлектрические. Принцип действия, статические характеристики, практическое применение.

Дискретные элементы – реле, контакторы, переключатели.

1.4. Командоаппараты и аппаратура защиты –2 ч

Магнитные пускатели, путевые и конечные выключатели, тепловые реле, автоматические выключатели. Применение этих элементов.

1.5. Электронные элементы автоматики – 4 ч

Интегральные операционные усилители. Применение операционных усилителей в функциональных блоках агрегатных комплексов. Тиристоры. Основные характеристики и методы управления. Использование тиристоров в пусковых устройствах и усилителях для управления исполнительными механизмами.

1.6. Фотоэлектронные и оптронные элементы -2 ч

 Назначение, принцип действия, особенности фотопреобразователей с внутренним фотоэффектом и вентильного типа (фоторезисторы, фотодиоды, фототранзисторы, фототиристоры).

 Оптроны - назначение, принцип действия, применение в средствах автоматизации.

 1.7. Основы теории расчета статических и динамических характеристик элементов пневмо- и гидроавтоматики –2 ч

  Пневматические и гидравлические сопротивления. Классификация дросселей. Характеристики ламинарных, турбулентных, смешанных дросселей. Пневматические и гидравлические камеры. Статические характеристики. Камеры как сумматоры давления. Динамика проточных  и глухих пневматических и гидравлических камер. Пневматические и гидравлические трубопроводы как системы с распределенными параметрами.

1.8. Элементы пневматических систем управления –2 ч

Преобразователь типа «сопло-заслонка». Назначение, принцип действия, конструктивные разновидности. Агрегатные унифицированные системы (УСЭППА, КЭМП). Элементы дискретной техники: реле сравнения, пневмоэлектрические  и электропневматические преобразователи, клапаны.

Элементы непрерывной техники: регулируемые и нерегулируемые дроссели, повторители, элементы сравнения, усилители, сумматоры, умножители. Элементы управления и сигнализации: пневмотумблер, конечный выключатель, пневмокнопка.

Функциональные элементы пневмоавтоматики. Генераторы пневматических импульсов. Стабилизаторы давления, расхода сжатого воздуха.

1.9. Промышленные регуляторы –2 ч

Классификация регуляторов. Законы регулирования, структурные схемы промышленных регуляторов, их передаточные функции. Область нормальной работы регулятора. Реализация стандартных законов регулирования в цифровой форме.

1.10. Пневматические регуляторы – 4 ч

Обобщенная структурная схема пневматических регуляторов. Особенности, область применения. Пневматическая агрегатная система «СТАРТ». Агрегатные, приборные пневматические  регуляторы.

1.11. Электрические регуляторы – 4 ч

Особенности и область применения. Приборные позиционные регуляторы. Программный регулятор. Пропорциональный регулятор   (балансное реле). Агрегатные комплексы «КОНТУР, КАСКАД, АКЭСР». Импульсный регулятор, принцип действия. Обобщенная структурная схема цифрового регулятора. Программируемые микропроцессорные контроллеры.

1.12. Гидравлические регуляторы –2 ч

 Особенности и область применения гидравлических регуляторов. Агрегатный комплекс АСГР.

 1..13. Исполнительные механизмы промышленных регуляторов –2 ч

 Классификация. Требования к исполнительным механизмам. Пневматические, гидравлические,  электрические исполнительные механизмы. Основы расчета.

1.14. Регулирующие органы –2 ч

 Классификация. Область применения, характеристики, основы расчета. Дроссельные, дозирующие регулирующие органы.

 

СД.5 Интегрированные системы проектирования и управления

РАБОЧАЯ  ПРОГРАММА  учебной дисциплины

ИНТЕГРИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И УПРАВЛЕНИЯ

для специальности 220301 «Автоматизация технологических процессов и производств»

 

Содержание разделов учебной дисциплины

Раздел 1. Введение.  Основные функции и структура интегрированных систем проектирования и управления - 10 ч.

1.1. Введение. Основные понятия интегрированной системы проектирования и управления (ИСПУ). Современные тенденции развития распределенных АСУ ТП и интеграции с АСУП  - 2 ч.

1.2. Классификация и состав ИСПУ. Архитектура  связи  открытых систем. Международные стандарты  распределенных АСУ ТП. Физическая  структура  ИСПУ.  -  2 ч.

1.3. Интерфейсы и протоколы  линий связи. Международный стандарт PROWAY. Интерфейсы RS232/RS422/RS485. Основные понятия и определения, области применения – 2 ч.

1.4. Аппаратура обработки данных. Программируемые логические контроллеры, панельные и про мышленные компьютеры. Структура и основные технические характеристики модульных и моноблочных контроллеров, одноплатных компьютеров, модулей удаленного сбора данных и управления – 2 ч.

1.5.  Шины расширения промышленных компьютеров и контроллеров. Стандарты PCI, PC104, CompactPCI, MicroPC, AT-96 и др. – 1 ч.              

1.7. Системы автоматизированного проектирования (САПР) распределенных АСУ ТП. Разработка проектной документации в AutoCADR14/2000/2002. САПР ElectroniCS, как интегрированное приложение к различным версиям пакета AutoCAD. Табличное представление принципиальных схем, редактор таблиц и генератор отчетов САПР ElectroniCS. Пакет проектирования электрических схем EPLAN5. – 1 ч.

Раздел 2. Программно- технические комплексы  в структуре интегрированных систем проектирования и  управления – 8 ч

2.1. Многоплатные и одноплатные промышленные рабочие станции  (РС) в структуре ИСПУ. Отличительные  особенности, методика  выбора  РС. Встраиваемые и выносные устройства связи с объектом (УСО). Основные характеристики  блоков УСО. Методы повышения помехоустойчивости модулей УСО - 2 ч.

2.2. Программируемые  логические  контроллеры  отечественные (ТКМ-52, УК-753, КМп-14, КМп-15, Р-130, Контраст, КРОСС, ТРЭИ и др.)  изарубежныефирм Allen – Bradley, Siemens,  Schneider, Koyo Electronics, GE Fanuc Automation, Omron, Honeywell идрСтруктура, технические характеристики, отличительные особенности контроллеров. Методика выбора контроллеров для ИСПУ- 2 ч. 

2.3. Программирование контроллеров. Графические языки программирования SFC, FBD, LD, ST, IL. ULTRALOGIK – система разработки программного обеспечения сбора данных и управления для промышленных контроллеров  по стандарту IEC 61131. Назначение, основные характеристики, архитектура и состав системы.  Система ISaGRAF и ISaGRAFPro в контроллерах и модулях – 2 ч.

2.4. Программируемые микропроцессорные регуляторы  (МПР) в распределенных АСУ ТП. Структура и технические характеристики  отечественных МПР (ПРОТАР, МИНИТЕРМ, ТКМ, ВАРТА, Термолюкс и др.) и зарубежных  (OMRON, Matsushita, FOXBORO, DirectLogic, Autolog, UDC, Unitronics и др.). Методика автоматизированной настройки параметров регулятора – 1 ч.

