ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮagpu.net/fakult/TEHFAK/Kaf_teh_i_OPD/uch_deyat_kaf/osn...5. Примерная тематика лабораторных

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИФедеральное бюджетное государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования«Армавирская государственная педагогическая академия»ФАКУЛЬТЕТ ТЕХНОЛОГИИ И ПРЕДПРИНИМАТЕЛЬСТВА

КАФЕДРА ТЕХНОЛОГИИ И ОБЩЕТЕХНИЧЕСКИХ ДИСЦИПЛИН

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙКОМПЛЕКС

ДС.4. ДИСЦИПЛИНА СПЕЦИАЛИЗАЦИИ:«ОСНОВЫ АВТОМАТИЗАЦИИ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

СПЕЦИАЛЬНОСТЬ 050502 –ТЕХНОЛОГИЯ И ПРЕДПРИНИМАТЕЛЬСТВОСПЕЦИАЛИЗАЦИЯ 050502.01 – ТЕХНИКА И ТЕХНИЧЕСКОЕ ТВОРЧЕСТВО

АРМАВИР2011

Рекомендовано кафедрой:Протокол №__от «__» ____________2011г.Заведующий кафедрой,профессор В.С. Глухов

Согласовано:Учебно-методическое управление«___»__________________2011г.Начальник, доц.. Т.В. Деньгина

Разработчики:профессор Глухов В.С.,доцент Дикой А.А.

УТВЕРЖДАЮПервый проректор,профессор______________И.В. Ткаченко«____» ___________ 2011 г.

2

АННОТАЦИЯУчебно-методический комплекс по дисциплине специализации «Основы

автоматизации технологических процессов» предназначен для преподавателей

и студентов очной формы обучения по специальности 050502- Технология и

предпринимательство (квалификация – учитель технологии и

предпринимательства, специализирующихся по направлению «Техника и

техническое творчество». Учебно-методический комплекс составлен в

соответствии с требованиями Государственного образовательного стандарта

высшего профессионального образования и обеспечивает обязательный

минимум содержания и уровня подготовки выпускника по специальности

030600 – Технология и предпринимательство (специализация 030601- Техника

и техническое творчество) (2005) и на базе рабочей учебной программы

дисциплины специализации «Основы автоматизации технологических

процессов» для дневного обучения студентов факультета технологии и

предпринимательства, разработанной профессором Глухов В.С., и

утверждённой кафедрой технологии и предпринимательства «10» сентября

2009 г., протокол № 1.

3

СОДЕРЖАНИЕ

1. Пояснительная записка к УМК2. Учебная программа дисциплины специализации «Основы

автоматизации технологических процессов» для специальности 030600 –Технология и предпринимательство, специализация 030600.01 – Техника итехническое творчество (квалификация - учитель технологии ипредпринимательства) (дневное обучение).

3. Учебная программа дисциплины специализации «Основыавтоматизации технологических процессов» для специальности 030600 –Технология и предпринимательство, специализация 030600.01 – Техника итехническое творчество (квалификация-учитель технологии ипредпринимательства) (заочное обучение).

4. Рабочая учебная программа дисциплины специализации «Основыавтоматизации технологических процессов» для специальности 030600 –Технология и предпринимательство, специализация 030600.01 – Техника итехническое творчество (квалификация-учитель технологии ипредпринимательства) (дневное обучение).

5. Рабочая учебная программа дисциплины специализации «Основыавтоматизации технологических процессов» для специальности 030600 –Технология и предпринимательство, специализация 030600.01 – Техника итехническое творчество (квалификация - учитель технологии ипредпринимательства) (заочное обучение).

6. Аттестационные задания по дисциплине «Основы автоматизациитехнологических процессов.

7. Глухов В.С. Основы автоматизации технологических процессов: Учеб.пособ. (конспект лекций). – Армавир: типография А. Симакова, 2009. -143с.(гриф УМО).

8. Глухов В.С. Основы автоматизации технологических процессов:Лабораторный практикум, метод пос.. – Армавир: типография А. Симакова,2008. -50с. (гриф УМО).

9. Тестовые задания дисциплины специализации «Основы автоматизациитехнологических процессов» (составитель профессор Глухов В.С.)

4

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКАК УМК

Учебно-методический комплекс (УМК) дисциплины специализации«Основы автоматизации технологических процессов» – это – система учебно-методических материалов, способствующих эффективному освоениюстудентами учебного материала, входящего в учебную программу дисциплиныспециализации «Основы автоматизации технологических процессов» планаподготовки студентов по специальности 050502 – Технология ипредпринимательство (квалификация – учитель технологии ипредпринимательства).

Состав УМК определяется содержанием утвержденной рабочейпрограммы дисциплины специализации «Основы автоматизациитехнологических процессов» - система дидактических средств обучения подисциплине «Основы автоматизации технологических процессов», создаваемаяв целях достижения требований образовательного стандарта высшегопрофессионального образования 030600 – Технология и предпринимательство

УМК необходим для проведения всех видов занятий по дисциплине«Основы автоматизации технологических процессов», учитывающийспецифику всех форм и технологий обучения.

УМК должен обеспечить достижение качественно новыхобразовательных результатов, необходимых для подготовки будущих учителейтехнологии и предпринимательства к жизни в информационном обществе засчет активного использования современных педагогических и информационно-коммуникационных технологий (ИКТ) в учебном процессе. При их разработкедолжны учитываться как существующие варианты технического оснащенияуниверситета, так и перспективные; предоставляться вариативные методикиорганизации учебного процесса.

УМК дисциплины «Основы автоматизации технологических процессов»(дневное обучение) предназначен для преподавателей, ведущих данный курс идля студентов, обучающихся на дневном обучении по специальности 050502 –Технология и предпринимательство, специализация 050502.01 –Техника итехническое творчество (квалификация – учитель технологии ипредпринимательства).

Ввиду отсутствия примерной учебной программы дисциплиныспециализации «Основы автоматизации технологических процессов»,утверждённой УМО по специальностям педагогического образованияМинистерства образования и науки РФ, преподавателями кафедры технологияи предпринимательство Армавирского государственного педагогическогоуниверситета разработаны и утверждены кафедрой (25 января 2006 г.,протокол №4) учебные программы по дисциплине специализации «Основыавтоматизации технологических процессов» для дневного и заочного обучения.

Учебные программы структурно состоят из следующих разделов:1. Требования ГОСВПО (2005Г.) специальности 030600-Технологии и

предпринимательства1.1. Квалификационная характеристика выпускника.

5

1.2. Требования к обязательному минимуму содержания основнойобразовательной программы подготовки выпускника по специальности 030600– Технология и предпринимательство (ГОС ВПО-2005).

2. Пояснительная записка.3. Учебный и тематический план.

3.1. Учебный план.3.2. Тематический план.

4. Содержание учебной дисциплины.5. Примерная тематика лабораторных работ.6.Литература.Структура рабочих учебных программ соответствует требованиям

Федеральной службы по надзору в сфере образования и науки (Рособрнадзор)(Письмо от 17.04.2006, 02-55-77 ин/ак) и приказу Минобрнауки от 06.05.2005,№137 «Об использовании дистанционных образовательных технологий», асодержание- учебным программам и включают следующие разделы:

Введение.1. Место дисциплины в профессиональной подготовке специалистов.2. Цели и задачи изучения дисциплины .3. Содержание дисциплины.

3.1. Разделы дисциплины и виды занятий (тематический план).3.2. Содержание лекционных занятий.3.3.. Примерная тематика лабораторных работ.3.4. Перечень наглядных пособий для изучения курса.3.5. Техническое и информационное обеспечение изучения курса.

4. Учебно-методическое обеспечение курса.4.1. Перечень основной и дополнительной литературы.4.2. Методические рекомендации преподавателю.4.3. Методические указания по самостоятельной работе студентов.

5. Требования к уровню освоения программы.6. Формы текущего, промежуточного и итогового контроля.

6.1. Вопросы для текущего контроля.6.2. Промежуточный контроль.6.3. Итоговый контроль знаний.

