Рабоч ая учебная программа дисциплины Системы управления химико-технологическими процессами
Скачать 276.51 Kb.
|
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Ивановский государственный химико-технологический университет» Факультет химической техники и кибернетики Кафедра технической кибернетики и автоматики Утверждаю: проректор по УР _______________ В.В. Рыбкин « » 201 г. Декан факультета НХиТ _____________Л.С. Кудин Рабочая учебная программа дисциплины Системы управления химико-технологическими процессами Направление подготовки 240100 Химическая технология Профиль подготовки Химическая технология материалов и изделий электроники и наноэлектроники Квалификация (степень) Бакалавр Форма обучения очная Иваново, 201 1. Цели освоения дисциплины Целями освоения дисциплины являются формирование знаний по основам автоматизации, управления химико-технологическими процессами отрасли, а так же приобретению знаний по техническим средствам контроля и автоматизации. Это одна из основных дисциплин профиля, так как без знания современных систем управления технологическими процессами невозможно сознательно и эффективно выполнить квалификационную работу бакалавра и в дальнейшем успешно работать по специальности. 2. Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата Дисциплина относится к базовой части профессионального цикла, базируется на результатах изучения дисциплин естественнонаучного цикла, в том числе «Информационные технологии», а так же дисциплин профиля: «Инженерная графика»», «Процессы и аппараты химической технологии», «Общая химическая технология», «Химические реакторы», «Электротехника и промышленная электроника». Для успешного усвоения дисциплины студент должен знать: -основные химические производства, физико-химические основы процессов отрасли, аппараты, реакторы, технологические процессы и производства отрасли; - программные средства инженерной и компьютерной графики; основы работы в локальных и глобальных сетях; - основные понятия и законы электрических и магнитных цепей; принципы работы электромагнитных устройств; уметь: - выполнять и читать чертежи технических изделий и схем технологических процессов, использовать средства компьютерной графики для изготовления чертежей, а также оценивать производительность вычислительных машин и систем; - рассчитывать основные характеристики химического процесса, выбирать рациональную схему производства заданного продукта, оценивать технологическую эффективность производства; владеть: - методами поиска и обмена информацией в глобальных и локальных компьютерных сетях; - современными программными средствами инженерной и компьютерной графики; -методами определения оптимальных и рациональных технологических режимов работы оборудования; - методами определения технологических показателей процесса; Освоение данной дисциплины как предшествующей необходимо для успешного прохождения практики и при выполнение квалификационной работы бакалавра. 3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины: общекультурные: -стремиться к саморазвитию, повышению своей квалификации и мастерства, способен приобретать новые знания в области техники и технологии, математики, естественных, гуманитарных, социальных и экономических наук (ОК-7) Общепрофессиональные: производственно-технологическая деятельность - способен осуществлять технологический процесс в соответствии с регламентом и использовать технические средства для измерения основных параметров технологического процесса, свойств сырья и продукции (ПК-7); - способен налаживать, настраивать и осуществлять проверку оборудования и программных средств (ПК-13); организационно-управленческая деятельность: - способен анализировать технологический процесс как объект управления (ПК-17); проектная деятельность: - способен проектировать технологические процессы с использованием автоматизированных систем технологической подготовки производства в составе авторского коллектива (ПК-28). В результате освоения дисциплины обучающийся должен: знать: основные понятия теории управления технологическими процессами; статические и динамические характеристики объектов и звеньев управления; основные виды систем автоматического регулирования и законы управления; типовые системы автоматического управления в химической промышленности; методы и средства диагностики и контроля основных технологических параметров; уметь: определять основные статические и динамические характеристики объектов; выбирать рациональную систему регулирования технологического процесса; выбирать конкретные типы приборов для диагностики химико-технологического процесса; владеть: методами управления химико-технологическими системами и методами регулирования химико-технологических процессов. 4. Структура дисциплины СУХТП Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетные единицы, 144 часа.