2.5.  Интегрированные системы  управления, - связь контроллеров и рабочих станций  на базе локальных вычислительных сетей  (ЛВС). Архитектура связи и функции ЛВС. Методы  доступа  в ЛВС (Ethernet, ArcNet, TokenRing, Profibus, FoundationFieldbus. CANbusи др.). Состав ЛВС (трансиверы, репитеры, хабы, роутеры, мосты и шлюзы) – 1 ч.  

Раздел 3.  SCADA – системы - 8 ч.

3.1. Назначение и функции SCADA - систем . Структура SCADA – пакетов: системы  визуализации процесса, ввода – вывода переменных, отображения трендов, алармов, составления отчетов и др. – 2 ч.

3.2. SCADA – системы InTouch, Genesis32, iFIX, Trace Mode, Real Flex, Image, Genie и др. – 4 ч.

3.3. Использование SCADA – систем для проектировании  АСУ ТП, контроля и управления процессом. Примеры применения SCADA – систем в химической промышленности. Анализ результатов внедрения SCADA – систем. – 2 ч.

Раздел 4. Интегрированные системы проектирования и управления  (примеры) - 8 ч.

4.1. Отечественные интегрированные  системы проектирования и управления : Микропроцессорная  система контроля и управления МСКУ-2М, ТЕХНОКОНТ, УНИКОНТ, TDC- 3000, DAMATIC, CONTRONIC, I/ASeriesSystems. Структура, функции, технические характеристики - 2 ч.

4.2. Оборудование АСУ ТП: шкафы фирмы SCHROFF/HOFFMANETAзавода "Электропульт", ОАО "СЗМА".  Стандарты  МЭК 297  и  МЭК-529 на габариты и степень защиты шкафов, стоек, корпусов.  - 2 ч.

4.3. Источники  бесперебойного электропитания  (СБЭП)  для АСУ ТП. Классификация СБЭП фирмы Riello (Италия),  MetaSystem(Италия),  Liebert (США),  Powerware (Англия), Newwave (Швейцария).  Сравнительные характеристики, области  применения. – 2 ч.

4.4. Интегрированные системы проектирования  и  управления  взрывоопасными химическими производствами.  Классификация  взрывоопасных  зон.  Основные виды  взрывозащиты . Искробезопасная  электрическая  цепь.  Барьеры  искробезопасности  с  гальванической  развязкой  фирмы  ElconInstrumentsPepperl + FuchsWAGOи  др.   

 

СД.6 Автоматизация технологических процессов и производств

РАБОЧАЯ  ПРОГРАММА  учебной дисциплины

АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ

для специальности 220301 «Автоматизация технологических процессов и производств»

 

Содержание разделов учебной дисциплины

Раздел 1. Введение. Системы управления предприятиями, производствами, технологическими процессами

1.1. Введение - 0.5 ч

Цели и задачи учебной дисциплины. Понятие об автоматизированных и автоматических системах управления. Сведения из истории развития систем автоматизации  и  управления.

1.2. Иерархический  принцип  и тенденции развития систем управления промышленными предприятиями - 1.5 ч

Управление предприятием  по  2-х  и  3-х  уровневой  иерархии: структурные схемы; задачи и технические решения на отдельных уровнях иерархии.

Интегрированные АСУ крупными промышленными предприятиями. Структура, основные направления интеграции: функциональная, математическая, программная, информационная, организационная, техническая.

Автоматизированные системы управления предприятием и производством (АСУП).

Промышленное предприятие как объект управления. Цели управления. Типовая функциональная структура АСУП (предприятия). Основные виды обеспечения типовой АСУП: организационное, информационное, математическое, программное, техническое.

Производство как объект управления. Цели управления. Типовая функциональная структура АСУП (производством). Основные виды обеспечения АСУ производством.

1.3. Автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУТП) - 2 ч

Определение. Основная терминология. Классификация АСУТП: по объему управляющих функций; по уровню производственной иерархии, по характеру управляемого процесса, по условной информационной мощности.

Состав и основные принципы построения АСУТП. Системный подход. Цели управления. Основные функции и типовая функциональная структура АСУ ТП.

Основные виды обеспечения АСУТП. Техническое обеспечение: типовой состав КТС; основные типы технических структур АСУТП. Централизованные АСУТП. Распределенные структуры АСУТП. Математическое обеспечение АСУТП. Алгоритмическое и программное обеспечение АСУТП: общее  программное обеспечение; специальное программное обеспечение. Информационное обеспечение. Организационное обеспечение  АСУТП.  Разработка функционально-алгоритмической   структуры АСУТП. Основные тенденции и проблемы развития АСУ ТП в отечественной химической промышленности.

1.4. Локальные системы автоматизации - 2 ч

Состав и структура локальных систем. Показатели эффективности. Цели управления.  Основные функции и типовая функциональная структура локальной системы автоматизации.  Техническое обеспечение локальных систем: типовой состав комплекса технических средств, типы технических структур локальных систем автоматизации.

Организационное обеспечение. Оперативный персонал. Основные принципы и этапы разработки локальных систем  автоматизации.  Основные  этапы разработки локальной системы автоматизации: анализ технологического процесса как объекта управления; разработка функциональной структуры локальной системы автоматизации в целом и функциональных структур отдельных подсистем;  проектирование локальной системы автоматизации.

Основные принципы разработки функциональных структур локальной системы автоматизации: общей функциональной структуры системы; функциональных структур подсистем контроля, регулирования, сигнализации и защиты.

Раздел 2. Основы построения и расчета промышленных систем регулирования

2.1. Общие сведения об автоматических системах регулирования и элементах АСР - 2 ч

Определение. Классификация.  Устойчивость. Качественные характеристики АСР.  Влияние свойств элементов на качественные характеристики АСР. Общие подходы к исследованию элементов АСР. Статические характеристики элементов АСР. Динамические характеристики элементов АСР. Типовые звенья АСР.

2.2. Методы определения свойств и характеристик объектов- 4 ч

Свойства объектов. Классификация методов определения свойств и характеристик объектов.

Аналитические методы определения характеристик объектов. Общая характеристика методов. Основные этапы определения характеристик объектов аналитическими методами. Методики вывода передаточных функций объекта: метод безразмерных переменных; метод размерных переменных.

Определение динамических характеристик объектов для астатических и статических объектов без запаздывания. Определение динамических характеристик объектов для астатических и статических объектов с запаздыванием.

Экспериментальные методы определения свойств объектов. Общая характеристика методов.  Основные методы параметрической идентификации объектов. Идентификация объектов по переходной характеристике: графические методы, интерполяционные методы; методы, на основе интегрирования экспериментальных данных.

Идентификация объектов по импульсной характеристике: графические методы; методы перестроения импульсной характеристики в переходную.

2.3. Автоматические регуляторы на основе типовых законов регулирования-1ч

Классификация. Пз-регуляторы. П-регуляторы. И-регуляторы, ПИ-регуляторы, ПД-регуляторы, ПИД-регуляторы. Уравнения динамики. Переходные характеристики,  передаточные функции, частотные характеристики (АФК, АИК, ФУК). Параметры настройки и их влияние на характеристики регуляторов, как элементов АСР.

2.4. Синтез одноконтурных промышленных систем регулирования – 2 ч

Синтез одноконтурных АСР по прямым показателям качества: постановка задачи; основные качественные характеристики по переходным  процессам;  методы  синтеза  АСР  по  прямым показателям качества.