6

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮГОУ ВПО «АРМАВИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ФАКУЛЬТЕТ ТЕХНОЛОГИИ И ПРЕДПРИНИМАТЕЛЬСТВАКАФЕДРА ТЕХНОЛОГИИ И ПРЕДПРИНИМАТЕЛЬСТВА

СД. ДС. Ф.4. ДИСЦИПЛИНА СПЕЦИАЛИЗАЦИИ«ОСНОВЫ АВТОМАТИЗАЦИИ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ»

УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА(ДНЕВНОЕ ОБУЧЕНИЕ)

Специальность 050502 - Технология и предпринимательствоСпециализации: 050502.01 – Техника и техническое творчество

(Квалификация – учитель технологии и предпринимательство)

форма отчетности –зачет

Программу составили:проф., к.т.н. Глухов В.С.

Год введения – 2006

УТВЕРЖДЕНОна заседании кафедрыот 25 января 2006 г.протокол № 4Зав. кафедрой, профессор

В.С. Глухов

7


1. Пояснительная записка……………………………………………… 8

2. Тематический план…………………………………………………... 10

3.Содержание учебной дисциплины…………………………………... 12

4. Примерная тематика лабораторных работ…………………………. 13

5. Литература……………………………………………………………. 13

8

1. ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Учебная программа дисциплины специализации «Основы автоматизациитехнологических процессов в производстве» предназначен для студентов,обучающихся 5 лет на очном отделении по специальности 050502 –Технологияи предпринимательства и специализирующихся по направлению «Техника итехническое творчество».

Согласно Государственного образовательного стандарта высшегопрофобразования по специальности 050502 –Технология ипредпринимательство, подготовка учителя технологии и предпринимательствав педагогических ВУЗах требует, чтобы будущий учитель технологии ипредпринимательства знал основы автоматизации технологических процессов впроизводстве, умел проводить несложные расчеты по обоснования параметровсистем автоматизации, обладал навыками регулировок технологическихпростейших приборов и систем.

Поэтому целью курса является формирование у будущего учителя знаний обосновных принципах автоматизации процессов и особенностях устройства и работысоставляющих элементов автоматических систем управления.

Задачами курса являются:- познакомить студентов с краткой историей развития автоматики в

России и мире как науки, основными отраслями промышленности, которыебыли автоматизированы с Советское время, основными типамитехнологического оборудования, подлежащего автоматизации;

- изучение основных объектов автоматического регулирования;- познакомить студентов с основами механизации производственных

процессов;- изучить основные понятия теории автоматического управления ,

принципы и структуры управления;- знакомство с основными понятиями об автоматическом управлении и

регулировании, классификацией систем автоматического регулирования;- изучить элементы автоматических систем управления и регулирования,

принципиальные и функциональные схемы автоматических систем;- изучить основные принципы автоматического управления, устройство и

работу регуляторов и систем управления прямого и непрямого действия;- изучить элементы автоматических регуляторов.По завершению изучения дисциплины специализации «Основы

автоматизации технологических процессов» студент должен знать:- основные технологии производства продукции и потенциальные

возможности их автоматизации;- основы теории автоматического управления;- классификацию систем автоматического управления;- основные принципы автоматического регулирования и управления

процессами;- элементы автоматических систем управления, элементы

автоматического регулирования, автоматические ресурсы.

9

Кроме этого, студент должен иметь представление о современныхподходах к созданию автоматизированных систем управлениятехнологическими процессами с использованием микропроцессорных средствуправления и универсальных систем пневмоавтоматики.

В результате проведения лабораторных работ студент должен уметь:- формулировать основные понятия по автоматизации технологических

процессов и творчески их использовать при последующем изучении ипреподавания данной дисциплины в школе;

- разрабатывать схемы систем автоматического регулированияпростейших технологических объектов ;

- производить расчёты по определению расхода жидкости черезрегулирующий орган;

- рассчитывать скоростные характеристики пневматическихисполнительных элементов;

- пользоваться условными обозначениями аппаратуры и вспомогательныхустройств автоматического контроля и регулирования при разработке схемавтоматизации объектов.

Данный курс «Технология металлов и материалов» является основой дляболее глубокого изучения студентами других дисциплин: «Технологиисовременных производств», «Технология металлов и материалов», «Деталимашин», «Технология обработки конструкционных материалов», «Технологиямашиностроения» и других, для совершенствования практических умений инавыков во время учебно-технологической и производственной практики.

Процесс изучения курса базируется на знаниях основ наук, получаемыхстудентами в средней школе, ПТУ или средних учебных заведениях иосуществляется в процессе лекционных и лабораторных занятий, экскурсий напромышленные предприятия, в научные лаборатории соответствующегопрофиля и самостоятельной работы с технической литературой.

После изучения курса студенты значительно расширят свой кругозор,приобретут знания о принципах функционирования систем автоматическогорегулирования объектов.

Для изучения данного курса, студент должен обладать знаниями по физике,электротехнике, информатики, теоретической механике, черчению, математике идругим предметам.

Курс лекций «Основы автоматизации технологических процессов» являетсяважным составляющим элементом в блоке дисциплин специализации.

Теоретические и практические знания, полученные будущими учителямитехнологии и предпринимательства, могут быть использованы для организацииучебной работы с учащимися школ в свете основных направлений реформобщеобразовательной и профессиональной школы.

Данный курс является обобщающим, способствующим студентам напрактике применить знания таких дисциплин как «Технологические измеренияи приборы» «Технологии современных производств», «Основыконструирования технологических приборов и машин», «Информатика»,«Информационные технологии», «Основы компьютерной 3-х мерной графики,

10

анимации и моделирования», «Современные средства измерения показателейкачества материалов.

Логическое построение тематики лекций и лабораторных работпредусматривает преемственность полученных знаний и более доступногоизучения последующих тем.

Предлагаемая программа рассчитана на 46 часов. Обучениерекомендуется проводить в течение одного семестра на 3-м курсе (6 семестре)на стационаре для студентов, обучающихся по специализации 050502.01Техника и техническое творчество.

Данная программа отвечает основным положениям реформированиявысшего профессионального образования и среднего образования школ.

2. ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН

Количество часовТемы дисциплины

Лекций Лабор.работ

СРС

1. Технология производства и еёавтоматизация

2 2 2

2. Основные понятия теории автоматическогорегулирования

2 2

3. Системы автоматического регулирования иуправления

4 4 4

4. Автоматическое регулирование иуправление технологическими процессами

2 2 4

5. Элементы автоматических регуляторов 2 - 46. Основные автоматические регуляторы 2 4 4Всего 14 12 20

3. СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

ТЕМА 1. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА И ЕЕ АВТОМАТИЗАЦИЯИстория развития автоматики и создания средств автоматизации

технологических процессов.Основные отрасли народного хозяйства - объекты автоматизации.

Основные типы технологического оборудования: теплообменники,холодильники, центробежные насосы, поршневые насосы, емкости,ректификационные адсорбционные и абсорбционные колонны, печи иреакторы. Механизация и автоматизация производственных процессов.Основные понятия и определения. Комплексная и частичная механизация иавтоматизация. Разновидности автоматических машин и систем. Средстваавтоматического контроля.

11

ТЕМА 2. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ В ТЕОРИИ АВТОМАТИЧЕСКОГОУПРАВЛЕНИЯ.

Понятия об управлении. Основные принципы управления. Объектуправления как элемент автоматической системы. Структура автоматическойсистемы и ее составные элементы. Стационарные и нестационарные системы.Непрерывные дискретные (импульсные) системы.

ТЕМА 3. СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ИРЕГУЛИРОВАНИЯ.

Основные понятия и определения автоматического управления ирегулирования. Классификация систем автоматического регулирования.

Элементы автоматических систем управления: датчики, элементысравнения, усилители, исполнительные механизмы, элементы настройки,коррекции и защиты. Принципиальные и функциональные схемыавтоматических систем управления. Классификация автоматических системуправления: по характеру изменения управляемой величины, по значениюустановившейся ошибки, по способу передачи и преобразования управляющеговоздействия, по математическому описанию. Статическое и астатическоерегулирование.

ТЕМА 4. АВТОМАТИЧЕСКОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ И УПРАВЛЕНИЕТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ.

Основные принципы автоматического управления и их классификация:управление по отклонению, по возмущению, принцип комбинированногоуправления, принцип адаптации. Регулятор и система управления прямого инепрямого действия.

ТЕМА 5. ЭЛЕМЕНТЫ АВТОМАТИЧЕСКИХ РЕГУЛЯТОРОВ.Понятие автоматического регулятора. Классификация автоматических

регуляторов по функциональному признаку. Измерительные устройства:структурная схема, чувствительные элементы, задающие элементы,суммирующие элементы, датчик.

