Реферат: Програма з дисципліни «Технічні засоби автоматизації»

ПРОГРАМА

з дисципліни «Технічні засоби автоматизації»
напрям підготовки: 0925 “Автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології” 1.ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ

Робоча навчальна програма складена на основі Освітньо-професійної програми вищої освіти за професіональним напрямом «Автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології» (бакалаврат). Вивчення дисципліни заплановано на 3 курсі протягом 5 семестру.
2.Розподіл навчального часу
Розподіл навчальних годин за семестрами і видами навчальних робіт здійснюється відповідно до робочих навчальних планів:

Семестр

Всього

Лекції

Розподіл за семестрами та видами занять

Семест.

Атест.

Практ.

Лабор.

Реферат

СРС

5

108

36

6

12

---

54

залік
3.Мета і завдання дисципліни
МЕТА викладання дисципліни «Технічні засоби автоматизації» полягає в ознайомленні майбутніх фахівців з найсучаснішими контрольно-вимірювальними та автоматичними приладами, законами регулювання принципами побудови систем автоматизованого керування.

Навчальний матеріал цієї дисципліни базується на знаннях, одержаних студентами при вивченні попередніх дисциплін, таких як математика, фізика, хімія, математичне моделювання, прикладна механіка, електротехніка та основи електроніки, метрологія і основи вимірювань, а також обчислювальна математика та програмування.

Після вивчення курсу студент повинен знати:

принципи дії та побудову основних засобів автоматизації, які знайшли застосування в хімічній промисловості;

принципи побудови та ієрархічні рівні систем автоматичного контролю;

закони регулювання та застосування їх для керування хіміко-технологічних процесів.

Після вивчення курсу студент повинен вміти :

обирати засоби автоматизації для заданого технологічного процесу з використанням даних, які характеризують поведінку об’єкта регулювання;

розраховувати параметри типових регуляторів;

знайти шляхи вдосконалення об’єкта та обрати потрібні системи контролю, автоматичного регулювання ;
4.Зміст навчального матеріалу 4.1.Розподіл начального часу за темами
Найменування розділів, тем

^ Розподіл за семестрами та видами занять

Всього

Лекції

Лабор.

Практ

1

2

3

4

5

^ Розділ 1. ТЗА нижнього рівня систем керування

29

18

9

2

Вступ

2

2







Тема 1.1. Вимірювальні прилади та первинні перетворювачі

7

4

3




Тема 1.2. Модулі зв’язку з об’єктом, пристрої введення-виведення

4

2




2

Тема 1.3. Аналого-цифрові та цифро-аналогові перетворювачі сигналів

4

2

2




Тема 1.4. Перетворювачі мережевих протоколів та інтерфейсів

4

4







Тема 1.5. Виконавчі механізми

4

2

2




Тема 1. 6. Регулюючі органи

4

2

2




Розділ 2. ТЗА другого рівня систем керування

21

14

3

4

Тема 2.1. Автоматичні регулятори. Закони регулювання

11

8

3




Тема 2.2. Мікроконтролери, що програмуються

6

4




2

Тема 2.3. Мови програмування контролерів

4

2




2

Розділ 3. ТЗА верхнього рівня систем керування

4

4







Тема 3.1. Автоматизовані робочі місця місцевих, районних та центральних диспетчерських пунктів

