Технічні засоби автоматизації

Курс лекцій
 Методичні вказівки до до викон. лаборатор. робіт Бєляєв, Ю. Б.
Технічні засоби автоматизації [Текст] : метод. вказівки до викон. лаборатор. робіт з курсу "Дискретна пневмоавтоматика" для студ. напряму 6.050202 "Автоматизація і комп'ютерно-інтегровані технології" ден. та заоч. форм навч. / Ю. Б. Бєляєв, С. А. Киричук, М. Г. Іванченко. — К. : НУХТ, 2011. — 43 с. — каф. Автоматизації та комп'ютерно-інтегрованих технологій.
Шифр: 681.5 Авторський знак: Б43 Форматний №: 7914
 


1. Загальні відомості
Програма вивчення навчальної дисципліни “Технічні засоби автоматизації” складена відповідно до варіативної частини освітньо-професійної програми підготовки бакалаврів напряму «Автоматизація і комп’ютерно-інтегровані технології». Дисципліна відноситься до циклу професійної і практичної підготовки.
Предметом вивчення навчальної дисципліни є сучасні технічні засоби автоматизації і їх використання в системах управління.
Міждисциплінарні зв’язки: Для вивчення даної дисципліни студентам необхідні знання дисциплін, які вивчалися ними раніше, тобто математики, фізики, електротехніки, електроніки та теорії автоматичного керування. Дисципліна пов'язана з такими паралельними дисциплінами як мікропроцесорна техніка, метрологія та технологічні вимірювання й прилади.
Подальше застосування одержаних знань та навичок необхідно для вивчення наступних спеціальних дисциплін: “Проектування систем автоматизації”, “Інтегровані системи управління”, “Автоматизація технологічних процесів”, “Людино-машинні інтерфейси”, “Автоматизований електропривод”, “Проектування комп‘ютерно-інтегрованих систем управління”, „Програмно-технічні комплексі і промислові контролери”, а також є складовою частиною курсових та дипломних проектів, що виконуються студентами спеціальностей напряму «Автоматизація і комп‘ютерно-інтегровані технології»
Мета дисципліни – засвоєння знань про найбільш поширені технічні засоби автоматизації – засвоєння студентами знань про технічні засоби (ТЗ) та їх характеристики, які використовуються для вирішення задач контролю та управління, особливостей вибору ТЗ, виходячи від вимог, принципів побудови систем автоматизації і управління на базі стандартних модулів.
Згідно з вимогами освітньо-професійної програми студенти повинні:
знати: основні визначення та характеристики ТЗА, принципи роботи виконавчих пристроїв та регулюючих органів, основні вимоги під час вибору засобів автоматизації при проектуванні системи управління.
вміти: обґрунтувати вибір ТЗА за їхніми характеристиками відповідно до експлуатаційних умов у системах автоматизації, розраховувати характеристики керування, оцінити ефективність вибраних ТЗА, використовувати довідкову інформацію про ТЗА.
мати навички: розробляти систему управління з використанням локальних технічних засобів автоматизації для заданої технологічної ділянки.
Роль у підготовці майбутніх фахівців. Вивчаючи дисципліну «Технічні засоби автоматизації», студенти набувають знань і вмінь, які дають їм можливість працювати в галузі автоматизації та комп'ютерно-інтегрованих технологій, а також продовжити навчання за спеціальністю. Опанування дисципліни дозволить майбутнім фахівцям розробляти проекти, впроваджувати і обслуговувати сучасні системи управління. Лабораторні та практичні заняття з дисципліни побудовані таким чином, щоб студенти на основі знань про загальні принципи технічного і програмного забезпечення технічних засобів автоматизації отримали практичні навички роботи з різноманітними приладами, якими обладнана навчальна лабораторія кафедри: Овен, Тера, Мікрол, Danfoss, Siemens, Honeywell). Знання з цієї дисципліни широко використовуються при виконанні дипломних проектів.
Вимоги до навчальної підготовки студентів. Для успішного опанування даної дисципліни студентам необхідно мати досвід роботи з комп’ютерною технікою, добре орієнтуватись у технічних засобах автоматизації, знати основні принципи побудови технічного обладнання, знати принципи роботи пошукових програм і мати навички роботи в мережі Internet; мати базовий рівень знання англійської мови.

На вивчення навчальної дисципліни відводиться 288 години / 8 кредитів ECTS.

