Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

352

.pdf
Скачиваний:
2
Добавлен:
08.01.2021
Размер:
189.96 Кб
Скачать

Министерство образования и науки РФ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова»

Средства автоматизации технологических процессов

Методические указания для самостоятельной работы студентов по направлению подготовки 15.03.04 – «Автоматизация технологических

процессов и производств»

Воронеж 2016

2

УДК 62-192:52

Средства автоматизации технологических процессов: Методические

указания для самостоятельной работы студентов по направлению подготовки

15.03.04 – «Автоматизация технологических процессов и производств» для

очной формы обучения / А.А. Грибанов; М-во образования и науки РФ, ФГБОУ

ВО «ВГЛТУ». – Воронеж, 2016. – 10 с.

Печатается по решению редакционно-издательского совета ВГЛТУ

Рецензент: д.т.н., профессор, зав. кафедрой электротехники и автоматики ФГБОУ ВО «Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра I» Афоничев Д.Н.

3

1. Введение

Учебным планом по направлению подготовки бакалавра 15.03.04 – «Автоматизация технологических процессов и производств» предусмотрено изучение курса «Средства автоматизации технологических процессов».

В результате освоения дисциплины студент должен:

знать: основные схемы автоматизации типовых технологических объектов отрасли; структуры и функции автоматизированных систем управления; задачи и алгоритмы: централизованной обработки информации в автоматизированной системе управления технологическими процессами (АСУ ТП) отрасли, оптимального управления технологическими процессами с помощью электронно-вычислительных машин; принципы организации и состав программного обеспечения АСУ ТП, методику ее проектирования;

уметь: выбирать для данного технологического процесса функциональную схему автоматизации; разрабатывать алгоритмы централизованного контроля координат технологического объекта; рассчитывать одноконтурные и многоконтурные системы автоматического регулирования применительно к конкретному технологическому объекту;

владеть: навыками анализа технологических процессов, как объекта управления и выбора функциональных схем их автоматизации.

2.Общие указания

Методические указания предназначены для бакалавров 3-го курса (6-й семестр) очного обучения. Объем дисциплины и виды учебной работы по семестрам приведены в табл. 1.

Таблица 1 – Объем дисциплины и виды учебной работы

 

Трудоемкость

Семестр

Виды учебной работы

Всего

В зачетных

6

 

часов

единицах

 

 

1

2

3

4

Общая трудоемкость дисциплины

144

4

144

Аудиторные занятия

72

2

72

Лекции (Л)

36

1

36

Практические занятия (ПЗ)

Лабораторные работы (ЛР)

36

1

36

Семинары (С)

Занятия, проводимые в интерактивной

8

0,22

8

форме (10 % от аудиторных по ФГОС ВО)

 

 

 

Самостоятельная работа (Сам)

72

2

72

4

Контроль самостоятельной работы (КСР)

36

1

36

 

 

 

 

Курсовой проект (работа)

*

*

*

 

 

 

 

РГР (ГАР, РАР)

 

 

 

 

Реферат

 

 

 

 

Виды итогового контроля (зачет, экзамен)

*

*

Экзамен

Цель лекций – дать основные направления по наиболее сложным разделам дисциплины, а также изложить материал по новейшим достижениям, не получившим достаточного освящения в учебной литературе.

Обзорный характер лекций не дает основание рекомендовать их в качестве единственного источника при подготовке к зачету.

Лабораторные занятия посвящены назначению технических средств автоматизации, функций АСУТП, изучению Характеристик средств измерительной, исполнительной и информационно-управляющей частей АСУТП, систем и средств управления технологическими процессами.

1. Содержание разделов дисциплины

Раздел 1 СОВРЕМЕННЫЕ ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ

Назначение технических средств автоматизации (ТСА). Функциональный состав ТСА. Стандартизация и система требований к ТСА. Государственная система промышленных приборов и средств автоматизации. Основные характеристики надежности. ТСА и законы распределения времени безотказной работы.

Раздел 2 ОБОБЩЕННЫЕ ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ И ОРГАНИЗАЦИИ АВТОМАТИЧЕСКИХ СИСТЕМ РЕГУЛИРОВАНИЯ

Назначение и функции АСУТП. Характеристика средств измерительной, исполнительной и информационно-управляющей частей АСУТП. Системы и средства управления технологическими процессами. Локальные системы. Централизованные системы контроля регулирования и управления. АСУТП: прямое цифровое управление, супервизорное управление, распределенные системы. Топология распределенных АСУТП.