Измерительные устройства прямого действия и непрямого действия.Электрические измерительные устройства. Электрические измерительныеустройства. Электродинамические измерительные устройства. Индукционныеизмерительные устройства. Термоэлектрические измерительные устройства.Ионизационные измерительные устройства.

Измерительные устройства неэлектрических величин, их классификация.Измерительные устройства: с упругими чувствительными элементами,манометрические, электроманометрические, магнитоупругие, термовакуумные,дроссельные, гидродинамические, биметаллические и дилатометрические,электрометрические.

12

ТЕМА 6. ОСНОВНЫЕ АВТОМАТИЧЕСКИЕ РЕГУЛЯТОРЫПневматические исполнительные элементы. Регуляторы прямого

действия: механические регуляторы прямого действия, гидравлическиерегуляторы прямого действия, пневматические регуляторы прямого действия.Регуляторы непрерывного действия: гидравлический струйный регулятор сжидкостной обратной связью, гидравлические золотниковые регуляторы,пневматические регуляторы.

4. ПРИМЕРНАЯ ТЕМАТИКА ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

Наименованиелабораторныхработ

Кол-вочасов

Литература

1. Изучениетехнологическихобъектовавтоматическогорегулирования

2 1. Глухов B.C. Основы автоматизациитехнологических процессов. Учебное пособие.Конспект лекций. - Армавир: типогр. А.А.Симакова, 2008. –С.5-12.2. Основы автоматизации технологическихпроцессов: Лабораторный практикум.- Армавир:типогр. А.А. Симакова, 2008. – С. 4-18.

2.Автоматическиерегуляторыпрямого действия

4 1. Основы автоматизации технологическихпроцессов: Лабораторный практикум.- Армавир:типогр. А.А. Симакова, 2008. – С. 18-25.

3. Изучениеустройства ипринципадействияпневматическогомембранногоисполнительногоэлемента

2 1. Глухов B.C. Основы автоматизациитехнологических процессов. Учебное пособие.Конспект лекций. - Армавир: типогр. А.А.Симакова, 2008. –С.132-136- .2. Основы автоматизации технологическихпроцессов: Лабораторный практикум.- Армавир:типогр. А.А. Симакова, 2008. – С. 25-31.

4. Изучениеусловныхобозначенийаппаратуры ивспомогательныхустройствавтоматическогоконтроля ирегулирования насхемах

2 1. Глухов B.C. Основы автоматизациитехнологических процессов. Учебное пособие.Конспект лекций. - Армавир: типогр. А.А.Симакова, 2008. –С.135-142.2. Основы автоматизации технологическихпроцессов: Лабораторный практикум.- Армавир:типогр. А.А. Симакова, 2008. – С. 31-398.

5. Изучениепринципиальнойсхемы контроля и

2 1. Глухов B.C. Основы автоматизациитехнологических процессов. Учебное пособие.Конспект лекций. - Армавир: типогр. А.А.

13

Наименованиелабораторныхработ



регулированияотопительногокотла

Симакова, 2008. –С.12-31.2. Основы автоматизации технологическихпроцессов: Лабораторный практикум.- Армавир:типогр. А.А. Симакова, 2008. – С. 39-49.

Всего 12

5. ЛИТЕРАТУРАОсновная:1. Глухов B.C. Основы автоматизации технологических процессов.

Учебное пособие. Конспект лекций. - Армавир: типогр. А.А. Симакова, 2008. -143 с.

2. Колесов Л.В. Основы автоматики. - М.: Колос; 2000.Дополнительная:3. Овчаренко В.М., Брацлавский И.А. Основы автоматизации

производства и контрольно-измерительные приборы. - М.: Недра; 1974.4. Основы автоматического управления. Под редакцией B.C. Пугачева -

М.: Госиздат, физико-математической литературы, 1963.5. Приборостроение и средства автоматики. Справочник Т.4 под

редакцией к.т.н. М.Е. Таковского - М.: Машиностроение, 1963.6. Синельников А.В. Автоматизация и средства контроля бурения

скважин - М.: Гостоптехиздат, 1960.

14



ФАКУЛЬТЕТ ТЕХНОЛОГИИ И ПРЕДПРИНИМАТЕЛЬСТВАКАФЕДРА ТЕХНОЛОГИИ И ПРЕДПРИНИМАТЕЛЬСТВА

СД.ДС.Ф.4. ДИСЦИПЛИНА СПЕЦИАЛИЗАЦИИ«ОСНОВЫ АВТОМАТИЗАЦИИ


УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА(ЗАОЧНОЕ ОБУЧЕНИЕ)

СПЕЦИАЛЬНОСТЬ 050502 - ТЕХНОЛОГИЯ И ПРЕДПРИНИМАТЕЛЬСТВОСПЕЦИАЛИЗАЦИИ: 050502.01 – ТЕХНИКА И ТЕХНИЧЕСКОЕ ТВОРЧЕСТВО

(Квалификация – учитель технологии и предпринимательство)

форма отчетности –зачет

Программу составили:проф., к.т.н. Глухов В.С.

Год введения – 2006

УТВЕРЖДЕНОна заседании кафедрыот 25 января 2006 г.протокол № 4Зав. кафедрой, профессор

В.С. Глухов

15


1. Пояснительная записка……………………………………………………. 7

2. Тематический план…………………………………………………........... 9

3.Содержание учебной дисциплины…………………………………........... 9

4. Примерная тематика лабораторных работ………………………………. 11

5. Литература…………………………………………………………………. 12

16

2. ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Учебная программа дисциплины специализации «Основы автоматизациитехнологических процессов в производстве» предназначен для студентов,обучающихся 5 лет и 6 месяцев на заочном отделении по специальности 050502–Технология и предпринимательства и специализирующихся по направлению«Техника и техническое творчество».

Согласно Государственного образовательного стандарта высшегопрофобразования по специальности 050502 –Технология ипредпринимательство, подготовка учителя технологии и предпринимательствав педагогических ВУЗах требует, чтобы будущий учитель технологии ипредпринимательства знал основы автоматизации технологических процессов впроизводстве, умел проводить несложные расчеты по обоснования параметровсистем автоматизации, обладал навыками регулировок технологическихпростейших приборов и систем.

Поэтому целью курса является формирование у будущего учителя знаний обосновных принципах автоматизации процессов и особенностях устройства и работысоставляющих элементов автоматических систем управления.

Задачами курса являются:- познакомить студентов с краткой историей развития автоматики в

России и мире как науки, основными отраслями промышленности, которыебыли автоматизированы с Советское время, основными типамитехнологического оборудования, подлежащего автоматизации;

- изучение основных объектов автоматического регулирования;- познакомить студентов с основами механизации производственных

процессов;- изучить основные понятия теории автоматического управления ,

принципы и структуры управления;- знакомство с основными понятиями об автоматическом управлении и

регулировании, классификацией систем автоматического регулирования;- изучить элементы автоматических систем управления и регулирования,

принципиальные и функциональные схемы автоматических систем;- изучить основные принципы автоматического управления, устройство и

работу регуляторов и систем управления прямого и непрямого действия;- изучить элементы автоматических регуляторов.По завершению изучения дисциплины специализации «Основы

автоматизации технологических процессов» студент должен знать:- основные технологии производства продукции и потенциальные

возможности их автоматизации;- основы теории автоматического управления;- классификацию систем автоматического управления;- основные принципы автоматического регулирования и управления

процессами;- элементы автоматических систем управления, элементы

автоматического регулирования, автоматические ресурсы.

17

Кроме этого, студент должен иметь представление о современныхподходах к созданию автоматизированных систем управлениятехнологическими процессами с использованием микропроцессорных средствуправления и универсальных систем пневмоавтоматики.

В результате проведения лабораторных работ студент должен уметь:- формулировать основные понятия по автоматизации технологических

процессов и творчески их использовать при последующем изучении ипреподавания данной дисциплины в школе;

- разрабатывать схемы систем автоматического регулированияпростейших технологических объектов ;

- производить расчёты по определению расхода жидкости черезрегулирующий орган;

- рассчитывать скоростные характеристики пневматическихисполнительных элементов;

- пользоваться условными обозначениями аппаратуры и вспомогательныхустройств автоматического контроля и регулирования при разработке схемавтоматизации объектов.

Данный курс «Технология металлов и материалов» является основой дляболее глубокого изучения студентами других дисциплин: «Технологиисовременных производств», «Технология металлов и материалов», «Деталимашин», «Технология обработки конструкционных материалов», «Технологиямашиностроения» и других, для совершенствования практических умений инавыков во время учебно-технологической и производственной практики.

