756

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

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

СИНТЕЗ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ

КОМПЛЕКСОВ ОТРАСЛИ

Методические указания для самостоятельной работы студентов по направлению подготовки 15.04.04 - Автоматизация технологических

процессов и производств

Воронеж, 2016

УДК 658.5.011.56

Поляков, С. И. Синтез автоматизированных технологических комплексов отрасли [Текст]: метод. указания для самостоятельной работы студентов по направлению подготовки 15.04.04 - Автоматизация технологических процессов и производств / С. И. Поляков; Мин-во обр-я и науки Рос. Фед.,

ФГБОУ ВО «ВГЛТУ». – Воронеж, 2016. 18 с.

Печатается по решению учебно-методического совета ФГБОУ ВО «ВГЛТУ».

Рецензент: профессор кафедры автоматизации технологических процессов и производств Воронежского государственного архитектурно-

строительного университета В.И. Акимов

2

проведению самостоятельной работы студентов составлены в соответствии с содержанием рабочей программы настоящей учебной дисциплины.

При формировании у студентов навыков самостоятельной работы,

необходимо иметь в виду две тесно связанные между собой задачи. Первая состоит в том, чтобы развивать у студентов самостоятельность в познавательной деятельности, то есть научить их самостоятельно овладевать знаниями. Вторая задача заключается в том, чтобы научить студентов самостоятельно применять знания в учении и практической деятельности.

Под самостоятельной работой студентов понимается такая работа,

которую они выполняют без непосредственного участия преподавателя, но по его заданию, под его наблюдением и руководством, в специально предоставленное для этого время. Самостоятельная работа предполагает активные умственные действия студентов, связанные с поисками наиболее рациональных способов выполнения предложенных преподавателем заданий,

с анализом результатов работы.

Самостоятельная подготовка студентов предполагает следующие виды и формы работы: конспектирование лекций, самостоятельное изучение материала с помощью учебников и учебных пособий, написание и защита реферата, доклада; подготовка к сообщению или беседе на практическом занятии, исследовательская работа, подготовка презентаций, выполнение домашних экспериментов, самостоятельных (индивидуальных) заданий,

систематическая работа со справочными материалами, с таблицами, схемами;

подготовка к промежуточной аттестации, зачету и экзамену.

По основной дидактической цели названные виды самостоятельной работы можно подразделить на три группы: работы по приобретению новых знаний, работы по формированию умений и навыков, работы по применению знаний, умений и навыков. Указанные группы работ тесно связаны между

3

собой. Эта связь обусловлена тем, что одни и те же средства могут быть использованы для решения различных дидактических задач. Например, с

помощью лабораторно - практических работ достигается формирование умений и навыков, приобретение некоторых новых знаний, а также применение ранее полученных знаний.

Содержание самостоятельной работы на каждом этапе должно быть посильным для студентов.

Чтобы самостоятельная работа способствовала формированию

инициативы и познавательных способностей учащихся, нужно предлагать такие задания, выполнение которых не допускало бы действий по готовым рецептам и шаблону. Только тогда будет достигнут нужный результат.

Методические указания призваны помочь студентам правильно организовать самостоятельную работу и рационально использовать свое время при овладении содержанием настоящей дисциплины, практическими

умениями и навыками.

Самостоятельная работа направлена на освоение студентами следующих практических умений и знаний согласно требованиям рабочей

программы учебной дисциплины:

– знать: современные тенденции развития технического прогресса;

методы и формы организации работы коллектива исполнителей, принципы принятия управленческих решений в условиях различных мнений; основы

электротехнического и электроэнергетического оборудования; схемы основного электроэнергетического и электротехнического оборудования (в

зависимости от профиля подготовки): аппараты автоматики и управления;

электронные, микропроцессорные и гибридные электрические аппараты;

назначение основ техники безопасности, производственной санитарии и противопожарной защиты на электроэнергетических и электротехнических

производствах и трудового законодательства РФ;

4

элементной базы электрооборудования и установок их функциональное назначение и устройство применительно к объектам электроэнергетики и электротехники; состав монтажной, наладочной и ремонтной документации;

способов планирования монтажно-наладочных работ по вводу в

эксплуатацию электроэнергетического и электротехнического оборудования;

состояния и тенденций развития современного отечественного и зарубежных электроэнергетического и электротехнического оборудования; методов и способов проведения работ по техническому обслуживанию электроэнергетического и электротехнического оборудования; методов и способов оценки технического состояния и остаточного ресурса электроэнергетического и электротехнического оборудования;