5

Раздел 3 ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА АВТОМАТИЗАЦИИ, СПОСОБЫ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СИГНАЛОВ И РЕАЛИЗАЦИИ АЛГОРИТМОВ РЕГУЛИРОВАНИЯ

Электрические сигналы связи. Гальваническое разделение цепей. Комплекс электрических средств регулирования на интегральных микросхемах «АКЭСР». Исполнительные устройства электрических регуляторов. Контактные и бесконтактные пусковые устройства для управления электрическими исполнительными устройствами: У-252, ПМРТ-

69, У-101, ПБР-2.

Раздел 4 ПНЕВМАТИЧЕСКИЕ И ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА АВТОМАТИЗАЦИИ

Пневматические средства автоматики, особенности и область применения. Функциональный и технический состав системы элементов промышленной пневмоавтоматики. Гидравлические средства автоматического регулирования.

Раздел 5 ЦИФРОВЫЕ СРЕДСТВА АВТОМАТИЗАЦИИ. ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ КОМПЛЕКСЫ

Цифровые средства автоматизации. Базовая организация управляющих вычислительных комплексов. Центральный процессор. Запоминающие устройства. Мультиплексный и селекторный каналы. Программные канал и канал прямого доступа к памяти. Устройства связи УВМ с объектом управления. Цифро-аналоговые преобразователи. Аналого-цифровые преобразователи. Коммутаторы и каналы управления.

Раздел 6 МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ СРЕДСТВА АВТОМАТИЗАЦИИ

Микропроцессоры. Основные понятия. Микропроцессоры с наращиваемой и фиксированной разрядностью. Одно- и многокристальные микропроцессорные комплекты. Измерительные устройства на базе микропроцессоров. Ремиконт. Ломиконт.

Раздел 7 МИКРОКОНТРОЛЛЕРЫ ЛОКАЛЬНОЙ АВТОМАТИКИ

6

Регуляторы температуры и влажности. Двухканальный ПИД-регулятор. Контроллеры для регулирования температуры. Блоки управления холодильными машинами. Регуляторы скорости вращения. Сигнализаторы уровня с дистанционным управлением. Контроллеры для подающих насосов. УЗОТЭ. Модули ввода – вывода. SCADA – система.

4. Лабораторные занятия

Перечень лабораторных работ по курсу для студентов очного обучения представлен в табл.2.

Таблица 2 – Перечень лабораторных работ

Номер раздела

Наименование лабораторных работ

пп

дисциплины

 

1.

Раздел 3

Релейно-импульсные регуляторы. Исследование

 

 

работы П-регулятора (6 часов)

2.

Раздел 3

Релейно-импульсные регуляторы. Исследование

 

 

работы ПИД-регулятора (6 часов)

3.

Раздел 3

Исследование работы тиристорного регулятора

 

 

напряжения (8 часов)

4.

Раздел 5

Исследование работы цифро-аналоговых

 

 

преобразователей (8 часов)

5.

Раздел 5

Исследование работы аналого-цифровых

 

 

преобразователей (8 часов)

5. Самостоятельная работа бакалавров

Часть материала курса вынесена на самостоятельное изучение бакалавров. Темы этой работы представлены в табл.3.

Таблица 3 – Перечень вопросов, выносимых на самостоятельное изучение

№ п/п

Тема самостоятельной работы

Номер источника

 

 

 

 

1

2

 

3

 

 

 

1.

Элементы и устройства пневмоавтоматики.

1 о. (С. 145-148)

 

 

 

 

2.

Основные характеристики надежности.

2

о. (С. 30-42)

 

 

 

 

3.

Пневматические исполнительные механизмы.

 

2 о. (С. 70-88)

 

 

 

 

4.

Интеллектуальные реле

3

д. (С. 122-147)

 

 

 

 

7

5.

Сетевые компоненты средства систем

4 д. (С. 14-28)

 

автоматизации и управления

 

 

 

 

Контроль самостоятельной работы бакалавров осуществляется преподавателем. Контроль качества освоения дисциплины проводится посредством текущего контроля успеваемости и промежуточной аттестации обучающихся. Результаты контроля отражаются в баллах модульно-рейтинговой системы оценки знаний бакалавра.

После прослушивания курса лекций, выполнения лабораторных работ бакалавр допускается к сдаче экзамена. Контрольные вопросы к экзамену для бакалавров очного обучения приведены ниже.

6.Контрольные вопросы

1.Назначение технических средств автоматизации.

2.SCADA - система.

3.Аналоговый усилитель мощности У-252.

4.Аналого-цифровые преобразователи. АЦП последовательного счета.

5.АСУТП с прямым цифровым управлением.