2. ІНФОРМАЦІЙНИЙ ОБСЯГ НАВЧАЛЬНОЇ ДИСЦИПЛІНИ
Модуль 1.
Змістовий модуль 1. «Локальні технічні засоби контролю та управління технологічними процесами».
Тема 1. Вступ. Класифікація технічних засобів автоматизації. Види схем використовуються в автоматиці. Основні поняття та визначення. Етапи розвитку і принципи формування складу технічних засобів автоматизації. Рівні управління сучасним підприємством. Види технічних засобів в системах управління та їх принципи розробки. Форма представлення інформації та види сигналів. Класифікація технічних засобів автоматизації
Тема 2. Загальні характеристики локальних технічних засобів автоматизації. Узагальнена схема вимірювачів регуляторів. Вхідні сигнали для приладів. Характеристики вимірювальних датчиків, що підключаються до входів приладів. Особливості підключення датчиків: підключення термоперетворювачів опору, підключення термопар, підключення датчиків з уніфікованим вихідним сигналом струму або напруги.
Тема 3. Блок обробки вхідного сигналу. Корекція «зсув характеристики»; Корекція «нахил характеристики». Цифрова фільтрація вимірювань: глибина фільтра; постійна часу фільтра. Обчислення додаткових величин
Тема 4. Логічні пристрої. Двохпозиційний регулятор (компаратор). Типи логіки двопозиційного регулятора. Параметри ПІД регулювання. Автонастройка ПІД-регулятора; Попереднє настроювання; Точна настройка. Зона нечутливості Xd; Обмеження керуючого сигналу. Реалізація широтно імпульсного регулювання. Принцип ШІМ; Реалізація ПІД регулювання.
Тема 5. Управління виконавчими пристроями. Затримка включення і виключення вихідного пристрою; Утримання вихідного пристрою в замкнутому і розімкнутому стані протягом заданого часу; Групи холодильник, нагрівач; Управління із зворотнім зв’язком та без зворотного зв’язку.
Тема 6. Вихідні пристрої. Транзисторна оптопара (вихід «К») ; Сімісторна оптопара; Вихід «Т» для управління твердотілим реле; Вихідний пристрій аналогового типу ЦАП 4 ... 20 мА ЦАП 0 ... 10 В (вихід «У») ; Технічні характеристики вихідних пристроїв
Змістовий модуль 2. «Перетворення сигналів в системах управління та блоки живлення».
Тема 1. Нормуючі перетворювачі. Гальванічні розв’язки. Розмножувачі сигналів. Основні типи, схеми, принцип дії.
Тема 2. Електропневматичні перетворювачі. Основні типи, схеми, принцип дії.
Тема 3. Пневмо-електричні перетворювачі. Основні типи, схеми, принцип дії.
Тема 4. Блоки живлення в системах управління. Блоки живлення постійного струму. Блоки живлення змінного струму. Основні типи, схеми, принцип дії.
Змістовий модуль 3. «Виконавчі механізми та регулюючі органи».
Тема 1. Класифікація виконавчих механізмів. Загальні вимоги до них. Електричні, пневматичні, гідравлічні виконавчі механізми.
Тема 2. Електричні виконавчі механізми. Одно-, багатооборотні. Принцип дії. Схеми. Галузь застосування.
Тема 3. Пневматичні виконавчі механізми. Мембранні, поршневі. Принцип дії. Схеми, класифікація. Галузь застосування. Особливості конструкцій. Вибір та розрахунок пневматичних мембранних виконавчих механізмів. Методика розрахунку.
Тема 4. Вибір та розрахунок регулюючих органів. Класифікація регулюючих органів (РО). Основні поняття, методика розрахунку.
Тема 5. Допоміжні блоки. Ручні дубляри, датчики положень, фіксатори положень, позиціонери. Принципові схеми. Схеми під'єднань до контролерів.

Модуль 2.
Змістовий модуль 3. «Курсовий проект».

Розділ 1.Вступ.
Розділ 2.Короткий опис технологічного процесу заданої дільниці.
Розділ 3.Технологічні вимоги до системи автоматичного контролю і сигналізації та регулювання.
Розділ 4.Обгрунтування вибору методів вимірювання і вимірювальних комплектів для контролю основних параметрів технологічного процесу дільниці.
Розділ 5. Спеціальне завдання.
Розділ 6. Розробка функціональної схеми автоматизації (ФСА) об’єкта автоматизації.
Розділ 7. Структурні схеми контурів управління та їх проектна компоновка на заданих мікропроцесорних регуляторах.
Розділ 8. Опис системи автоматичного контролю, сигналізації та регулювання.
Розділ 9. Специфікація на прилади і засоби системи автоматичного контролю, сигналізації та регулювання (специфікація на ТЗА).
Розділ 10. Висновки.

3. РЕКОМЕНДОВАНА ЛІТЕРАТУРА

Базова

1. А.К.Бабіченко. Промислові засоби автоматизації. Частина 1:/ А.К.Бабіченко, В.І.Тошинський, В.С.Михайлов, В.І.Молчанов, М.О.Подустов, О.В.Пугановський, В.І.Вельма Харків: НТУ "ХПІ", 2003 р. -- 470 с.
2. А.К.Бабіченко. Промислові засоби автоматизації. Частина 2:/ А.К.Бабіченко, В.І.Тошинський, В.С.Михайлов, В.І.Молчанов, М.О.Подустов, О.В.Пугановський, В.І.Вельма Харків: НТУ "ХПІ", 2003 р. -- 658 с.
3. Юрген Мюллер Управление с помощью систем SIMATIC – Практическое руководство для управления посредством S7 и PCS7". – MCI Publicis Verlag. – 2002. – 220 с.
4. РМ4-163-77 Расчет и применение регулирующих органов в системах автоматизации технологических процессов
Допоміжна
1. Климентовський, Ю. А.. Технічні засоби автоматики: навчальний посібник/ Ю. А. Климентовський, А. М. Гладкий. - К. : [б. и.], 2003. - 238 с.
2. Технічні засоби автоматизації:/ В.В. Ткачов, В.П. Чернишев, М.М. Одновол ; Нац. гірн. ун-т. - Д. : НГУ, 2007. - 174 с
3. Технічна документація на локальні регулятори ф. ОВЕН.
4. Технічна документація на локальні регулятори ф. ТЕРА.
5. Технічна документація на регулятори ф. Danfoss.
6. Технічна документація на регулятори ф. Siemens.
Comments