Процесс изучения курса базируется на знаниях основ наук, получаемыхстудентами в средней школе, ПТУ или средних учебных заведениях иосуществляется в процессе лекционных и лабораторных занятий, экскурсий напромышленные предприятия, в научные лаборатории соответствующегопрофиля и самостоятельной работы с технической литературой.

После изучения курса студенты значительно расширят свой кругозор,приобретут знания о принципах функционирования систем автоматическогорегулирования объектов.

Для изучения данного курса, студент должен обладать знаниями по физике,электротехнике, информатики, теоретической механике, черчению, математике идругим предметам.

Курс лекций «Основы автоматизации технологических процессов» являетсяважным составляющим элементом в блоке дисциплин специализации.

Теоретические и практические знания, полученные будущими учителямитехнологии и предпринимательства, могут быть использованы для организацииучебной работы с учащимися школ в свете основных направлений реформобщеобразовательной и профессиональной школы.

Данный курс является обобщающим, способствующим студентам напрактике применить знания таких дисциплин как «Технологические измеренияи приборы» «Технологии современных производств», «Основыконструирования технологических приборов и машин», «Информатика»,«Информационные технологии», «Основы компьютерной 3-х мерной графики,

18

анимации и моделирования», «Современные средства измерения показателейкачества материалов.

Логическое построение тематики лекций и лабораторных работпредусматривает преемственность полученных знаний и более доступногоизучения последующих тем.

Предлагаемая программа рассчитана на 70 часов. Обучениерекомендуется проводить в течение одного семестра на 5-м курсе на заочномотделении для студентов, обучающихся по специализации 050502.01 Техника итехническое творчество.

Данная программа отвечает основным положениям реформированиявысшего профессионального образования и среднего образования школ.

2. ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН


Лекций Лаборработ

СРС

1. Технология производства и её автоматизация 1 2 102. Основные понятия теории автоматическогорегулирования

1 12

3. Системы автоматическогорегулирования и управления

1 2 12

4. Автоматическое регулирование и управлениетехнологическими процессами

1 12

5. Элементы автоматических регуляторов 1 - 126. Основные автоматические регуляторы 1 12Всего 6 4 70

3. СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

ТЕМА 1. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА И ЕЕ АВТОМАТИЗАЦИЯ

История развития автоматики и создания средств автоматизациитехнологических процессов.

Основные отрасли народного хозяйства - объекты автоматизации.Основные типы технологического оборудования: теплообменники,холодильники, центробежные насосы, поршневые насосы, емкости,ректификационные адсорбционные и абсорбционные колонны, печи иреакторы. Механизация и автоматизация производственных процессов.Основные понятия и определения. Комплексная и частичная механизация иавтоматизация. Разновидности автоматических машин и систем. Средстваавтоматического контроля.

19

ТЕМА 2. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ В ТЕОРИИ АВТОМАТИЧЕСКОГОУПРАВЛЕНИЯ.

Понятия об управлении. Основные принципы управления. Объектуправления как элемент автоматической системы. Структура автоматическойсистемы и ее составные элементы. Стационарные и нестационарные системы.Непрерывные дискретные (импульсные) системы.

ТЕМА 3. СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ИРЕГУЛИРОВАНИЯ.

Основные понятия и определения автоматического управления ирегулирования. Классификация систем автоматического регулирования.

Элементы автоматических систем управления: датчики, элементысравнения, усилители, исполнительные механизмы, элементы настройки,коррекции и защиты. Принципиальные и функциональные схемыавтоматических систем управления. Классификация автоматических системуправления: по характеру изменения управляемой величины, по значениюустановившейся ошибки, по способу передачи и преобразования управляющеговоздействия, по математическому описанию. Статическое и астатическоерегулирование.

ТЕМА 4. АВТОМАТИЧЕСКОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ И УПРАВЛЕНИЕТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ.

Основные принципы автоматического управления и их классификация:управление по отклонению, по возмущению, принцип комбинированногоуправления, принцип адаптации. Регулятор и система управления прямого инепрямого действия.

ТЕМА 5. ЭЛЕМЕНТЫ АВТОМАТИЧЕСКИХ РЕГУЛЯТОРОВ.

Понятие автоматического регулятора. Классификация автоматическихрегуляторов по функциональному признаку. Измерительные устройства:структурная схема, чувствительные элементы, задающие элементы,суммирующие элементы, датчик.

Измерительные устройства прямого действия и непрямого действия.Электрические измерительные устройства. Электрические измерительныеустройства. Электродинамические измерительные устройства. Индукционныеизмерительные устройства. Термоэлектрические измерительные устройства.Ионизационные измерительные устройства.

Измерительные устройства неэлектрических величин, их классификация.Измерительные устройства: с упругими чувствительными элементами,манометрические, электроманометрические, магнитоупругие, термовакуумные,

20

дроссельные, гидродинамические, биметаллические и дилатометрические,электрометрические.

ТЕМА 6. ОСНОВНЫЕ АВТОМАТИЧЕСКИЕ РЕГУЛЯТОРЫ

Пневматические исполнительные элементы. Регуляторы прямогодействия: механические регуляторы прямого действия, гидравлическиерегуляторы прямого действия, пневматические регуляторы прямого действия.Регуляторы непрерывного действия: гидравлический струйный регулятор сжидкостной обратной связью, гидравлические золотниковые регуляторы,пневматические регуляторы.

4. ПРИМЕРНАЯ ТЕМАТИКА ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

Наименованиелабораторных

работ



1. Изучениетехнологическихобъектовавтоматическогорегулирования

2 1. Глухов B.C. Основы автоматизациитехнологических процессов. Учебноепособие. Конспект лекций. - Армавир:типогр. А.А. Симакова, 2008. –С.5-12.2. Основы автоматизации технологическихпроцессов: Лабораторный практикум.-Армавир: типогр. А.А. Симакова, 2008. – С.4-18.

2.Автоматическиерегуляторыпрямого действия

4 1. Основы автоматизации технологическихпроцессов: Лабораторный практикум.-Армавир: типогр. А.А. Симакова, 2008. – С.18-25.

3. Изучениеустройства ипринципадействияпневматическогомембранногоисполнительногоэлемента

2 1. Глухов B.C. Основы автоматизациитехнологических процессов. Учебноепособие. Конспект лекций. - Армавир:типогр. А.А. Симакова, 2008. –С.132-136- .2. Основы автоматизации технологическихпроцессов: Лабораторный практикум.-Армавир: типогр. А.А. Симакова, 2008. – С.25-31.

4. Изучениеусловныхобозначенийаппаратуры ивспомогательныхустройствавтоматическогоконтроля и


21

Наименованиелабораторных

работ



регулирования насхемах

5. Изучениепринципиальнойсхемы контроля ирегулированияотопительногокотла


Всего 12

5. ЛИТЕРАТУРА

Основная:1. Глухов B.C. Основы автоматизации технологических процессов.

Учебное пособие. Конспект лекций. - Армавир: типогр. А.А. Симакова, 2008. -143 с.

2. Колесов Л.В. Основы автоматики. - М.: Колос; 2000.

Дополнительная:3. Овчаренко В.М., Брацлавский И.А. Основы автоматизации производства

и контрольно-измерительные приборы. - М.: Недра; 1974.4. Основы автоматического управления. Под редакцией B.C. Пугачева -

М.: Госиздат, физико-математической литературы, 1963.5. Приборостроение и средства автоматики. Справочник Т.4 под редакцией

к.т.н. М.Е. Таковского - М.: Машиностроение, 1963.6. Синельников А.В. Автоматизация и средства контроля бурения скважин

- М.: Гостоптехиздат, 1960.

22

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИФедеральное бюджетное государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования«Армавирская государственная педагогическая академия»

ФАКУЛЬТЕТ ТЕХНОЛОГИИ И ПРЕДПРИНИМАТЕЛЬСТВАКАФЕДРА ТЕХНОЛОГИИ И ОБЩЕТЕХНИЧЕСКИХ ДИСЦИПЛИН

СД.ДС.Ф.4. ДИСЦИПЛИНА СПЕЦИАЛИЗАЦИИ:«ОСНОВЫ АВТОМАТИЗАЦИИ


РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

СПЕЦИАЛЬНОСТЬ 050502- ТЕХНОЛОГИЯ И ПРЕДПРИНИМАТЕЛЬСТВОСПЕЦИАЛИЗАЦИЯ 050502.01- ТЕХНИКА И ТЕХНИЧЕСКОЕ ТВОРЧЕСТВО

(ОЧНОЕ ОБУЧЕНИЕ)

2011 – 2012 УЧЕБНЫЙ ГОД

ГОД ВНЕДРЕНИЯ 2011

Рабочую программуосуществляют:

Лекции:Профессор Глухов В.С..