Синтез одноконтурных АСР по косвенным показателям качества: постановка задачи; косвенные показатели качества АСР, используемые при синтезе промышленных АСР, методы синтеза по косвенным показателям качества.

Основные методы расчета оптимальных настроечных параметров (ОНПР) промышленных регуляторов для одноконтурных АСР: определение ОНПР по номограммам; определение ОНПР по приближенным формулам ВТИ; определение ОНПР по методу расширенных частотных характеристик (РЧХ); определение ОНПР по методу Циглера-Никольса.

2.5.Аналитический метод синтеза одноконтурных АСР по прямым показателям качества - 1 ч

Структурная схема и передаточная функция одноконтурной АСР для различных точек приложения входных воздействий.

Методика синтеза АСР по h(t) , получаемым на базе передаточных функций. Основные виды характеристических уравнений и выражений для переходных характеристик для АСР первого и второго порядка.

Типовые АСР со стандартными законами регулирования. Регулирование астатического и статического объекта П-регулятором, И- регулятором, ПИ-регулятором.

Раздел 3. Синтез  и расчет многоконтурных систем регулирования и систем регулирования на базе специальных структур регуляторов -8 ч

3.1.Синтез и расчет комбинированных АСР -1ч

Примеры комбинированных АСР на технологических объектах. Системы с подключением динамического компенсатора на вход объекта. Системы с подключением динамического компенсатора на вход регулятора. Основные принципы расчета комбинированных АСР: условие инвариантности, условия физической реализуемости инвариантных АСР. Техническая реализация инвариантных АСР.

3.2. Синтез и расчет каскадных АСР -1 ч

Примеры каскадных АСР на технических объектах. Основные структуры каскадных АСР. Основные принципы расчета каскадных АСР. Эквивалентные одноконтурные АСР для основного и вспомогательного регуляторов.  Итерационные алгоритмы расчета каскадных АСР с основного и вспомогательного регулятора.

3.3. Регулирование объектов с запаздыванием -2ч

Особенности применения одноконтурных АСР с  типовыми  законами регулирования на объектах с запаздыванием.

Специальные структуры регуляторов для регулирования объектов с запаздыванием. Регулятор Смита. Регулятор Ресвика. Свойства АСР с регуляторами Смита и Ресвика.

3.4. Регулирование многосвязных объектов - 2 ч

Понятие многосвязного объекта. Технологические примеры.

Синтез и расчет систем несвязанного регулирования многосвязных объектов. Функциональная схема на технологическом примере. Структурная схема. Приведенные одноконтурные АСР для первого и второго регуляторов. Итерационные алгоритмы расчета с первого и со второго регуляторов.

3.5. Синтез и расчет систем связанного регулирования многосвязных объектов- 2 ч

Основные типы структур. Основные принципы расчета: принцип автономности,  условия инвариантности,  условия физической реализуемости компенсаторов.

Система с подключением компенсаторов с выходов регуляторов  на входы регуляторов. Функциональная схема на технологическом процессе.  Структурная схема.  Методика расчета компенсаторов.

Система с подключением  компенсаторов  с выходов регуляторов на входы объектов. Функциональная схема на технологическом процессе. Структурная схема. Методика расчета компенсаторов.

Система с подключением  компенсаторов  с выходов объектов на входы регуляторов. Функциональная схема на технологическом процессе. Структурная схема. Методика расчета компенсаторов.

Система с подключением  компенсаторов  с выходов объектов на входы объектов. Функциональная схема на технологическом процессе. Структурная схема. Методика расчета компенсаторов.

Раздел 4. Системы регулирования основных технологических параметров - 6 ч

4.1. Системы регулирования уровня - 1 ч

Общие положения. Позиционное регулирование уровня. Непрерывное регулирование уровня в аппаратах без фазовых превращений. Непрерывное регулирование уровня в аппаратах с фазовыми превращениями.

4.2. Системы регулирования расхода - 1 ч

АСР расхода. Назначение АСР расхода. Объект регулирования в АСР расхода. Выбор закона регулирования в АСР расхода. Примеры АСР расхода в технологических процессах: для стабилизации производительности аппарата; для обеспечения материального баланса в аппарате; для обеспечения теплового баланса в аппарате. АСР расхода как  внутреннего контура в каскадных системах регулирования.

АСР соотношения расходов. Постановка задачи. АСР соотношения расходов при незаданной общей нагрузке. АСР соотношения расходов при заданной общей нагрузке. Технологические примеры АСР соотношения расходов. АСР соотношения расходов как внутренний контур в каскадной системе регулирования третьего параметра.

4.3. Системы регулирования давления - 2 ч

Общие положения. Основные типы АСР по способам регулирования давления: системы стабилизации давления по газовой фазе; системы стабилизации разности давлений по газовой фазе; системы стабилизации давления по паровой фазе - при полной и неполной конденсации паровой фазы.

АСР давления для различных технологических целей. Общая постановка задачи. Регулирование давления для обеспечения материального баланса в аппарате. Регулирование давления для обеспечения движущей силы процесса. Регулирование давления для обеспечения показателя эффективности процесса.

4.4. Системы регулирования температуры - 2 ч

Общие положения. АСР температуры как выходной координаты процессов нагревания (охлаждения). Схемы одноконтурной, комбинированной и каскадной АСР температуры в кожухотрубном теплообменнике.

АСР температуры как показателя качества физико-химических процессов. Общая постановка задачи. Схемы АСР температуры в типовых технологических процессах: выпаривания; кристаллизации; ректификации; сушки.

 

 

СД.7 Проектирование автоматических систем

РАБОЧАЯ  ПРОГРАММА  учебной дисциплины

ПРОЕКТИРОВАНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ

для специальности 220301 «Автоматизация технологических процессов и производств»

 

Содержание учебной дисциплины

Раздел 1.

Введение – 2 ч.

Современные проблемы автоматизации. Основные цели и задачи проектирования систем автоматизации химических производств. Системный подход: критерии качества проектирования, связь проектирования с НИР и ОКР. Применение ЭВМ в проектировании. Понятие о САПР, характер решаемых задач и возможности этих систем при разработке решений задач автоматизации технологических процессов и производств.

Раздел 2. Основные положения по проектированию АСУ ТП, проектирование структурных и функциональных схем автоматизации - 14 ч.

2.1. Задачи и состав проектной документации для технического обеспечения АСУТП - 4 ч.

Понятие о проекте и проектной документации. Цели, задачи и порядок проектирования. Задание на проектирование систем автоматизации. Стадии проектирования. Состав проектной документации по стадиям проектирования. Единая система конструкторской документации. Особенности проектирования АСУТП. Основы системного подхода к проектированию АСУТП и созданию автоматизированного технологического комплекса. Задачи предпроектного обследования объекта автоматизации. Методы одновременного проектирования АСУ ТП и объекта управления. Основы организации, разработки автоматизированных технологических комплексов.

2.2. проектирование структурных схем управления - 4 ч.

Системы автоматизированного управления технологическими процессами, их виды и структуры. Назначение, состав и правила выполнения структурных схем управления промышленными объектами.

2.3. Проектирование схем автоматизации - 6 ч.