5. Содержание дисциплины 5.1. Содержание разделов дисциплины 1. Модуль 1. Основы теории автоматического управления. Классификация и иерархическая структура автоматизированных систем. Принципы управления. Типовая структура и элементы систем автоматического управления. Понятие объекта управления, классификация переменных состояния объекта. Свойства объекта управления. Принципы исследования объектов. Принципы математического моделирования, классификация моделей. Пример моделирования химико-технологического процесса. Моделирование динамических и статических характеристик объекта. Модель объекта в комплексной и частотной областях. Понятие передаточной функции и частотных характеристик. Понятие элементарного динамического звена. Пропорциональное звено, звено запаздывания. Интегральное, дифференцирующее, реальное дифференцирующее и апериодическое звено. Колебательное звено, правила блок-алгебры. Понятие закона регулирования, типовые законы, выбор закона. Динамические и частотные свойства пропорционального и пропорционально-интегрального законов. Свойства пропорционально-интегрально дифференциального закона. Критерии качества работы замкнутой системы автоматического регулирования. Частотный критерий устойчивости Найквиста. Инженерные методы расчета параметров настройки регуляторов. Метод Циглера-Никольса. 2. МОДУЛЬ 2. Методы контроля технологических параметров. Основные понятия теории измерений. Классификация измерительных устройств. Принципы действия и область применения приборов измерения давления, уровня и расхода сред. Принципы действия и область применения приборов измерения температуры. Технические средства автоматизации. 3. МОДУЛЬ 3. Проектирование систем автоматизации. Техническое задание на проектирование системы автоматизации. Принципы разработки схемы автоматизации. Стандарты на изображения коммуникаций, приборов и средств автоматизации. Форма спецификации на приборы и средства автоматизации. Типовые схемы автоматизации химико-технологических процессов отрасли. 5.2. Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами
5.3. Разделы дисциплин и виды занятий
6. Лабораторный практикум (34 час.)
7. Практические занятия не предусмотрены. 8. Курсовое проектирование не предусмотрено 9. Образовательные технологии и методические рекомендации по организации изучения дисциплины Чтение лекций по данной дисциплине проводится как традиционным способом, так и с использованием мультимедийных презентаций. Слайд-конспект курса лекций включает более 100 слайдов. Презентация позволяет преподавателю четко структурировать материал лекции, экономить время, затрачиваемое на рисование на доске схем, что дает возможность увеличить объем излагаемого материала. Кроме того, презентация позволяет иллюстрировать лекцию не только схемами и рисунками, которые есть в учебных пособиях, но и рабочими чертежами и схемами автоматизации реальных производств. При проведении лабораторного практикума необходимо создать условия для максимально самостоятельного выполнения лабораторных работ. Поэтому при проведении лабораторного занятия преподавателю рекомендуется:
Любая лабораторная работа должна включать глубокую самостоятельную проработку теоретического материала. При этом часть работ может не носить обязательный характер, а выполняться в рамках самостоятельной работы по курсу. В ряд работ целесообразно включить разделы, требующие самостоятельного поиска материала в каталогах и в глобальных компьютерных сетях. При организации внеаудиторной самостоятельной работы по данной дисциплине преподавателю рекомендуется использовать следующие ее формы:
10.Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов Всего по текущей работе студент может набрать 50 баллов, в том числе: - лабораторные работы - 33 балла; - контрольные работы по каждому модулю, либо тестирование – 9 баллов; - домашнее задание – 8 баллов. Зачет проставляется автоматически, если студент набрал по текущей работе не менее 26 баллов. Минимальное количество баллов по каждому из видов текущей работы составляет половину от максимального. Для самостоятельной работы используются задания, приведенные в методических указаниях. При выполнении самостоятельной работы студент должен для своего объекта автоматизации разработать схему автоматизации с применением МПК и ПЭВМ и составить пояснительную записку, включающую задание на проектирование системы автоматизации, спецификацию на приборы и средства автоматизации и текстовую часть поясняющую решения принятые по автоматизации. Самостоятельная работа (70 %) проводится с использованием инновационных технологий, а именно: схемы выполняются с использованием пакета автоматизированного проектирования «Компас»; выбор приборов и средств автоматизации ведется с помощью интернет-ресурсов. Комплект контрольно-измерительных материалов для