2

2







Тема 3.2. SCADA-системи

2

2







Всього в семестрі

54

36

12

6
4.2.Лекції Розділ 1. ТЗА нижнього рівня систем керування Вступ
Предмет та задачі курсу. Загальні відомості про технічні засоби автоматизації. Класифікація та структура ТЗА, їх характеристики, особливості і відзнаки. Ієрархічні рівні систем контролю, регулювання і керування; місце та роль ТЗА на кожному з них. Базові вимоги, що висуваються до технічних засобів автоматизації хімічних виробництв.
Тема 1.1. Вимірювальні прилади та первинні перетворювачі
Загальні відомості про вимірювання та засоби вимірювання. Класифікація вимірювальних пристроїв. Сучасні підходи до вимірювання параметрів об’єктів хімічної промисловості. Засоби вимірювання температури, тиску, рівня, кількості та витрат рідких і сипких тіл. Вимірювання складу та концентрації речовин.
Тема 1.2. Модулі зв’язку з об’єктом, пристрої введення-виведення
Призначення та функціональні характеристики модулів зв’язку з об’єктом, їх метрологічні характеристики. Централізовані та децентралізовані пристрої введення-виведення сигналів.
Тема 1.3. Аналого-цифрові та цифро-аналогові перетворювачі сигналів
Класифікація та призначення АЦП і ЦАП. Цифро-аналогові перетворювачі: загальна схема та принцип дії. Аналогово-цифрові перетворювачі послідовного та паралельного типів: загальні схеми та принцип дії.
Тема 1.4. Перетворювачі мережевих протоколів та інтерфейсів
Типи мережевих протоколів та інтерфейсів. Мережеві інтерфейси формат передачі даних типу RS232, RS422, RS485: область застосування, формат передачі даних та загальні характеристики. Мережеві інтерфейси типу Modbus та Profibus: область застосування, формат передачі даних та загальні характеристики. Протоколи TCP/IP Ethernet.
Тема 1.5. Виконавчі механізми
Визначення та класифікація. Принципові схеми мембранних та поршневих пневматичних виконавчих механізмів. Принцип дії. Напрями розвитку сучасних виконавчих механізмів.
Тема 1.6. Регулюючі органи
Визначення та класифікація. Принципові схеми засліночних, одно- та двухсідельних регулюючих органів. Принцип дії. Напрями розвитку сучасних регулюючих органів.
Розділ 2. ТЗА другого рівня систем керування Тема 2.1. Автоматичні регулятори. Закони регулювання
Закони регулювання. Класифікація регуляторів: за видом енергії; за типом величини, що регулюється; за характером дії; за характером регулюючого впливу та за законом регулювання. Позиційні регулятори: закон регулювання, перехідна характеристика, передаточна функція та найпростіша структурна схема, область застосування. Пропорційні та інтегральні регулятори: закон регулювання, рівняння динаміки, перехідна характеристика, передаточна функція та найпростіша структурна схема, область застосування. ПИ-, ПД- та ПІД-регулятори: закон регулювання, рівняння динаміки, перехідна характеристика, передаточна функція та найпростіша структурна схема, область застосування.
Тема 2.2. Мікроконтролери, що програмуються
Загальне призначення та класифікація мікро контролерів. Вбудовані та гнучко програмувальні контролери: структури та принципи дії.
Тема 2.3. Мови програмування контролерів
Програми-транслятори МК: компілятори та інтерпретатори. Принципи вибору мови програмування. Застосування структурного програмування для МК. Базові структурні оператори: лінійний ланцюжок операторів, умовний оператор, оператори циклу з перевіркою умови. Особливості застосування підпрограм.
Розділ 3. ТЗА верхнього рівня систем керування Тема 3.1. Автоматизовані робочі місця місцевих, районних та центральних диспетчерських пунктів
Типові структури та функціональне призначення автоматизованих робочих місць верхнього рівня. Приклади АРМ’ів місцевих, районних та центральних диспетчерських пунктів.
Тема 3.2. SCADA-системи
Функціональне призначення та типові структури SCADA-систем. Приклади застосування SCADA-систем на об’єктах хімічної технології в Україні та інших країнах.
4.3.Лабораторний практикум
Цикл лабораторних робіт призначений для практичного застосування майбутніми фахівцями відповідних навичок та вмінь щодо конкретного використання в виробничій практиці основних засобів автоматизації, розглянутих в курсі.

№

л. р.

ТЕМА

Обсяг годин

1

2

3

1

Перетворювачі сигналів

2

2

Виконавчі механізми та регулюючі органи

4

3

Автоматичні регулятори

3

4

Цифрове вимірювання температури

3

^ Всього за семестр

12
4.4.Перелік практичних занять
№

л. р.