Условные обозначения основных контролируемых и регулируемых величин, функциональных признаков средств автоматизации. Условные обозначения технологических аппаратов и аппаратуры элементов автоматики и вспомогательных устройств. Принципы построения рациональных структур управления производственными процессами. Выбор и применение средств контроля, регулирования и управления, примеры составления функциональных схем автоматизации.

Раздел 3. Проектирование принципиальных электрических и пневматических схем автоматизации – 10 ч.

3.1. Проектирование принципиальных электрических схем – 6ч.

Основное понятие о видах электрических схем. Основные понятия о развернутых принципиальных электрических схемах (ПЭС).  Условные изображения элементов ПЭС. Маркировка цепей. Примеры составления и чтения принципиальных электрических схем (управления, сигнализации, блокировок).

 3.2. Проектирование принципиальных пневматических схем (ППС) – 4 ч.

Области применения  пневматических технических средств при автоматизации технологических процессов. Назначение, содержание и правила выполнения ППС. Примеры построения ППС автоматического контроля и регулирования технологических величин.

РАЗДЕЛ 4. Проектирование общих видов щитов и пультов, схем (таблиц) соединений подключения внешних проводок, чертежей внешних проводок и систем питания средств автоматизации. Текстовые материалы. – 12 ч.

4.1. Проектирование щитов и пультов управления – 4 ч.

Назначение щитов и пультов управления, их классификация. Компоновка средств автоматики на щитах и пультах управления. Рациональное расположение пультов и щитов. Нормали щитов и пультов управления, их типоразмеры и основные конструкции. Внутрищитовые проводки, их организация и номенклатура. Содержание , порядок и правила выполнения чертежей общих видов (составных, единичных) щитов и пультов. Требования к щитовым помещениям.

4.2. Проектирование схем и чертежей внешних проводок – 4ч.

Правила  проектирования схем соединения и подключения внешних проводок. Таблицы соединений и подключения внешних проводок. Чертежи расположения оборудования и внешних проводок систем автоматизации. Общие принципы выбора и номенклатура трубных и электрических внешних проводок.

4.3. Системы питания средств автоматизации и проектирования схем их электро- и пневмопитания – 3 ч.

Источники энергии, питающие и распределительные сети, структуры систем снабжения средств автоматизации электрической и пневматической энергией. Принципиальные схемы питания (содержание, правила выполнения).

4.4. Текстовые материалы проекта – 1 ч.

Содержание текстовых материалов проектной документации. Основные сведения и данные по оборудованию, необходимые для составления спецификаций. Выбор шкал, технических характеристик средств автоматизации, формы составляемых спецификаций, исходные данные и результаты расчетов сужающих устройств и регулирующих органов. Пояснительная записка (состав, содержание).

РАЗДЕЛ 5. Автоматизация проектных работ – 8 ч.

Структура и основные функции САПР. Технические средства, общее и специальное программное обеспечение, база данных и алгоритмическое обеспечение САПР. Понятие о технологических линиях проектирования систем автоматизации, особенности САПР при разработке АТК.

РАЗДЕЛ 6. Внедрение и эксплуатация систем автоматизации – 5ч.

Краткая характеристика монтажных работ. Охрана труда и техника безопасности при монтаже средств контроля и автоматики. Оформление технической документации монтажных работ. Основные задачи эксплуатации устройств контроля и автоматики в условиях химико-технологических производств. Примерная структура цеха (лаборатории) измерительной техники и автоматики. Текущая эксплуатация средств контроля и автоматики. Составление графиков и профилактических осмотров и перечня внешних характерных признаков, характеризующих нормальную работу устройств и аварийный режим. Особенности эксплуатации информационных и управляющих вычислительных систем.

Дисциплины специальные по отраслям.

Автоматизация технологических процессов

ДС.1 Автоматизация технологических процессов основных химических производств

РАБОЧАЯ  ПРОГРАММА  учебной дисциплины

 Автоматизация технологических процессов основных химических производств

для специальности 220301 «Автоматизация технологических процессов и производств»

 

Раздел 1. Системный анализ технологического процесса как объекта управления и автоматизации - 4ч

4.2.1.Введение - 0.5 ч

Цели и задачи учебной дисциплины.  Особенности и проблемы развития химических технологий,  определяющие основные этапы развития автоматизации технологических процессов.

Особенности подходов к автоматизации технологических процессов и производств в зависимости от способов организации работы  технологического оборудования.

Автоматизированные химико-технологические комплексы на  основе совместного синтеза ХТС и АСУТП на базе системного подхода.

4.2.2. Системный  анализ технологического процесса как объекта управления и автоматизации - 1.5 ч

Определение ХТП как технологического объекта управления (ТОУ). Требования к ТОУ. Типовая схема технологического производства химических продуктов.

Классификация технологических  процессов и производств как ТОУ: по объему выпускаемой продукции; по характеру временного режима функционирования; по степени важности ТОУ в производстве; по информационной емкости ТОУ; по характеру параметров управления; по типу технологического процесса.

Основные задачи анализа технологического процесса как объекта автоматизации и управления:  критерии эффективности  технологического процесса;  математическое описание;  статические и динамические характеристики;  информационная схема  процесса;  возможные возмущающие и управляющие воздействия,  регулируемые величины; выбор каналов управления; математическое описание объекта по выбранным каналам управления;  выбор параметров контроля, сигнализации и защиты.

4.2.3.Методика представления типового  решения  автоматизации

для  типовых  технологических  процессов - 2 ч

Типовая технологическая  схема.  Показатель эффективности процесса.  Цель управления процессом. Анализ процесса как объекта автоматизации и управления.  Типовое решение автоматизации.  Типовая схема автоматизации.  Возможные варианты  управления  процессом  с учетом технологических особенностей процесса.

Раздел 2. Автоматизация гидромеханических процессов - 6 ч

4.2.4. Автоматизация процессов перемещения жидкостей насосами - 2ч

Типовая схема процесса перемещения жидкостей;  трубопровод как объект  управления;  насосы  как объекты управления:  центробежные насосы, поршневые насосы; основные способы и схемы управления производительностью насосов; насосные станции; типовые схемы автоматизации процесса перемещения жидкости насосами.

4.2.5. Автоматизация процессов перемещения газов компрессорами - 2ч

Компрессоры как объекты  управления; центробежные компрессоры, поршневые компрессоры; многоступенчатое сжатие;  методы регулирования одноступенчатых и многоступенчатых схем компримирования газов; типовые схемы автоматизации процесса перемещения газов компрессорами.

4.2.6. Автоматизация процессов приготовления растворов жидкостей - 1,5ч

Типовая технологическая схема процесса смешения жидкостей;  показатель эффективности, цель управления;  анализ процесса как объекта автоматизации и  управления;  типовое решение автоматизации,  типовая схема автоматизации; возможные варианты управления процессом в соответствии с  технологическими особенностями процесса.

4.2.7. Автоматизация процессов разделения неоднородных систем - 0.5ч

Отстаивание  жидких  систем, фильтрация жидкостей,  фильтрация газов,  центрифугирование жидких систем; типовые технологические схемы процессов, показатели эффективности,  цели управления; анализ процессов разделения как объектов автоматизации и управления; типовые решения автоматизации; типовые схемы автоматизации.