текущего, промежуточного и итогового контроля Контроль знаний студентов на всех этапах осуществляется путем опроса, проверки выполнения самостоятельной работы и компьютерного тестирования. Время проведения тестирования рассчитывается исходя из двух минут на одно задание. Примеры контрольных тестов приведены ниже. Варианты тестовых заданий для контроля учебных достижений студентов Модуль 1. Основы теории автоматического управления 1. Какие сигналы используются системой регулирования для формирования управляющего воздействия при управлении по возмущению? Варианты ответов: 1. Сигнал задания 2. Значение регулируемого параметра 3. Сигнал по внешнему возмущению 2. Какое преобразование позволяет получить из передаточной функции комплексную частотную характеристику? Варианты ответов: 1. Обратное преобразование Лапласа 2. Замена переменной s на iw 3. Прямое преобразование Лапласа 3. Укажите свойства, характерные для объектов с самовыравниванием Варианты ответов: 1. Переходная характеристика непрерывно возрастает 2. Импульсная характеристика при бесконечном времени возвращается к исходному значению 3. Коэффициент усиления имеет конечное значение 4. Чему будет равна передаточная функция системы, образованной последовательным соединением звеньев? Варианты ответов: 1. Передаточной функции звена с наибольшим коэффициентом усиления 2. Сумме передаточных функций звеньев 3. Произведению передаточных функций звеньев 5. Из уравнения динамики (дифференциального уравнения) системы управления можно получить уравнение статики системы, приравнивая в нем все производные к Варианты ответов: 1. нулю 2. бесконечности 3. единице 4. постоянной Модуль 2. Методы контроля технологических параметров 1. Для чего предназначены образцовые средства измерений? Варианты ответов: 1. Для практических измерений 2. Для поверки рабочих средств измерений 3. Для хранения и воспроизведения единиц физических величин 2. Каковы пределы применения платинородий-платиновых термопар (ТПП) Варианты ответов: 1. 0 … +1300 С 2. +300 … +1600 С 3. 0 … +2200 С 4. -200 … +600 С 3. Какому уровню жидкости в резервуаре соответствует максимальный перепад гидростатических давлений при использовании манометрического уровнемера? Варианты ответов: 1. Верхнему уровню жидкости в резервуаре 2. Нижнему уровню жидкости в резервуаре 3. Среднему уровню жидкости в резервуаре 4. Номинальному уровню жидкости в резервуаре 4. Что такое массовый расход? Варианты ответов: 1. Это масса вещества, проходящего через сечение трубопровода за определенный промежуток времени 2. Это объем вещества, проходящего через сечение трубопровода в единицу времени 3. Это масса вещества, проходящего через сечение трубопровода в единицу времени 4. Это объем вещества, проходящего через сечение трубопровода за определенный промежуток времени 5. Что такое избыточное давление? Варианты ответов: 1. Разность между барометрическим давлением и разряжением 2. Разность между разряжением и барометрическим давлением 3. Разность между абсолютным и барометрическим давлениями 4. Разность между барометрическим и абсолютным давлениями Модуль 3. Проектирование систем автоматизации Тесты по ПСА 1. Исполнительный механизм обозначается окружностью размерами Варианты ответов: 1. 3 мм 2. 5 мм 3. 6 мм 4. 10 мм 2. Прибор автоматизации обозначается окружностью размерами Варианты ответов: 1. 5 мм 2. 6 мм 3. 10 мм 4. 12 мм 3. Каждому элементу контура контроля, либо регулирования присваивается позиционное обозначение, первая часть которого - арабская цифра указывает Варианты ответов: 1. номер контура 2. номер прибора 3. номер параметра 4. номер аппарата 4. Каждому элементу контура контроля, либо регулирования присваивается позиционное обозначение, вторая часть которого выполняется строчными буквами русского алфавита и указывает Варианты ответов: 1. тип прибора (датчик; регулирующий орган и т.д.) 2. последовательность прохождения сигнала 3. принадлежность аппарату (машине) 4. место установки (по месту, щит КИПиА и т.д.) 5. Вольтметр, показывающий установленный на щите     Варианты ответов: 1. 2. 3. 4. 6. Регулятор соотношения расходов установленный на щите     Варианты ответов: 1. 2. 3. 4. 7. Вторичный прибор установленный на щите для измерения перепада давлений, регистрир  ующий   Варианты ответов: 1. 2. 3. 4. 8. На какой вход (выход) программно-логического контроллера поступает сигнал с реле уровня, используемое для сигнализации верхнего уровня Варианты ответов: 1. Аналоговый вход 2. Аналоговый выход 3. Дискретный вход 4. Дискретный выход 9. С какого входа (выхода) МПК поступает сигнал на механизм электрический однооборотный (типа МЭО), работающий в комплекте с пускателем бесконтактным реверсивным ПБР-2М Варианты ответов: 1. Аналоговый вход 2. Аналоговый выход 3. Дискретный вход 4. Дискретный выход 10. Позиционное регулирование реализованное на МПК требует снятие сигнала с какого входа (выхода) Варианты ответов: 1. Аналоговый вход 2. Аналоговый выход 3. Дискретный вход 4. Дискретный выход Итоговый экзамен по дисциплине: - письменный экзамен, который проводится по заданиям, приводимым ниже. Студент на письменном экзамене может набрать до 50 баллов (но не менее 26 баллов - оценка «удовлетворительно». Результат экзамена (максимум 50 баллов) определяется как сумма тестовой и письменной частей. ПРИМЕРЫ ЭКЗАМЕНАЦИОННЫХ БИЛЕТОВ ВАРИАНТ № 1