ТЕМА

Обсяг годин

1

2

3

1

Модулі зв’язку з об’єктом

2

2

Мікроконтролери

2

3

Мови програмування мікро контролерів

2

Всього за семестр

6
^ 4.5.ІНДИВІДУАЛЬНІ ЗАВДАННЯ
Для поглиблення знань з викладеного курсу пропонуються теми для самостійного вивчення:

додаткові методи вимірювання температури, зокрема безконтактні ;

різноманітні перетворювачі сигналів і систем дистанційної передачі даних та знайомство з принципами їх дії;

електричні, радіоізотопні та ультразвукові рівнеміри;
^ 4.6.КОНТРОЛЬНІ РОБОТИ

Виконується одна контрольна робота, метою якої є проміжний етап контролю засвоєння матеріалу студентами. Робота призначена для перевірки набутих знань з питань побудови та принципу дії ряду вимірювальних приладів та вміння обробляти результати вимірювань.

^ 5.МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ.

Лекції з дисципліни проводяться паралельно з виконанням студентами лабораторних робіт та розглядом питань, які запропоновані для самостійної роботи. Виконання лабораторних робіт проводити в лабораторії, оснащеною стендами з технікою для вимірювання різноманітних хіміко-технологічних параметрів.

^ 6.НАВЧАЛЬНО-МЕТОДИЧНІ МАТЕРІАЛИ


Основна література



Кулаков М. В. Технологические измерения и приборы для химических производств. - М. : Машиностроение, 1983. - 424 с.

Полоцкий Л. М. , Лапшенков Г. И. Автоматизация химических производств. Теория, расчет и проектирование систем автоматизации. - М. : Химия, 1982. - 296 с.

Мурин Г. А. Теплотехнические измерения. - М. : Энергия, 1979. - 424 с.

Преображенский В. П. Теплотехнические измерения и приборы. - М. : Энергия, 1978. - 704 с.

Автоматические приборы, регуляторы и вычислительные системы. Справочное пособие./ Под ред. Кошарского Б. Д. Л. , Машиностроение, 1976. - 488 с.
Додаткова література
Перов В. Л. Основы теории автоматического регулирования химико-технологических процессов. - М. : Химия, 1970. - 352 с.

Кондратова Г.А. Теплотехнические измерения и приборы. – М.: Энергия, 1979.

Бутусов И.В. Автоматические контрольно-измерительные, самописующие и регулирующие приборы. – Л.: Машиностроение, 1973.

Воронов А. А. Основы теории автоматического управления. Ч. 1. М. - Л. : Энергия, 1965. - 396 с.

Гузенко А. И. Основы теории автоматического регулирования. М. : Высшая школа, 1967. - 408 с.

Попов Е. П. Автоматическое регулирование и управление. М. : Наука, 1966. - 388 с.

Пантаев Н. Ф. , Дианов В. Г. Основы теории автоматического регулирования и авторегуляторы. - М. : Недра, 1965. - 344 с.

Методические указания к лабораторным работам по курсам «Технологические измерения и автоматика» , «Автоматизация производственных процессов» , Часть 1. / Сост. Ю. В. Крекотель, Ю. К. Олейник. - К. : КПИ, 1990. - 72 с.

Методические указания к лабораторным работам по курсам «Технологические измерения и автоматика» , « Автоматизация производственных процессов» . Ч. 2. / Сост. Ю. В. Крекотень, Ю. К. Олейник, М. В. Лукинюк. - К. : КПИ, 1993. - 64 с.

Методические указания к лабораторной работе «Исследование характеристик дифференциальных манометров» для студентов специальности 0639 / Сост. Ю. В. Крекотень. - К. : КПИ, 1989. - 16 с.

Методические указания к лабораторным работам по курсу «Автоматика и автоматизация производственных процессов». / Сост. Ю. В. Крекотень, Л. Р. Ладиева В. В. Миленький. - К. : КПИ, 1983. - 46 с.