Раздел 3. Автоматизация тепловых процессов - 4 ч

4.2.8. Общие особенности тепловых процессов как объектов управления - 0.5ч

Физические основы тепловых процессов. Физические параметры и скорости движения теплоносителей. Тепловые балансы в теплообменных аппаратах. Основное уравнение теплопередачи. Движущая сила тепловых процессов. Постановка задачи управления тепловыми процессами.

4.2.9.Автоматизация процессов нагревания (охлаждения) жидкостей - 1.5ч

Объекты управления: теплообменники (жидкостные, парожидкостные), испарители (конденсаторы); печи.  Цели управления и показатели эффективности. Анализ теплообменных аппаратов как объектов управления и автоматизации.  Типовые решения автоматизации и управления.  Возможные варианты управления теплообменными аппаратами в зависимости от технологических особенностей процессов.

4.2.10. Автоматизация процесса выпаривания - 2ч

Объекты автоматизации выпарные аппараты и  многокорпусные выпарные установки. Анализ процесса выпаривания как объекта управления и автоматизации.  Типовое  решение  автоматизации. Типовая схема автоматизации. Возможные варианты управления в зависимости от технологических особенностей процесса.

Раздел 4. Автоматизация массообменных процессов - 8 ч

4.2.11.Общие особенности массообменных процессов как объектов управления - 0.5 ч

Определение массообменных процессов. Основные типы массообменных процессов. Равновесие при массопередаче. Рабочие линии массообменных процессов. Движущая сила процессов массопередачи. Технологические особенности реализации массообменных процессов. Особенности управления массообменными процессами.

4.2.12. Автоматизация процессов кристаллизации - 1.5ч.

Основные способы кристаллизации  в  химической промышленности: выпариванием, охлаждением, вакуумированием. Цели управления,  показатели эффективности. Анализ кристаллизаторов как объектов управления. Типовые решения автоматизации. Возможные варианты управления в зависимости от технологических особенностей процесса.

4.2.13. Автоматизация процессов абсорбции -2ч

Общая характеристика  процесса  абсорбции.  Типовая технологическая  схема абсорбционной установки.  Показатель эффективности и цель управления процессом.  Анализ  процесса  абсорбции как объекта управления и автоматизации.  Типовое решение автоматизации.  Типовая схема автоматизации. Возможные варианты управления в зависимости от технологических особенностей процесса.

4.2.14. Автоматизация процессов сушки - 2ч

Общая характеристика основных методов сушки и сушильных аппаратов,  применяемых в химической технологии. Показатели эффективности, цели управления.

Анализ процессов сушки (на примере типовой барабанной сушилки) как объектов автоматизации и управления. Типовые решения автоматизации.  Типовые схемы автоматизации. Возможные варианты управления в зависимости от особенностей технологического процесса.

4.2.15. Автоматизация процессов ректификации - 2ч

Особенности процессов ректификации в зависимости от состава разделяемой смеси и конструктивного оформления. Типовая схема ректификационной установки. Показатели эффективности процесса, цели управления. Анализ ректификационной установки как объекта управления и автоматизации. Типовое решение автоматизации. Типовая схема  автоматизации.  Возможные варианты управления в зависимости от цели управления и технологических особенностей процесса.

Раздел 5. Автоматизация реакторных процессов - 6 ч

4.2.16. Общая характеристика реакторов как объектов управления - 2ч

Назначение и структура химических реакторов. Классификация химических процессов и химических реакторов. Показатели эффективности реакторных процессов. Цели управления. Анализ реакторных  процессов как объектов управления и автоматизации

4.2.17. Статические и динамические характеристики реакторных процессов - 2ч

Диаграмма «Температура исходного реагента - температура в реакторе». Диаграмма «Выделения-отвода тепла». Возможные стационарные состояния. Влияние изменения температуры и концентрации исходного реагента на температуру в реакторе. Оценка устойчивости стационарных состояний. Динамические характеристики реакторных процессов.

4.2.18. Типовые решения по автоматизации реакторных процессов - 2ч

Системы регулирования основных параметров в реакторных процессах. Возможные  варианты регулирования температуры и концентрации в реакторных процессах в зависимости от технологических особенностей процесса.

Раздел 6. Автоматизация потенциально опасных процессов химических производств - 2 ч

4.2.19. Автоматизация потенциально опасных процессов химических производств - 2 ч

Специфика потенциально опасных процессов  химической  технологии.  Характеристика  потенциально  опасных процессов как объектов управления и защиты. Автоматизированные системы  управления  потенциально  опасными процессами. Структура и основные функциональные особенности. Автоматические системы  защиты потенциально опасных процессов. Структура и алгоритмы автоматических систем защиты.

Раздел 7. Автоматизация химико - технологических производств - 6ч

4.2.20. Автоматизация непрерывных производств -2 ч

Автоматизация непрерывных производственных процессов на основе идеологии АСУТП. Основные задачи,  решаемые на уровне  управления производством, как химико-технологической системой ХТС. Алгоритмизация задачи оперативной статической оптимизации ХТС.

4.2.21. Автоматизация периодических и дискретных производств -4ч

Автоматизация периодических и дискретных технологических процессов - 2ч

Специфика периодических  и  дискретных  процессов как объектов управления.

Анализ основных  типов  математических моделей периодических и дискретных процессов. Особенности реализации систем автоматизации и управления периодическими и дискретными процессами.

Автоматизация периодических производств на основании идеологии  гибких автоматизированных производственных систем в химической промышленности - 2ч

Анализ периодического  производственного  процесса как объекта гибкой автоматизации. Иерархическая структура гибкой автоматизированной химико-технологической производственной системы. Математическое моделирование технологических и организационных процессов в гибких ХТС. Структура и функциональные характеристики АСУТП гибких автоматизированных ХТС.

ДС.2 ИСКУССТВЕННЫЙ ИНТЕЛЛЕКТ В СИСТЕМАХ УПРАВЛЕНИЯ

РАБОЧАЯ  ПРОГРАММА  учебной дисциплины

ИСКУССТВЕННЫЙ ИНТЕЛЛЕКТ В СИСТЕМАХ УПРАВЛЕНИЯ

для специальности 220301 «Автоматизация технологических процессов и производств»

 

Содержание разделов дисциплины

Раздел 1. Введение. Основные понятия и методы искусственного интеллекта (ИИ)- 9 ч

1.1. Введение, основные понятия и определения - 3 ч

Понятие ИИ. ИИ как наука. Три ветви ИИ. Методы ИИ, области применения (технологии) ИИ. ИИ в системах управления.

1.2. Системы, основанные на знаниях (общие понятия) - 6 ч

Данные и знания.  Модели представления знаний:  продукционные; сетевые; фреймовые.  Сравнение способов представления знаний.  Неполные, ненадежные, противоречивые знания. Приобретение и формализация знаний. Сбор знаний от экспертов.

Раздел 2. Экспертные системы, архитектура, области применения- 7 ч

2.1. Экспертные системы вторичного времени - 4 ч

Архитектура экспертных систем (ЭС). База знаний ЭС. Блок вывода ЭС (интерпретатор), методы вывода. Особенности реализации на ПЭВМ. Свойства и ограничения ЭС.  Области применения ЭС.  Диагностические ЭС,  ЭС в системах управления.