Технологическая схема крашения ткани. Т = 40 0С 2 0С; L=400 10 мм; F — контроль расхода.  Предусмотреть: регулирование температуры в красильной ванне; регулирование уровня; расход пара — контроль и суммирование. ВАРИАНТ № 2
Технологическая схема автоклава (периодический процесс). Т = 150 0С 2 0С; L = 4м 10 мм; Р = 2,5 МПа.  Предусмотреть: измерение давления в аппарате; регулирование температуры в автоклаве; измерение уровня и автоматическую отсечку подачи исходного раствора; дистанционное управление на загрузку и выгрузку автоклава. ВАРИАНТ № 3
Технологическая схема сушильного агрегата. Соотношение газ-воздух 1:3. Температура в печи 10000С. Разрежение 50 кПа. Температура в сушилке 4000С.  Предусмотреть: измерение расхода газа на горелку; регулирования соотношения газ-воздух 1:3; регулирование температуры в топке. ВАРИАНТ № 4
Технологическая схема верха ректификационной колонны. Перепад давления колонны 5 кПа. Температура после конденсатора 200С. Расход флегмы 0,3 л/мин. Уровень дистиллята 1м.  Предусмотреть: регулирование температуры после конденсатора; регулирование уровня в приемнике дистиллята; контроль расхода флегмы на колонну. ВАРИАНТ № 5
Технологическая схема низа ректификационной колонны. Температура в колонне 800С. Уровень в кубе 400 мм. Расход исходной смеси 0,5 л/мин.  Предусмотреть: регулирование температуры в колонне; регулирование уровня в кубе колонны; регулирование расхода исходной смеси. ВАРИАНТ № 6 1. Классификация датчиков для измерения уровня, гидростатические уровнемеры. 2. Необходимое и достаточное условие устойчивости. 3. Разработать схему автоматизации с применением электрических приборов с дистанционной передачей показаний, составить спецификацию на приборы и средства автоматизации. Технологическая схема нейтрализатора. рН = 7 0,2рН. F = 5 м3/ч. L = 2м.  Предусмотреть: регулирование расхода исходной смеси; регулирование рН на выходе из нейтрализатора; контроль уровня в нейтрализаторе. ВАРИАНТ № 7
Технологическая схема емкостного химического реактора. Температура в колонне 80 0С, уровень в реакторе L = 1,6 м, расход исходной смеси 4 м3/ч.  Предусмотреть: регулирование температуры в реакторе; контроль и сигнализацию уровня в реакторе; контроль расхода исходной смеси. ВАРИАНТ № 8
Технологическая схема ванны никелирования. Т = 80 0С , L = 800 мм.  Предусмотреть: регулирование температуры в ванне; регулирование уровня в ванне; контроль расхода теплоносителя. ВАРИАНТ № 9 1. Классификация датчиков для измерения уровня, уровнемеры для сыпучих сред. 2. Получение математического описания объекта управления в частотной области. 3. Разработать схему автоматизации с применением программно-логического контроллера, составить спецификацию на приборы и средства автоматизации. Технологическая схема теплообменника. Т = 650С, F = 45 м3/ч. .  Предусмотреть: регулирование температуры среды на выходе теплообменника; регулирование расхода исходной среды на теплообменник; контроль расхода пара. 11. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины: а) основная литература: 1.Казаков, А.В. Основы автоматики и автоматизации химических производств: учебное пособие для вузов/ Казаков А.В., Кулаков М.В., Мелюшев Ю.К.; М.: Машиностроение, 1970. 2. Беспалов, А.В. Системы управления химико-технологическими процессами; учебник/ Беспалов А.В., Харитонов Н.И.; М.: ИКЦ «Академкнига»,2007. -690с. 3. Ерофеева, Е.В. Системы управления химико-технологическими процессами: метод. указания к лабораторному практикуму / Е.В.Ерофеева; ГОУВПО Иван. гос. хим.-технол.ун-т. Иваново, 2010. - 64с. 4. Ерофеева, Е.В. Автоматизация химико-технологических процессов: метод. указания к самостоятельной работе по дисциплинам: «Автоматизация химико-технологических процессов», «Системы управления химико-технологическими процессами» для студентов технологических специальностей / Е.В.Ерофеева; ГОУВПО Иван. гос. хим.-технол.ун-т. Иваново, 2004. - 40с. 5. Головушкин, А.А. Теория автоматического управления. Часть 1. Линейные системы автоматического управления: учеб. пособие / Головушкин А.А., Головушкин Б.А.: Иван. гос. хим.-технол. академ.- Иваново, 1993 - 80с. б) дополнительная литература: 1. ГОСТ 21.404-85 «Условные обозначения приборов и средств автоматизации в схемах». 2. Кулаков, М.В. Технологические измерения и приборы для химических производств: учебник для вузов/ М.В. Кулаков. – 3-е изд., перераб. и доп. –М.: Машиностроение, 1983. – 424 с. 3. Каталог «Приборы и средства автоматизации»; - М.: ООО Издательство «НАУЧТЕХЛИТИЗДАТ», 2004. 4. Герасимов, А.А. Самоучитель Компас-3D V8/А.А.Герасимов, - СПб.: БХВ - Петербург, 2006. – 544с. 5.Ерофеева, Е.В. Автоматизация химико-технологических процессов: метод. указания к выполнению раздела «Автоматизация производственных процессов» дипломного проекта студентами технологических специальностей / Е.В.Ерофеева; ГОУВПО Иван. гос. хим.-технол.ун-т. – Иваново, 2006, -36с. в) программное обеспечение