Лабораторные занятия:Профессор Глухов В.С..

Уч. недель в семестре… нед. Уч. часов:- лекции ………………………14- лабораторные занятия…… 12 - СРС ………………………… 18Зачет………………… семестр

УТВЕРЖДЕНАна заседании кафедры Т и ОТД«__» ____________ 2011 г.,протокол № __Зав. кафедрой, профессор______________ В.С. Глухов

23


1. Место дисциплины в профессиональной

подготовке специалистов…………………………………………… 17

2. Цели и задачи изучения дисциплины………………………………….. 17

3. Содержание дисциплины……………………………………………….. 17

3.1. Разделы дисциплины и виды занятий (тематический план)……….. 17

3.2. Содержание лекционных занятий……………………………............. 18

3.3. Примерная тематика лабораторных работ………………………….. 21

3.4. Перечень наглядных пособий для изучения курса………………….. 22

3.5. Техническое и информационное обеспечение

изучения курса………………………………………………………… 22

4. Учебно-методическое обеспечение курса…………………………….. 22

4.1. Перечень основной и дополнительной литературы………………… 22

4.2. Методические рекомендации преподавателю………………............. 23

4.3. Методические указания по самостоятельной работе

студентов……………………………………………………………. 45

5. Требования к уровню освоения программы ………………………….. 50

6. Формы текущего, промежуточного и итогового контроля…………... 51

6.1.Вопросы для текущего контроля……………………………………... 51

6.2. Промежуточный контроль……………………………………………. 54

6.3. Итоговый контроль знаний…………………………………………… 54

24

Рабочая программа дисциплины специализации «Основы автоматизациитехнологических процессов» составлена на основании Государственногообразовательного стандарта высшего профессионального образования второгопоколения по специальности 030600 -Технология и предпринимательство.Квалификация – учитель технологии и предпринимательства, утверждённого 31января 2005 г., номер государственной регистрации № 663 пед/сп (новый) и всоответствии с учебной программой дисциплины «Основы автоматизациитехнологических процессов».

Рабочая программа обсуждена на заседании кафедрыПротокол № 01 от «10» сентября 2009г.Зав. кафедрой, профессор _________________ В.С. Глухов

Одобрено методической комиссией кафедрыПротокол №_____от «_____»_________2009г.Председатель, доцент _______________ Н.С. Штейнгардт

25

1. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ПОДГОТОВКЕСПЕЦИАЛИСТОВ.

Дисциплина «Основы автоматизации технологических процессов»является дисциплиной специализации будущих учителей технологии ипредпринимательства по направлению «Техника и техническое творчество».Дисциплина призвана научить студентов основам автоматического управленияи регулирования технологическими процессами. Курс рассчитан на студентов,имеющих технологическую подготовку в объеме программы средней школы. Втечение преподавания дисциплины предполагается, что студенты знакомы сосновными понятиями автоматики.

2. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫЦелью преподавания дисциплины «Основы автоматизации

технологических процессов» в педагогическом университете являетсяформирование у будущего учителя технологии и предпринимательствапрофессиональных компетенций в области автоматизации технологическимипроцессами, необходимых для организации своей профессиональнойдеятельности в школе и умении использовать их для понимания и исследованияпроцессов жизнедеятельности.

Основная задача изучения дисциплины «Основы автоматизациитехнологических процессов» – способствовать созданию у студентовцелостного системного представления об основах теории автоматическогоуправления, принципах управления и регулирования объектами, о механизациии автоматизации производств, об элементах автоматических регуляторов.

Другой не маловажной задачей курса является формирование у студентовнаучного мышления.

3. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ3.1. РАЗДЕЛЫ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ ЗАНЯТИЙ (ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН)


Лекций Лабор.работ

СРС

1. Технология производства и еёавтоматизация

2 2 2

2. Основные понятия теорииавтоматического регулирования

2 2

3. Системы автоматическогорегулирования и управления

4 4 4

3. Автоматическое регулирование иуправление технологическимипроцессами

2

4. Элементы автоматических регуляторов 2 2 45. Основные автоматические регуляторы 2 4 4Всего 14 12 20

26

3.2. СОДЕРЖАНИЕ ЛЕКЦИОННЫХ ЗАНЯТИЙ.

ЛЕКЦИЯ 1.Тема 1. Технология производства и ее автоматизация

Введение в курс «Основы автоматизации технологических процессов».История развития автоматики и создания средств автоматизациитехнологических процессов: принцип регулирования по отклонению(Ползунова – Уатта), принцип регулирования по нагрузке (Понселе), методрегулирования по производной (братьев Сименсов).Вклад русских и советскихучёных в развитие основ автоматики. Ведущие институты , конструкторскиебюро, научно-производственные объединения Советского Союза,занимающиеся автоматизацией процессов в период50-х-90-х годов XX века.

Основные автоматизированные отрасли промышленности:нефтеперерабатывающая, нефтехимическая, химическая, микробиологическая,металлургическая, строительных материалов, производство электроэнергии,пищевая, текстильная и др.

Основные типы технологического оборудования: теплообменники,холодильники.

Основные объекты автоматического регулирования: Понятие объектарегулирования. Возмущающее и регулирующее воздействие. Центробежные ипоршневые насосы. Однопараметровые и многопараметровые объектырегулирования. Объекты регулирования с распределёнными исосредоточенными параметрами, тепловые объекты регулирования.Химические и термохимические объекты регулирования. Климатическиеустановки. Сложные химические объекты регулирования: абсорбционныеколонны. Сложные термохимические объекты регулирования:дистилляционные колонны. Ректификационные колонны. Трубчатые печи длподогрева нефти. Кипятильники.

Механизация и автоматизация производственных процессов. Основныепонятия и определения: ручной, механизированный и автоматизированныйпроизводственный процесс. Комплексная и частичная механизация иавтоматизация. Разновидности автоматических машин и систем и устройств:циклические, рефлекторные, математические вычислительные машины икомпьютерные устройства. Средства автоматического контроля.Телеавтоматизация.

Литература:1. Глухов B.C. Основы автоматизации технологических процессов.

Учебное пособие. Конспект лекций. - Армавир: типогр. А.А. Симакова, 2008. –С.5-37 .

ЛЕКЦИЯ 2.Тема 2. Основные понятия в теории автоматического управленияПонятие об управлении: наука о процессах управления и их общих

закономерностях

27

Основные принципы управления: получение информации о задачахуправления, получение информации о результатах управления, т.е. о поведенииобъекта управления, анализ полученной информации и выработка решения иисполнение решения программным управлением или управлением поразомкнутому циклу, закон изменения состояния во времени

Объект управления как элемент автоматической системы: понятие«объект управления, математическая модель технологического процесса.

Структура автоматической системы и ее составные элементы: объекти система управления, источники информации о задачах и результатахуправления, устройства для анализа вводимой в систему управленияинформации и выработки решения об управляющих действиях иисполнительные устройства, общая схема автоматической системы управления,параметры, характеризующие состояние объекта управления, входы системы,входные переменные, входные функции , входные сигналы системы.

Стационарные и нестационарные системы. Понятие стационарнойсистемы. Понятие нестационарной системы. Примеры устройств стационарнойи нестационарной систем (математический маятник).

Непрерывные и дискретные системы.Литература:1. Глухов B.C. Основы автоматизации технологических процессов.

Учебное пособие. Конспект лекций. - Армавир: типогр. А.А. Симакова, 2008. –С.38-58.

ЛЕКЦИЯ 3.

Тема 3. Системы автоматического управления и регулированияОсновные понятия и определения об автоматическом управлении и

регулировании: показатели процесса, алгоритм функционирования устройства(системы), управляемый объект, управляющий орган, алгоритм управления,АСУ, автоматический регулятор, САР, внутренние и внешние воздействия(задающие и возмущающие), управляемые (регулируемые) величины, входныеи выходные воздействия, возмущающие воздействия, одноконтурные имногоконтурные системы управления.