2.2. Экспертные системы реального времени - 3 ч

Особенности архитектуры ЭС реального времени. Редуцирование больших пространств поиска  (больших  размерностей  моделей), декомпозиция объекта и факторизация задачи. Экспертные регуляторы.

Раздел 3. Интеллектуальные нечеткие системы- 16 ч

3.1. Представление и использование нечетких знаний - 6 ч

Виды неопределенностей. Нечеткие множества как аппарат для описания нечеткой информации. Операции над  нечеткими множествами.  Лингвистические описания и переменные. Интерпретация и построение функции принадлежности. Нечеткие  динамические системы,  нечеткие отношения как модели динамических систем. Идентификация в нечетких системах. Максминная композиция, альфа-композиция.

3.2. Нечеткие регуляторы - 6 ч

Структуры и подходы к построению нечетких  регуляторов.  Самонастраивающиеся и ПИД-регуляторы.  Управление  нечеткой системой. Фазификация. Построение базы правил.  Алгоритмы  вывода.  Дефазификация. Анализ  и  синтез нечетких регуляторов.  Переходные процессы. Вопросы настройки и устойчивости. Сравнительные характеристики.

3.3. Нечеткие системы ситуационного управления - 4 ч

Отношения на нечетких ситуациях. Подходы к построению ситуационных систем управления. Модели типа: "ситуация-действие", "ситуация - стратегия управления - действие". Примеры.

Раздел 4. Интеллектуальные системы поддержки принятия решений и проектирования - 11 ч.

4.1. Системы принятия решений (ПР) в нечеткой среде - 4 ч

Формальная постановка задач ПР. Классы критериев. Подходы ПР при решении многокритериальных задач. Оптимизация по одному критерию при ограничениях притязаний других.  Использование нечетких множеств при выборе альтернативы, компромиссы Парето.

4.2. Принятие решений при проектировании - 7 ч

Проблема объединения формальных и неформальных методов анализа альтернатив. Обобщенные схемы экспертиз. Виды экспертных оценок. Методы обработки экспертной  информации. Формальные методы сравнения нечетких описаний альтернатив. Задача менеджера.

Раздел 5. Обучаемые интеллектуальные системы в управлении -  8 ч

5.1. Нейронные сети - 8 ч

Понятие о нейтронных сетях, классификация.  Возможности  их  использования  в системах управления. Ограничения. Алгоритмы обучения и самонастройки. Нейросетевые регуляторы: принцип действия, структуры.

Сравнительные характеристики нейросетевых, экспертных и типовых регуляторов. Рекомендации по построению и применению.

Объединение нечетких систем и нейтронных сетей.  Преимущества. Примеры использования в промышленности.

    ДС.3 МЕТОДЫ И СРЕДСТВА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО АНАЛИТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ

РАБОЧАЯ  ПРОГРАММА  учебной дисциплины

МЕТОДЫ И СРЕДСТВА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО АНАЛИТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ

для специальности 220301 «Автоматизация технологических процессов и производств»

 

 <!--[if !supportLists]-->1.<!--[endif]-->Содержание разделов учебной дисциплины

Раздел 1. Введение. Понятие о физико-химических методах анализа. Роль и значение этих методов в реализации задач автоматизации технологических процессов. Классификация методов. Метрологические параметры методов. Термины и определения. – 6

1.1. Введение - 2 ч

Применение аналитического контроля на предприятиях химической, нефтехимической и смежных отраслях промышленности. Аналитический контроль выпускаемой продукции и исходных веществ, контроль загазованности рабочих мест, аварийных и вентиляционных выбросов, определение довзрывоопасных концентраций.

1.2. Классификация методов – 2 ч

Классификация физико-химических методов аналитического контроля  и их использование для анализа газообразных, жидких и твердых веществ.

1.3. Термины и определения – 2 ч

Термины и определения принятые в системе государственной системе приборов и метрологических государственных стандартах.

Раздел 2. Оптические методы аналитического контроля – 12 ч

2.1 Взаимодействие электромагнитного излучения  с веществом. Общая характеристика спектров поглощения. Закон Ламберта – Бера – 4 ч

2.2. Фотометрические методы анализа. Избирательность в фотометрическом анализе и его обеспечение в процессе измерения – 4 ч

2.3 Аппаратура и техника фотометрических измерений – 4 ч

2.4. Спектроскопические методы анализа. ИК – и УФ – спектроскопия. Характеристики методов (чувствительность, избирательность)  - 4 ч

Раздел 3. Тепловые методы аналитического контроля  - 12 ч

3.1 Термохимический метод контроля концентраций горючих веществ и область применения на промышленных предприятиях – 4 ч

3.2. Термокондуктометрический метод контроля газового состава атмосферы на промышленных предприятиях и технологический контроль – 4 ч

3.3 Абсорбционно-полупроводниковый метод аналитического контроля. Область применения. Конструкции чувствительных элементов – 4 ч

Раздел 4. Метрологическое обеспечение аналитических измерений автоматическими приборами – 6 ч

4.1 Метрологические обеспечение разработок аналитических приборов – 3 ч

4.2. Метрологическое обеспечение аналитических приборов в процессе эксплуатации – 3 ч

 

ДС.4 ОПТИМИЗАЦИЯ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ

РАБОЧАЯ  ПРОГРАММА  учебной дисциплины

ОПТИМИЗАЦИЯ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ

для специальности 220301 «Автоматизация технологических процессов и производств»

 

1. Содержание разделов учебной дисциплины

1.1. Математические модели процессов и постановка задач оптимального управления - 6 ч

Взаимозависимость задач моделирования и оптимизация в АСУТП. Статические модели и статическая оптимизация. Ситуационное управление. Методы безусловной и условной оптимизации. Виды ограничений. Линейное и нелинейное программирование. Задачи планирования и оперативного управления.

Динамические модели непрерывных и дискретных систем. Передаточные матрицы и уравнения вход-выход-состояние для описания линейных систем. Управляемость, наблюдаемость, идентифицируемость, стабилизируемость систем.

Идентификация статических и динамических систем. Рекуррентный метод наименьших квадратов. Моделирование динамических систем на ЭВМ. Метод Рунге-Кутта. Понятие о жестких системах. Постановка задач оптимизации для динамических систем в АСУТП.

1.2. Задачи статической оптимизации — 17 ч

Безусловная оптимизация. Условия существования экстремума целевой функции. Градиентные методы поиска экстремума. Метод Ньютона. Метод тяжелого шарика. Метод сопряженных градиентов. Метод симплекс-планирования. Методы Кифера — Вольфовица и Сакса. Решение системы линейных уравнений, как задача поиска экстремума. Выбор оптимальных параметров кинетических уравнений. Идентификация статического объекта методом наименьших квадратов.

Условная оптимизация. Выпуклое и вогнутое программирование. Метод множителей Лагранжа. Теорема Куна — Таккера. Основные свойства задач линейного программирования. Симплекс-метод решения задач линейного программирования. Начальное допустимое решение. М-задача. Нелинейное программирование. Сведение к задаче линейного программирования нелинейных задач. Метод Эрроу-Гурвица-Удзава. Метод внутренней точки. Метод внешней точки. Метод квадратичного штрафа. Модифицированная функция Лагранжа.

Решение задач планирования в АСУТП. Решение задачи оперативного управления в АСУТП приготовлением сырьевой смеси. Решение многокритериальных задач оптимизации в АСУТП.