6.АСУТП с супервизорным режимом работы УВМ.

7.АЦП поразрядного кодирования.

8.Базовая организация УВК.

9.Блок – схема ИУ (стр. 60).

10.Блоки оперативного управления и ИУ АКЭСР.

11.Государственная система промышленных средств автоматизации. Функциональные подсистемы.

12.Двухканальный ПИД – регулятор ТРМ-151.

13.Запоминающие устройства. Классификация.

14.Иерархическая структура ТС ГСП (стр. 9)

15.Исполнительные устройства электрических регуляторов.

16.Классификация ИМ (стр . 61)

17.Классификация приборов и устройств ГСП.

18.Количественные характеристики надежности (13 стр).

19.Кольцевая структура распределенной АСУТП.

20.Коммутаторы каналов УСО. Одноступенчатый коммутатор.

21.Локальные системы управления технологическими процессами.

22.Магистральная структура распределенной АСУТП.

23.Методы стандартизации в производстве ТСА.

24.Микропроцессоры. Классификация (223 стр).

25.Многоканальные АЦП.

26.Модуль ввода аналоговый МВА8.

27.Модуль вывода управляющий МВУ8.

28.Назначение и функции АСУТП.

8

29.Организация технического диагностирования САУ.

30.Основные законы распределения времени безотказной работы. Экспоненциальный закон. Распределение Рэлея.

31.Основные законы распределения времени безотказной работы. Нормальное распределение. Гамма-распределение.

32.Основные законы распределения времени безотказной работы. Распределение Вейбулла.

33.Основные пневмоэлементы и устройства.

34.Основные подсистемы УВК.

35.Передача аналоговых электрических сигналов.

36.Пневматические ИМ.

37.Радиальная структура распределенной АСУТП. 38.Регулятор температуры и влажности МПР51-Щ4. 39.Сигнализатор уровня жидких и сыпучих сред САУ-М7Е.

40.Система ввода – вывода с автономными аппаратными и программными средствами канала.

41.Система ввода – вывода с рассредоточенными аппаратными и программными средствами канала.

42.Структура и логическая организация системы ввода - вывода. 43.Структура УВК работающего в управляющем режиме. 44.Техническая реализация АСУТП и классы используемых ТС. 45.Типовая структура многоканальной СЦКРиУ (стр 55). 46.Типовая структура СЦКРиУ (стр 55).

47.Универсальная система элементов промышленной пневмоавтоматики (УСЭППА).

48.УСО для ввода релейной информации.

49.УСО с параллельным вводом аналоговой информации.

50.УСО с последовательным вводом аналоговой информации.

51.Устройство защитного отключения трехфазного электродвигателя УЗОТЭ-2У.

52.Устройство связи УВМ с объектом управления.

53.Характеристика средств измерительной, исполнительной и информационно-управляющей частей АСУТП.

54.Централизованная АСУТП.

55.Цифро-аналоговые преобразователи.

9

Библиографический список

Основная литература

1.Шандров Б. В. Технические средства автоматизации [Текст] : доп. М- вом образования и науки Рос. Федерации в качестве учебника для студентов вузов / Б. В. Шандров. – М.: Академия, 2007. – 368 с.

2.Данилов А. Д. Технические средства автоматизации [Текст] : доп. УМО вузов по образованию в обл. автоматизир. машиностроения в качестве учеб. пособия / А. Д. Данилов; ВГЛТУ. – Воронеж, 2007. – 340 с.

Дополнительная литература

3.Борисов, А.М. Средства автоматизации и управления [Электронный ресурс] : учебное пособие / А.М. Борисов, А.С. Нестеров. – Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2007. – 207 с. // ЭБС Единое окно доступа к образовательным ресурсам. – Режим доступа: http://window.edu.ru/resource/557/77557. – Загл. с

экрана.

4.Туманов М.П. Технические средства автоматизации и управления: цифровые средства обработки информации и программное обеспечение [Электронный ресурс]: Учебное пособие. - М.: МГИЭМ, 2005. – 71 с. . // ЭБС

Единое окно доступа к образовательным ресурсам. – Режим доступа: http://window.edu.ru/resource/739/24739. – Загл. с экрана.

10

Грибанов Андрей Анатольевич

Средства автоматизации технологических процессов

Методические указания для самостоятельной работы по направлению

подготовки бакалавра 15.03.04 – «Автоматизация технологических процессов и

производств» для очной формы обучения

Редактор С.Ю. Крохотина

Подписано в печать

Формат бумаги

Заказ

Объем

п.л.

Усл. п.л.

Уч-изд. л.

Тираж

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова»

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]