Классификация систем автоматического регулирования (САР): попринципу регулирования, по роду выполняемой работы, по виду используемойэнергии, системы несвязанного и связанного регулирования, САР прямого инепрямого действия, САР прерывистого и непрерывного действия, релейныеСАР, импульсные САР, линейные САР.



ЛЕКЦИЯ 4.Тема 3. Системы автоматического управления и регулирования.

28

Элементы автоматических систем управления (регулирования): датчики,элементы сравнения, усилители в системах автоматики, исполнительныемеханизмы, элементы настройки, корректирующие элементы,командоаппараты.

Принципиальные и функциональные схемы автоматических систем:совмещенные и разнесенные принципиальные схемы. Структурные схемы

Классификация автоматических систем управления: по характеруизменения управляемой величины, (стабилизирующие системы, следящиесистемы, программные системы), по способу передачи и преобразованияуправляющего воздействия (прерывистые, дискретные, релейного типа), поматематическому описанию.

Статическое и астатическое регулирование: регулировочныехарактеристики, астатические регуляторы, статические регуляторы.Статическое регулирование. Астатическое регулирование.



ЛЕКЦИЯ 5.Тема 4. Автоматическое регулирование и управление

технологическими процессамиОсновные принципы автоматического управления: управление по

отклонению, управление по возмущению, комбинированное управление,принцип адаптации.

Регулятор и система управления прямого и непрямого действия: системапрямого управления (регулирования), система непрямого регулирования(управления), регулятор прямого действия, регулятор непрямого действия.



ЛЕКЦИЯ 6.Тема 5. Элементы автоматических регуляторов.

Общие сведения об автоматических регуляторах.Измерительные устройства (ИУ): чувствительные элементы, задающие

элементы, суммирующие элементы, датчики, ИУ прямого действия, ИУнепрямого действия. Электрические измерительные устройства: мостиковыеИУ, электромеханические ИУ, индукционные ИУ, индукционные ИУ,термоэлектрические ИУ. Измерительные устройства неэлектрических величин:ИУ с упругими чувствительными элементами, пьезоэлектрические ИУ,биметаллические и дилатометрические ИУ.

Усилители: гидравлические, струйные, пневматические.Исполнительные механизмы: гидравлические исполнительные механизмы

29

(одно-, двух- и четырехщелевые), поступательного и поворотногодвижения,пневматический мембранный исполнительный элемент.

Условные обозначений аппаратуры и вспомогательных устройствавтоматического контроля и регулирования на схемах.



ЛЕКЦИЯ 7.Тема 6. Основные автоматические регуляторыРегуляторы прямого действия: механические регуляторы прямого

действия, гидравлические регуляторы прямого действия, пневматическиерегуляторы прямого действия. Регуляторы непрерывного действия:гидравлический струйный регулятор с жидкостной обратной связью,гидравлические золотниковые регуляторы, пневматические регуляторы.

Литература:1. Приборостроение и средства автоматики. Справочник. Под. редакцией

к.т.н. М.Е. Раковского – М.: Машиностроение, 1963. Т.4.-С. 144- 160.

3.3. ПРИМЕРНАЯ ТЕМАТИКА ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

Наименование лабораторныхработ

Кол-во

часов


1. Изучение технологическихобъектов автоматическогорегулирования

2 1. Глухов B.C. Основыавтоматизации технологическихпроцессов. Учебное пособие.Конспект лекций. - Армавир: типогр.А.А. Симакова, 2008. –С.5-12.

2. Основы автоматизациитехнологических процессов:Лабораторный практикум .- Армавир:типогр. А.А. Симакова, 2008. – С. 4-18.

2. Автоматические регуляторыпрямого действия

4 1. Основы автоматизациитехнологических процессов:Лабораторный практикум .- Армавир:типогр. А.А. Симакова, 2008. – С. 18-25.

3. Изучение устройства ипринципа действияпневматического мембранногоисполнительного элемента

2 1. Глухов B.C. Основыавтоматизации технологическихпроцессов. Учебное пособие.Конспект лекций. - Армавир: типогр.А.А. Симакова, 2008. –С.132-136- .

2. Основы автоматизации

30

Наименование лабораторныхработ

Кол-во

часов


технологических процессов:Лабораторный практикум .- Армавир:типогр. А.А. Симакова, 2008. – С. 25-31.

4. Изучение условныхобозначений аппаратуры ивспомогательных устройствавтоматического контроля ирегулирования на схемах



5. Изучение принципиальнойсхемы контроля ирегулирования отопительногокотла.



Всего 12

3.4. ПЕРЕЧЕНЬ НАГЛЯДНЫХ ПОСОБИЙ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ КУРСА1. Учебные цветные плакаты (формат А1) по всем темам курса «Основы

автоматизации технологических процессов» (24 шт.).2. Электронный альбом схем и рисунков по дисциплине- СД-диск.

3.5. ТЕХНИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕИЗУЧЕНИЯ КУРСА

1. Автоматический и самопишущий потенциометр КСП-4.2. Набор элементов универсальной системы элементов пневмоавтоматики

(УСЭПА).3.Натурные образцы промышленных термопар и термометров

сопротивления.4. Натурные образцы промышленных индукционных датчиков.

4. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КУРСА

31

4.1. ПЕРЕЧЕНЬ ОСНОВНОЙ И ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Основная:1. Глухов B.C. Основы автоматизации технологических процессов.


2. Глухов В.С., Штейнгардт Н.С., Галустов Р.А., Дикой А.А.Технологические измерения и приборы: Курс лекций. - Ставрополь: Изд-воСтГАУ «АГРУС», 2005.-160 с.

3. Глухов В.С. Основы автоматизации технологических процессов:Лабораторный практикум. –Армавир: АГПУ, 2008. – 50 с.

4. Колесов Л.В. Основы автоматизации. – М., «Колос», 2000.-255 с.

Дополнительная:5. Брюханов В.Н., Схиртладзе А.Г., Вороненко В.П. Автоматизация

производства: Учеб. для сред. проф. учеб. заведений. Под ред. Ю.М.Соломенцева.-М.: Высш. шк., 2005.-367 с.: ил.

6. Основы автоматизации производства: Учебник для вузов поспециальности «Технология машиностроения»/ Е.Р. Ковальчук, М.Г. Косов,В.Г. Митрофанов и др.; Под ред. Ю.М. Соломенцева.- М.: Машиностроение,2001.-312 с.

7. Основы автоматического управления. Под редакцией В.С. Пугачева –М.: Гос. издат. Физико-математической литературы, 1963

8. Приборостроение и средства автоматизации. Справочник. Т.2.- М.:Машиностроение, 1964. им м

9. Приборостроение и средства автоматики. Справочник. Под. редакциейк.т.н. М.Е. Раковского – М.: Машиностроение, 1963. Т.4.

10. Прусенко В.С. Многоконтурные пневматические системыавтоматического регулирования тепловых процессов. – М.: Госэнергоиздат,1963.

11. Прусенко В.С. Одноконтурные пневматические системыавтоматического регулирования тепловых процессов. – М.: Госэнергоиздат,1963.

12. Прусенко В.С. Элементы пневмоавтоматики для регулированиятепловых процессов. – М.: Госэнергоиздат, 1961.

13. Солодовников В.В. и др. Основы автоматического регулирования. Т.1-3. «Автоматические регуляторы и следящие системы.– М.: Машгиз, 1954

4.2. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПРЕПОДАВАТЕЛЮ

Методические рекомендации по проведениюлекционных заданий

32

Лекции – форма учебного занятия, цель которого состоит в рассмотрениитеоретических вопросов излагаемой дисциплины в логически выдержаннойформе.

Учебно-методические материалы лекционного курса «Основыавтоматизации технологических процессов»:

- учебные пособия, разработанные преподавателями кафедры, впечатном и электронном видах;

- тесты и задания по отдельным темам лекций (разделам учебнойдисциплины) для самоконтроля студентов и текущего контроля знанийстудентов;

-списки основной учебной литературы, используемые преподавателем ипри подготовки к лекциям и рекомендуемых для самостоятельной работыстудентов.

Чтение лекций по курсу «Основы автоматизации технологическихпроцессов» проводится с использованием опорных лекций по учебномупособию «Основы автоматизации технологических процессов»: Учебноепособие с грифом УМО по специальностям педагогического образования.-Армавир: типогр. А.А. Симакова, 2008. – 143 с.(Автор: Глухов В.С.)Все студенты должны иметь данное учебное пособие в качестве личногоконспекта лекций, который должен дополняться студентами теоретическимиматериалами в процессе самостоятельной работы над изучаемым курсом иотдельными темами.Для подготовки к лекциям преподавателю рекомендуется использоватьследующую учебную, научную литературу и наглядные пособия:

Учебные и учебно - методические пособия.1. Глухов B.C. Основы автоматизации технологических процессов.