– уметь: адаптироваться к различным условиям профессиональной деятельности; применять и производить выбор электроэнергетического и электротехнического оборудования (в зависимости от профиля подготовки):

электрических станций и подстанций, электроэнергетических систем и сетей,

систем электроснабжения, элементов релейной защиты и автоматики,

электрических аппаратов, машин, электрического привода; рационально использовать сырьевые, энергетические и другие виды ресурсов на электроэнергетическом и электротехническом производствах; составлять планы, графики, программы работ по монтажу, наладке, регулировке и испытаниям электроэнергетического и электротехнического оборудования;

выбирать новое оборудование для замены существующего в процессе эксплуатации, оценивать его достоинства и недостатки; проверять техническое состояние и остаточный ресурс электроэнергетического и электротехнического оборудования; разрабатывать рабочую техническую документацию в области своей профессиональной деятельности;

– владеть опытом: приобретения необходимой информации с целью повышения квалификации и расширения профессионального кругозора;

убеждения членов коллектива и руководства в своей правоте при решении профессиональных задач; анализа режимов работы электроэнергетического и

5

электротехнического оборудования и систем; участия в монтажных,

наладочных, ремонтных и профилактических видах работ с электроэнергетическим и электротехническим оборудованием; освоения нового электроэнергетическое и электротехническое оборудования.

Методические указания по организации и проведению самостоятельной работы студентов могут быть использованы преподавателями на учебных занятиях по данной дисциплине, студентами при освоении дисциплины.

Методические указания руководства самостоятельной работой студентов:

Четко ставить задачу предстоящей самостоятельной работы.

Добиваться, чтобы студенты выполняли самостоятельную работу осознанно, то есть ясно представляли теоретические основы выполняемых действий.

Вовремя предупреждать студентов о типичных ошибках и возможных способах их избегания.

Оказывать студентам помощь, не вмешиваясь в их работу без необходимости.

При допущении студентами ошибок подводить их к осознанию и пониманию сути и причин ошибок, с тем чтобы студенты самостоятельно нашли способ их предупреждения и устранения.

Практиковать промежуточный контроль хода и результатов самостоятельной работы студентов.

Рационально распределять задания самостоятельной работы по сложности с учетом индивидуальных особенностей и способностей студентов.

Стимулировать и поощрять проявления творческого подхода студентов к выполнению заданий.

Умело сочетать индивидуальную и коллективную работу студентов.

При оценке хода и итогов самостоятельной работы студентов исходить из положительных моментов в их работе.

6

Постоянно практиковать в ходе самостоятельной работы обращение студентов к разным источникам информации.

Методические рекомендации для студентов при выполнении самостоятельной работы:

1.Внимательно прочитайте материал по конспекту, составленному на учебном занятии при изложении материала преподавателем.

2.Прочитайте тот же материал по учебнику, учебному пособию.

3.Постарайтесь разобраться с непонятным, в частности новыми терминами. Часто незнание терминологии мешает студентам воспринимать материал на теоретических и лабораторно - практических занятиях на должном уровне.

4.Составьте план прочитанного, то есть объедините главные мысли в единое целое.

5.Ответьте на контрольные вопросы для самопроверки, имеющиеся в учебнике или предложенные преподавателем.

6.Кратко перескажите содержание изученного материала «своими словами».

7.Заучите «рабочие определения» основных понятий, законов.

8.Освоив теоретический материал, приступайте к выполнению заданий, упражнений; решению задач, расчетов самостоятельной работы;

составлению графиков, таблиц.

1. Содержание разделов дисциплины

Раздел 1. Введение.

Общая характеристика задач, относящихся к вопросу разработки и эксплуатации систем комплексной автоматизации технологических процессов. Предмет дисциплины «Синтез автоматизированных технологических комплексов отрасли», его построение, связь со смежными дисциплинами, место дисциплины в общей системе образования магистра.

7

Что такое физический и технический процесс. Основные понятия и определения в АСУ ТП.

Раздел 2. Функции автоматизированных систем управления.

Полная и краткая классификация функций автоматизированных систем управления ТП. Анализ основных функций современной АСУ ТП – мониторинг, управление, автоматическое управление. Связь физических и технических процессов. Классификация технических средств регулирования.

Государственная система приборов в технических средствах автоматизации,

унифицированные сигналы.

Раздел 3. Особенности цифрового управления технологическими процессами. Реальное время.

Особенности представления цифровых систем управления в моделях.