1.3. Оптимизация непрерывных динамических систем — 16 ч

Решение детерминированных задач оптимизации. Принцип максимума Л. С. Понтрягина. Численные методы оптимизации. Линейно-квадратичная задача оптимизации. Терминальное управление. Пример решения квадратичной задачи оптимизации и задачи терминального управления при автоматизации процесса сушки в конвейерной сушилке.

Оптимизация по быстродействию. Пример решения задачи максимального быстродействия при автоматизации процессов теплообмена.

Использование функций Ляпунова для синтеза субоптимальных систем. Метод оптимального демпфирования переходных процессов. Пример синтеза алгоритма оптимального демпфирования для процесса автоматизации наплавления кварцевых блоков газопламенным методом.

Оптимизация системы, находящейся на границе устойчивости. Расширение области устойчивости системы путем введения обратных связей. Пример автоматизации непрерывного потенциально опасного процесса сухого помола в замкнутом цикле. Пример оптимизации полунепрерывного потенциально-опасного процесса производства реактива Гриньяра.

Решение задач оптимизации в условиях неопределенности. Адаптивное управление. Синтез адаптивной системы с использованием параметрических обратных связей. Пример адаптивного управления с одновременной идентификацией модели объекта при автоматизации процесса нейтрализации.

Робастное управление. Теоремы о робастной устойчивости. Понятие оптимизации систем в пространстве Харди (<!--[if !vml]--><!--[endif]-->-теория). Пример оптимизации для объекта 1-го порядка. Исследование класса робастных систем с управлением по скорости перемещения материала в реакторе. Робастное управление нелинейным объектом.

1.4. Оптимизация дискретных динамических систем — 14 ч

Специфика использования ПИД закона регулирования в дискретных системах. Пример автоматизации процесса осветления воды. Апериодические регуляторы выхода и состояния, управление с конечным временем переходного процесса. Влияние ограничений на управление. Примеры построения импульсных систем для автоматизации процессов нейтрализации и осветления. Использование специальных схем компенсации запаздывания в дискретных системах.

Принцип оптимальности Р. Беллмана. Использование динамического программирования для оптимизации систем. Уравнение Беллмана. Функция Беллмана-Ляпунова.

Использование частотно-импульсной и широтно-импульсной модуляции в импульсных системах. Пример синтеза импульсной системы управления потенциально-опасным процессом производства  реактива Гриньяра с учетом дискретности дозирующего устройства.

Управление при неполной информации о процессе. Использование конечно-сходящихся алгоритмов адаптации В. А. Якубовича для синтеза дискретной адаптивной системы. Пример синтеза для одномерного объекта.

Робастное управление в дискретных системах. Использование опорных траекторий при управлении. Примеры робастного управления процессами нейтрализации и полимеризации.

ДС.5 СИСТЕМЫ КОМПЛЕКСНОЙ МЕХАНИЗАЦИИ ОСНОВНЫХ ХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ

РАБОЧАЯ  ПРОГРАММА  учебной дисциплины

СИСТЕМЫ КОМПЛЕКСНОЙ МЕХАНИЗАЦИИ ОСНОВНЫХ ХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ

для специальности 210200 «Автоматизация технологических процессов и производств»

 

Содержание разделов учебной дисциплины

Раздел 1. Введение. Основные понятия, машины и технические средства систем механизации –12 ч                                   

1.1. Введение - 2 ч

Механизация производственных процессов, ее место и значение в химической промышленности. Социальное значение механизации производства. Вязь механизации и автоматизации. Современное состояние и перспективы развития систем механизации химико-технологических процессов.

1.2. Технологические и роторные машины-автоматы  химической промышленности – 4 ч.

Классификация технологических машин и машин-автоматов. Структура машин-автоматов, их циклы и функционально-производственные схемы. Многопозиционные автоматы. Автоматические роторные и роторно-конвейерные линии.

1.3. Исполнительные устройства технологических машин – 6 ч.

Реализация управляющих воздействий с помощью исполнительных устройств. Классификация исполнительных устройств. Механические, пневматические, гидравлические и электрические исполнительные устройства. Шаговые исполнительные устройства.

Раздел 2. Транспорт в химической промышленности – 8 ч.

2.1. Транспортные машины и загрузочные устройства – 4 ч.

Классификация транспортных машин и механизмов в химической промышленности. Транспортирующие машины для сыпучих продуктов и массовой штучной продукции. Ленточные, пластинчатые, скребковые, тележечные и подвесные конвейеры. Устройства загрузки и разгрузки транспортных машин. Питатели и дозаторы для сыпучих продуктов.

2.2  .Трубопроводный транспорт в химической промышленности – 4 ч..

Трубопроводный транспорт для жидкостей и газов. Пневмотранспорт для сыпучих продуктов (нагнетательный и всасывающий). Управление технологическими потоками в трубопроводах. Регулирующие органы трубопроводов. Расчет и выбор регулирующих органов. Профилирование плунжеров клапанов. Дозаторы жидкостей, шламов и пульп.

Раздел 3. Управляющие устройства средств механизации – 9 ч.

3.1. Управляющие исполнительные устройства машин и механизмов – 5 ч.

Структура и технические средства систем управления. Управление по времени и по положению. Составление циклограмм. Управление механическими, пневматическими, гидравлическими и электрическими исполнительными устройствами (регулирование скорости,  реверсирование, блокировка, фиксация и демпфирование)..

3.2.Импульсные системы управления – 4 ч.

Классификация импульсных систем управления. Электрические, пневматические и гидравлические импульсные системы управления  (частотно-импульсные, времяимпульсные, амплитудно-импульсные). Управление электрическими машинами и системами автоматического дозирования с электрическим и пневматическим управлением.

Раздел 4.Роботы и манипуляторы – 7 ч.

4.1 . Промышленные роботы в химических производствах – 4 ч.

Значение роботизации для химической промышленности. Классификация роботов. Обобщенная структура робота.  Устройство манипуляторов (координатные системы,  схваты, механизмы привода и перемещения, сенсорные устройства).

4.2.. Управление промышленными роботами – 3 ч.

Классификация систем управления промышленными роботами. Способы управления движением. Сигналы в управляющих устройствах. Устройства связи ацептора с роботом.

Управление  неочувственным и  очувственным роботом. Цикловое, позиционное и адаптивное управление роботом. Системы управления от ЭВМ.