4. Колесов Л.В. Основы автоматизации. – М., «Колос», 2000.-255 с.5. Брюханов В.Н., Схиртладзе А.Г., Вороненко В.П. Автоматизация




Электронные учебные и учебно-методические пособия

33

1. Глухов В.С., Дикой А.А., Дикая И.В. Основы автоматизациитехнологическими процессами: Электронный учебно-методический комплекс –Армавир: АГПУ, 2008. -124 Мб.

2. Глухов В.С., Дикой А.А., Дикая И.В. Основы автоматизациитехнологическими процессами: Электронный гипертекстовый конспект лекций– Армавир: АГПУ.- 3 Мб.

3. Глухов В.С., Дикой А.А., Дикая И.В. Основы автоматизациитехнологическими процессами: Электронный гипертекстовый лабораторныйпрактикум – Армавир: АГПУ.- 320 Кб.

Научная литература и журналы.1. Журнал "Наука и жизнь".2. Журнал "Вокруг света".Цветные плакаты по курсу «Основы автоматизации

технологических процессов». Всего 24 штуки по всем темам курса.Конспект лекций включает 7 лекций. Структура лекционного материала однойтемы приведена ниже.

Структура и содержание конспекта лекции

ЛЕКЦИЯ 1

ТЕМА 1: «ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА И ЕЕ АВТОМАТИЗАЦИЯ

1.1. Введение в курс «Основы автоматизации технологическихпроцессов».

1.2. Основные автоматизированные отрасли промышленности.1.3. Основные объекты автоматического регулирования: объект

регулирования, возмущающие и регулирующие воздействия,однопараметровые и многопараметровые объекты регулирования, объектырегулирования с сосредоточенными и распределенными параметрами,тепловые объекты регулирования, химические и термохимические объектырегулирования, химические объекты регулирования, климатическиеустановки сложные химические объекты регулирования.

1.4. Механизация и автоматизация производственных процессов:механизированный процесс, автоматизированный процесс, частичная иполная механизация, частичная и комплексная автоматизация, циклическиеавтоматические машины и системы машин, рефлекторные автоматическиемашины и системы машин, математические вычислительные машины икомпьютерные устройства, телемеханизация.

1.5. Вопросы для самопроверки знаний

1.1. Введение в курс «Основы автоматизация технологических

34

процессов»Началом развития автоматики как науки считают 1765 г., когда

талантливый русский механик И. И. Ползунов создал первую в мирезамкнутую автоматическую систему для регулирования уровня воды в паровомкотле. Применение автоматов в промышленности сыграло важную роль вразвитии техники. Этот период можно назвать периодом формированияпринципов автоматики: принцип регулирования по отклонению (Ползунова -Уатта), принцип регулирования по нагрузке (Понселе), метод регулирования попроизводной (братьев Сименсов). Именно в это время появляются первыетеоретические исследования, посвященные изучению процессов регулированиямашин. В 1868 г. была опубликована работа Максвелла «О регуляторах», а в1876г. - работа И. А. Вышнеградского «О регуляторах прямого действия».Дальнейшее развитие автоматики шло как по пути создания автоматическихустройств во всех отраслях техники, так и теоретических разработок основавтоматики. Большой вклад в развитие основ автоматики внесли русские исоветские ученые: И.А. Вышнеградский, И.Н. Вознесенский, А.М. Ляпунов,Н.Е. Жуковский, А.В. Михайлов. В.В. Солодовников Я.3. Цыпкин и многиедругие.

Современное производство немыслимо без применения средствавтоматики. Можно с уверенностью сказать, что степень автоматизацииуправления различными процессами во многом характеризует общий уровень икультуру производства.

Облегчая труд людей, повышая культуру производства, сглаживаяразличие между физическим и умственным трудом, автоматизация в то жевремя в сотни и тысячи раз повышает производительность труда, позволяетполнее удовлетворять многообразные потребности человека и человеческогообщества в целом. Применение специальных методов и технических средствавтоматики дает возможность сконцентрировать, объединить в один процессработу многих машин и установок, территориально расположенных назначительных расстояниях.

В бывшем Советском Союзе автоматизации производств уделялосьогромное внимание потому, что Правительство понимало, что без созданиясовременных автоматических и автоматизированных систем управления,средств автоматизации невозможно дальнейшее совершенствованиеимеющихся технологий и создания новых. Вот почему в стране было созданоМинистерство средств автоматизации и систем управления. Над созданиемсистем автоматизации, приборов, датчиков, регуляторов, исполнительныхмеханизмов, вычислительных машин и микропроцессорных комплексов дляавтоматизации технологических процессов занимались десятки крупныхотраслевых Научно-исследовательских институтов и отраслевых специальныхконструкторских бюро и Академия наук СССР. Среди ведущих научных инаучно-производственных организаций большой вклад в созданиеавтоматизированных производств сыграли Институт проблем Управления (г.Москва), Грозненское НПО «Промавтоматика» (г. Грозный), СКБ АНН (г.

35

Москва), ОКБА (г. Москва), СКБ АП (г. Тбилиси) и др. В стране былиразработаны и внедрены автоматизированные системы управления процессовбурения нефтяных скважин. Автоматизированы прокатные станы попроизводству балок, труб, швеллеров; автоматизированы практически всепроизводства нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической,микробиологической, химико-фармацевтической промышленности, атомные игидроэлектростанции.

Автоматикой начинены спутники, ракеты, самолеты, подводный инадводный транспорт, автомобили, тракторы, комбайны и т.п.

В Грозненском НПО «Промавтоматика» в 80-х годах созданединственный в стране программно - технический микропроцессорныйкомплекс управления распределенными системами сетевой архитектуры (ПТК«КУРС»), предназначенный для создания автоматизированных системтехнологических процессов в различных отраслях промышленности.

В последние десятилетия значительное применение получили новейшиесистемы управления, сконструированные на современной микропроцессорнойтехнике с использованием инновационного программного обеспечения.

Широкое использование микропроцессорной техники для решения задачуправления технологическими процессами позволяет решать задачи на болеевысоком научно-техническом уровне.

Опыт показывает, что без автоматизации технологических процессовнемыслимо создание и совершенствование технологических процессов,особенно создание наукоемких минитехнологий поскольку автоматизацияпроизводственных процессов есть комплекс мероприятий по разработке новыхпрогрессивных технологических процессов и проектированию на их основевысокопроизводительного технологического оборудования, осуществляющегорабочие и вспомогательные процессы без непосредственного участия человека.

В современной автоматизации слились достижения различных отраслейзнаний - математики, электроники, физики, химии, вычислительной техники идр.

Анализируя тенденции развития автоматизации технологическихпроцессов, следует отметить несколько уровней автоматизации:

- локальная автоматизация, т.е. автоматизация отдельных технологическихпроцессов, построенная на узкоспециализированных по назначениюавтоматических регуляторов;

- автоматизация совокупности технологических процессов, когдаавтоматизируются связанные между собой технологические операции;

- автоматизация управления производством, т.е. созданиеавтоматизированных систем планирования и управления производством на базевычислительной техники;

36

- автоматизация инженерно-технической деятельности, когдаавтоматизируется проектирование и конструирование новых изделий,технологическая подготовка производства и др.

Наряду с развитием и массовым использованием ЭВМ всё большееприменение получает оборудование с числовым программным управлением(ЧПУ), обрабатывающие центры (ОЦ), промышленные роботы (ПР), котороеследует рассматривать как технологический исполнительный органвычислительной техники. Проводятся работы по созданию новых видов этогооборудования, отличающихся технологическими возможностями, гибкостью,конструктивным исполнением, системами управления.

В настоящее время важным направлением в автоматизации производствомявляется широкое использование таких средств, как системаавтоматизированного проектирования и расчётов (САПР), котораяосуществляет выбор оптимальной структуры построения производственныхсистем, оборудования и сокращения сроков проектирования, производитьавтоматизированную разработку технологических процессов итехнологическую подготовку производства. Технической базой таких системявляется автоматизированное рабочее место (АРМ).