Структура системы цифрового управления процессом. Примеры технологических процессов и их классификация. Понятия реального времени. Обзор современных операционных систем реального времени

VxWorks, OS-9, PSOS, QNX, LynxOS. Общие требования, предъявляемые к операционным системам реального времени. Классификация операционных систем по времени реакции на внешнее событие. Примеры применения операционной системы Windows NT в задачах автоматизации технологических процессов. Ядра реального времени.

Раздел 4. Виды обеспечения АСУ ТП.

Обзор видов обеспечения АСУ ТП – оперативный персонал,

организационное обеспечение, информационное обеспечение, программное обеспечение.

Раздел 5. Архитектура современных систем КАТП.

Обзор непрерывных, дискретно-непрерывных и дискретных процессов.

Анализ и сравнительная оценка централизованных и распределенных систем АСУ ТП. Функциональные схемы. Достоинства и недостатки. Обобщенная структура АСУ ТП. Классификация промышленных объектов управления.

Раздел 6. Архитектуры современных систем с ЧПУ.

8

Обзор и сравнительная оценка систем CNC, PCNC-1, PCNC-2, PCNC-3, PCNC-4. Примеры современных систем с ЧПУ различных производителей.

Пути развития таких систем. Примеры реализации систем PCNC с открытой архитектурой.

Раздел 7. Системы АСУ ТП с распределенной архитектурой.

Обзор современных систем АСУ ТП базирующихся на распределенной архитектуре, сравнительная оценка с централизованными АСУ ТП.

Особенности построения систем автоматики с распределенной архитектурой.

Программное аппаратное обеспечение.

Раздел 8. Оценка качества регулирования САУ.

Критерии, определяющие качество регулирование технологических процессов – точности, величины запаса устойчивости, быстродействии,

интегральные критерии. Типовые задающие воздействия, применяющиеся для оценки качества регулирования. Прямые методы оценки качества по виду переходной характеристики. Понятие управляемости и наблюдаемости.

Раздел 9. Надежность системы.

Понятие надежности системы автоматизации, коэффициента готовности, среднего времени наработки на отказ, среднего времени восстановления. Примеры расчета вероятности выхода из строя системы АСУ ТП. Функция надежности, кривая интенсивности отказов. Обзор элементов избыточности системы АСУ ТП.

Раздел 10. Надежность программного обеспечения.

Понятие надежности программного обеспечения АСУ ТП.

Классификация отказов программного обеспечения. Резервирование избыточности программного обеспечения.

Раздел 11. Методы синтеза регуляторов.

Обзор методов синтеза регуляторов применяемых в системах АСУ ТП.

Особенности настройки с учетом дискретности системы управления по времени.

Раздел 12. Программное обеспечение систем КАТП.

9

Обзор сред разработки программного обеспечения систем КАТП –

Borland C++ Builder, Delphi, CodeSys, UltraLogik32. Обзор специализированных программных пакетов для управления АСУ ТП – Trace Mode, Genesis32, SIMATIC, Citect, LabView.

Раздел 13. Промышленные компьютеры и контроллеры.

Обзор современных промышленных одноплатных компьютеров.

Спецификации и характеристики. Требования, предъявляемые к одноплатным компьютерам при создании систем АСУ ТП.

Раздел 14. Стандарты промышленных компьютеров.

Обзор и сравнительная оценка современных стандартов встраиваемых компьютеров – PC/104, PC/104-PLUS, PCI/104, EBX, EPIC, ETX, XTX, COM Express, Mini-ITX, MicroPC , 3,5", 5,25". Примеры промышленных компьютеров различных производителей. Варианты крепления и монтажа плат.

Раздел 15. Программируемые логические контроллеры.

Понятие и общие сведения о программируемых логических контроллерах (ПЛК). Особенности и состав построения ПЛК. Классификация ПЛК. Критерии выбора ПЛК при построении системы АСУ ТП. Стандарты языков программирования ПЛК – SFC, LD, FBD, ST, IL. Достоинства и недостатки языков МЭК. Среда разработки – Logo Soft Comfort.

Раздел 16. Исполнительные устройства.

Общие сведения. Назначение и классификация. Обзор исполнительных устройств – общепромышленные сервоприводы, преобразователи частоты,

софтстартеры.

Раздел 17. Датчики в системах КАТП.

Общие сведения о датчиках в системах КАТП. Обзор и классификация

– омические датчики, потенциометрические датчики, фоторезистивные,

индуктивные, магнитоупругие, емкостные, индукционные,

термоэлектрические, пьезоэлектрические, акселерометры, энкодеры,

резольверы, датчики линейных перемещений.

10