Электронные учебные ресурсы: - тренировочные и контрольные тесты по каждому модулю; - текст лекций с контрольными вопросами для самопроверки; г) базы данных, информационно-справочные и поисковые системы: -
2) Описание микропроцессорных контроллеров: «ТКМ-410»; «Decont»; «МФК»; «Теконик»; «РК 131/300». 12. Материально-техническое обеспечение дисциплины (модуля) Лекции по дисциплине проводятся в аудитории, оснащенной видеопроектором. При проведении лабораторного практикума используется учебная лаборатория метрологии и технических средств автоматизации, оборудованная стендами для поверки и градуировки приборов, а также стендом для снятия кривой разгона теплового объекта; дисплейный класс кафедры ТКиА (13 ПЭВМ типа Pentium). Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций и ПрООП ВПО по направлению и профилю подготовки . Автор (Ерофеева Е.В.) Заведующий кафедрой (Лабутин А.Н.) Рецензент (ы) (подпись, ФИО) Программа одобрена на заседании научно-методического совета факультета Неорганической химии ИГХТУ от «_____» ________ 201__ года, протокол № ____. Председатель НМС _______________________ () Заведующий кафедрой ТКиА___________________ (Светцов В.И.) Декан факультета _______________________ (Кудин Л.С.) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Добавить документ в свой блог или на сайт
Похожие:
 | Рабочая программа учебной дисциплины «процессы и аппараты химической технологии» Моделирование химико-технологических процессов (8-й семестр), Химические реакторы (7-ой семестр), Системы управления химико-технологическими... | | Учебно-методический комплекс дисциплины «Автоматизированное управление... Специальность – 240802. 65, Основные процессы химических производств и химическая кибернетика |
| Рабочая программа дисциплины Целью дисциплины является изучение принципов и методов аппаратного и программного обеспечения систем управления технологическим оборудованием... | | Структурное моделирование и синтез системы автоматического управления... Специальность 05. 13. 06 – Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (промышленность) |
 | Рабочая программа учебной дисциплины диагностика и надежность автоматизированных систем В настоящее время растет сложность систем автоматизации и управления технологическими процессами. К надежности этих систем предъявляются... | | 1 Основные сведения об измерениях Базовой системой любой автоматизированной системы управления технологическими процессами (асу тп) является системой автоматического... |
| Совершенствование процесса управления охлаждением заготовок мнлз в асу тп Специальность 05. 13. 06 Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (в промышленности) | | Совершенствование процесса управления охлаждением заготовок мнлз в асу тп Специальность 05. 13. 06 Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (в промышленности) |
| Рабочая программа учебной дисциплины системы технологической радиосвязи... ... | | Ситема автоматического управления динамической разгрузкой шпиндельного... Специальность 05. 13. 06 – Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (промышленность) |
| Автоматизация планирования и управления транспортировкой продукции пищевой промышленности Специальность 05. 13. 06 – Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (промышленность) | | План работы конференции 24 апреля 2014: Пленарное заседание «Актуальные... Направления: экономическая безопасность; автоматизированные системы управления технологическими процессами; системный подход к обеспечению... |
| Рефераты публикуемых статей Проблемы создания асу тп преобразовательных подстанций, электропередач и вставок постоянного тока. Асанбаев Ю. А. – Автоматизированные... | | Московский энергетический институт (технический университет) институт... Принципы эффективного управления технологическими процессами в теплоэнергетике, теплотехнике и теплотехнологиях” |
| Программа учебной дисциплины учебная буровая практика Специальность:... Цель практики: ознакомление студентов с основными технологическими процессами, инструментом и оборудованием, применяемым для бурения... | | Фгос во рабочая программа дисциплины рабочая программа дисциплины... |