ДС.6 СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА И СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ

РАБОЧАЯ  ПРОГРАММА  учебной дисциплины

СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА И СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ

для специальности 210200 «Автоматизация технологических процессов и производств»

 

Содержание разделов учебной дисциплины

Раздел 1. Нестандартные технические средства автоматизации – 8 ч

1.1. Состав нестандартных технических средств. Индуктивные первичные преобразователи, электромагнитные исполнительные механизмы, дозирующие регулирующие органы. Требования, предъявляемые к ним, характеристики – 2 ч

1.2. Методики расчета индуктивных однотактных, двухтактных и плунжерных преобразователей-2 ч

1.3. Методика расчета соленоидных исполнительных механизмов – 2 ч

1.4. Методика расчета регулирующего клапана – 2 ч

Раздел 2. Логическая основа систем сигнализации, блокировки и защиты - 8 ч

2.1. Основы алгебры-логики. Двоичная логика и операции над булевыми переменными. Типовые логические функции. Совершенная нормальная конъюнктивная (дизъюнктивная) форма логической функции. Таблицы состояния – 2 ч

2.2. Системы логических элементов. Понятие системы. Виды систем. Понятие о полноте системы. Принципиальные схемы логических элементов, их сравнительные характеристики. Комбинационные и последовательностные логические функции. Шифраторы, дешифраторы, триггеры, счетчики, регистры – 3 ч

2.3. Преобразование логических функций. Методы минимизации логических функций. Аналитические  методы. Диаграммы Карно. Влияние элементной базы на принципиальную схему логического устройства – 3 ч

Раздел 3. Системы промышленной сигнализации - 8 ч

3.1. Виды сигнализации. Требования, предъявляемые к технологической и аварийной сигнализации, сигнализации положения (состояния). Элементная база систем сигнализации: релейная, тиристорная, транзисторная, микросхемная – 2 ч

3.2. Проектирование принципиальных схем сигнализации. Электрические, пневматические схемы сигнализации. Схемы с промежуточным реле, центральным реле, реле времени. Пульс-пара. Импульсная сигнализация.

3.3. Модульный принцип построения систем сигнализации. Унифицированные блоки технологической сигнализации (БАС, БПС, БОЦ), устройство аварийной сигнализации УАС-20, УАС-50, устройство технологической сигнализации УТС-1.

Раздел 4. Системы блокировки - 4 ч

4.1. Системы блокировочных зависимостей электродвигателей. Последовательность включения двигателей, управление реверсивными двигателями.

4.2. Системы блокировочных зависимостей в технологических процессах.

Раздел 5. Системы защиты - 8 ч

5.1. Технические требования к информационной части систем защиты. Методика выбора измерительных преобразователей защиты. Методы улучшения динамических характеристик измерительных преобразователей.

5.2. Алгоритмы функционирования систем защиты. Выбор информативных параметров для систем защиты. Модульный принцип построения систем защиты. Унифицированные модули МЗС. Устройство защиты и сигнализации УЗС-10. Микропроцессорные системы сигнализации и защиты (ПТКАЗ).

 

Бакалавры – направление подготовки 220200

 

Общепрофессиональные дисциплины

ДН.Ф.4 Теория автоматического управления

(смотри ОПД.Ф.5  направления подготовки инженеров)

 

ДН.Ф.5 Метрология, стандартизация и сертификация

(смотри ОПД.Ф.6 направления подготовки инженеров)

 

ДН.Ф.9 Вычислительные машины, системы и сети

(смотри СД.3 направления подготовки инженеров)

 

Специальные дисциплины

СД.Ф.2 Технические измерения и приборы

(смотри СД.2 направления подготовки инженеров)

 

СД.Ф.4 Искусственный интеллект в системах управления

(смотри ДС.2 направления подготовки инженеров)

 

СД.Ф.5 Автоматизация технологических процессов и производств

(смотри СД.6 направления подготовки инженеров)

 

СД.Ф.6 Проектирование автоматических систем

(смотри СД.7 направления подготовки инженеров)

 

 

Магистры – направление подготовки 220200

Дисциплины направления подготовки магистров

 

ДНМ.Ф.1 Современные проблемы автоматизации и управления

ДНМ.Ф.2 История и методология науки об управлении

ДНМ.Ф.3 Компьютерные технологии в области автоматизации и управления

 

ДНМ.Р.1 АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

РАБОЧАЯ  ПРОГРАММА  учебной дисциплины

АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

для специальности 220301Автоматизация технологических процессов и производств»

 

       Содержание разделов учебной дисциплины

Раздел 1. Введение. Эксперименты как объекты автоматизации - 4 ч

1.1. Проблемы автоматизации научных исследований - 3 ч

Основные этапы научных исследований. Общая функциональная схема АСНИ. Научные исследования как объект автоматизации. Типы экспериментов,  классификация. Общие свойства экспериментов как объектов автоматизации.

Раздел 2. Принципы построения и организация АСНИ - 6 ч

2.1. Основные концепции и требования к АСНИ - 6 ч

Классификация АСНИ. Основные функции и структуры  АСНИ.  Особенности  АСНИ  химико-технологического профиля. Основы функционирования. Подсистемы АСНИ: состав, структуры. Базовая стратегия  функционирования химико-технологических АСНИ. Базовая структура технического обеспечения. Общие принципы организации и проектирования АСНИ. Методические, математические, информационные, метрологические и организационные аспекты АСНИ.

Раздел 3. Обеспечения АСНИ - 16 ч

3.1. Алгоритмическое обеспечение АСНИ - 12 ч

Модели информативных составляющих сигналов датчиков и детекторов аналитических приборов. Модели помеховых составляющих: флуктуационные шумы, наводки, импульсные помехи. Модели дрейфа в сигналах аналитических приборов. Типовой состав процедур первичной обработки сигналов аналитических приборов. Алгоритмы сглаживания при различных видах помех. Алгоритмы обнаружения информативных составляющих в сигналах. Алгоритмы оценивания параметров. Робастные алгоритмы обработки информации. Алгоритмизация процессов управления экспериментом. Алгоритмы  контроля достоверности информации в АСНИ.  Некоторые специальные алгоритмы. Особенности комплексирования алгоритмов выполнения отдельных процедур в комплексный алгоритм первичной обработки.

3.2. Техническое обеспечение АСНИ - 2 ч

Основные структуры АСНИ, проблемно-ориентированные системы. Аппаратурные средства инструментального физико-химического анализа. Средства вычислительной техники в АСНИ. Проблемы связи систем с экспериментальным объектом и с исследователем.

3.3. Программное и информационное обеспечение АСНИ - 2 ч

Структура математического обеспечения АСНИ. Организация  представления результатов,  отображение информации. Информационная база, способы организации.

Раздел 4. Планирование экспериментов - 8 ч   

4.1. Основные  задачи и критерии - 2 ч

Планирование эксперимента. Основные понятия и ограничения. Критерии оценки качества планов.

4.2. Методы планирования эксперимента - 6 ч

Полные факторные планы. Дробные планы. Ортогональные и ротатабельные планы. Оптимизация.

Подготовка и проведение эксперимента. Контроль и защита.

ДНМ.В1.2 Современные методы обработки информации в измерительных системах

Специальные дисциплины:

СДМ.Ф.1 Автоматизация технологических процессов основных химических производств (смотри ДС.1 направления подготовки инженеров)

СДМ.Ф.3 Диагностика и надежность автоматизированных систем (смотри ОПД.Ф.7 направления подготовки инженеров)

СДМ.Р.1 Интегрированные системы проектирования и управления (смотри СД.5 направления подготовки инженеров)

Дисциплины по выбору студентов

ДНМ.Р.2 Теория принятия решений при синтезе автоматизированных технологических комплексов (АТК)

ДНМ.В1.1 Методы и средства автоматизированного аналитического контроля в химической промышленности

ДНМ.В2.1 Системы комплексной механизации основных химических производств (смотри ДС.5 направления подготовки инженеров)

СДМ.Ф.2 Оптимизация систем управления (смотри ДС.4 направления подготовки инженеров)