Будущему учителю технологии и предпринимательства, обучающемуся поспециальности 050502 –Технология и предпринимательства испециализирующемуся в области «Техника и техническое творчество»,необходимо знать:

1. Основные автоматизированные отрасли промышленности.2. Основные типы технологического оборудования.3. Объекты автоматического регулирования.4. Основные понятия механизации и автоматизации производственных

процессов.5. Основы теории автоматического управления, а именно:-.понятие об управлении;- основные принципы управления;- объект управления как элемент автоматической системы;- структура автоматической системы и ее составные элементы;- стационарные и нестационарные системы;- непрерывные и дискретные (импульсные) системы;- автоматическое управление и регулирование;- классификацию систем автоматического регулирования;- элементы автоматических систем управления (регулирования)- принципиальные и функциональные схемы автоматических систем

управления- классификацию автоматических систем управления;- статическое и астатическое регулирование-;- автоматическое регулирование и управление технологическими

процессами.6. Основные принципы автоматического управления.7. Регуляторы и системы управления прямого и непрямого действия.

37

8. Элементы автоматических регуляторов.Будущий учитель технологии и предпринимательства должен уметь:1. Разрабатывать простейшие схемы систем автоматического

регулирования отдельных технологических аппаратов.2. Выбирать тип системы автоматического регулирования.3. Анализировать варианты технологических процессов для

проектирования САР.4. Применять условные изображения элементов автоматизации на схемах.5. Использовать знания по основам автоматизации технологических

процессов в своей профессиональной деятельности1.2. Основные автоматизированные отрасли промышленности

В период 60-90 г.г. XX столетия в Советском Союзе шла бурнаяавтоматизация производственных процессов. Основными отраслями, которыетратили огромные средства на автоматизацию, являлись:

-нефтедобывающая промышленность (автоматизация бурения скважин ителемеханизации добычи нефти);

-нефтеперерабатывающая промышленность (автоматизацияпроизводства бензинов, масел, дизельных топлив, парафинов и т.п.);

-нефтехимическая промышленность (автоматизация процессовпроизводства бензола, ацетона, фенола, изопропилбензола, полиэтилена,полиизобутилена и т.п.);

-химическая промышленность (автоматизация процессов производствасерной, соляной, азотной, ортофосфорной кислот, производства катализаторови адсорбентов, минеральных удобрений и т.п.);

-микробиологическая промышленность (автоматизация процессовпроизводства аминокислот - лизина, белково-витаминных концентратов,энтобактерина, дендробацилина, левомецитина, ацетона, этилового спирта ит.п.);

-металлургическая промышленность (автоматизация процессовпроизводства проката: балок, швеллеров, тавров, двутавров, листовой стали,труб и т.п.);

- автотранспорт, авиастроение, железнодорожный транспорт;-космос (автоматические спутники, космические станции, ракеты);-производство электроэнергии (автоматизация атомных и

гидроэлектростанций);-пищевая промышленность;-текстильная промышленность;-промышленность строительных материалов (автоматизация процессов

производства цемента).1.3. Основные объекты автоматического регулирования.Под объектом регулирования понимают те части контура регулирования,

в пределах которых протекает регулируемый процесс. К нему относят такжевозмущение, вызывающее отклонение регулируемой величины, ирегулирующий орган, с помощью которого регулятор воздействует на объект.

38

При этом, очевидно, что методика описания процессов и расчета статических идинамических характеристик объекта регулирования не зависит от природыпроцессов. Регулируемая величина служит прямым или косвенным показателемуровня содержащейся в объекте регулирования энергии и выбирается взависимости от реальных возможностей наилучшего определенияпротекающего в объекте регулирования процесса при наиболее простыхсредствах ее измерения. Объект регулирования характеризуется, кроме того,нагрузкой, определяющей количество преобразуемой в нем энергии илипротекающего через него вещества, которые могут расходоватьсяпотребителем, передаваться следующему объекту (в сложных системах) илирассеиваться в окружающее пространство.

В процессе регулирования объект подвергается воздействиям со стороныпотребителя и со стороны регулятора. Первое воздействие являетсявозмущающим, второе — регулирующим. Возмущение большей частьюявляется следствием изменения нагрузки. Объекты регулирования, дажехарактеризуемые с физической точки зрения одной и той же регулируемойвеличиной, могут отличаться как по количеству содержащейся в них энергии(вещества), так и по виду распределения этой энергии в объекте. И то и другоеоказывает влияние на основные характеристики объекта: статическую,динамическую и характеристику возмущения.

Объекты регулирования могут быть однопараметровыми (с однойрегулируемой величиной) и многопараметровыми (с несколькимирегулируемыми величинами).

Объекты с последовательным распределением аккумулирующих энергиюэлементов можно отнести к простым, а объекты, содержащие также ипараллельные аккумулирующие элементы, к сложным.

Объекты регулирования, кроме того, можно подразделить на объекты ссо- средоточенными и распределенными параметрами.

В первых регулируемая величина будет функцией только регулирующегои возмущающего воздействия и времени, во вторых она является такжефункцией и дополнительных параметров, например, протяженности объекта» Взависимости от числа элементов, составляющих объект регулирования испособных аккумулировать энергию (накапливать вещество), можно различатьпо порядку старшей производной дифференциального уравнения: линейныеобъекты первого, второго и более высокого порядка.

Объекты регулирования с распределенными параметрами описываютсядифференциальными уравнениями в частных производных. Например, для печи(теплоемкость и тепловое сопротивление равномерно распределены во всем ееобъеме), описываемой в действительности уравнением бесконечно большогопорядка, можно получить приближенное уравнение в частных производных,если предположить, что протяженность среды совпадает по направлению сраспространением в ней тепловой энергии. То же допущение может бытьприменено и при описании процессов, происходящих в длинныхгидравлических или газовых трубопроводах, а также в электрических кабелях илиниях.

39

Полное решение возможно с учетом граничных условий.Для облегчения решения сложные объекты регулирования нередко

описывают приближенными дифференциальными уравнениями сзапаздыванием исходя из подобия действительной временной характеристикирассматриваемого объекта с распределенными параметрами и кривой первого, аиногда и второго, порядка, сдвинутой по отношению начала координат навеличину запаздывания ε.

Тепловые объекты регулирования. Тепловые объекты (например, паровыекотлы, бойлеры, подогреватели, печи, испарители, сушилки, холодильники идр.) могут быть с сосредоточенными и распределенными параметрами,одноемкостными и многоемкостными, что зависит от числа различных сред,последовательно участвующих в теплообмене, а также однопараметровыми имногопараметровыми; последнее определяется числом физических величин,служащих регулируемыми параметрами в оптимальной схеме управленияэтими объектами.

На рис. 1.1 представлена схема теплового объекта регулирования,представленного в виде емкости, заполненной жидкостью, в которойрасположен нагревательный элемент для нагрева жидкости.

Химические и термохимические объект регулирования. К химическимобъектам регулирования относятся участки производственных установок,аппаратов или оборудования, в которых происходит та или иная регулируемаяхимическая реакция. Многие из этих реакций одновременно связаны степловым процессом, который требует также регулирования, в этом случаеобъект является термохимическим.

В ряде таких объектов преобразование одного из видов энергии,достигаемое с помощью автоматического регулирования, однозначноопределяет преобразование и другого вида энергии, что позволяет упроститьсхему регулирования.

При регулировании кислотности и щелочности растворов регулируемойвеличиной служит водородный показатель рН.

Рис. 1.1. Схема теплового объекта регулирования:V – объем резервуара; Q - температура;

R – сопротивление;mвх – регулирующее воздействие.

40

Водотрубный паровой котел. Данный объект регулирования,представляющий собой сочетание ряда элементов, и может быть отнесен ктрехпараметровым объектам (рис. 1.2).

Регулирование температуры пара в большинстве котлов данного типаобразует самостоятельный контур, регулирования, который можетрассматриваться независимо от остальной части котла. Давление пара иуровень воды в барабане связанные. Ввиду относительно малой постояннойвремени топки ее влиянием на процесс регулирования можно пренебречь.

Пароперегреватель котла можно рассматривать как самостоятельныйобъект регулирования температуры, так как он обычно состоит из двух частей:радиационной и конвекционной, которые при правильном соотношении почтиисключают зависимость температуры пара на выходе перегревателя отнагрузки (т. е. от расхода топлива).

Котлы с принудительной циркуляцией (прямоточные, Ламонта и др.)вследствие небольшой их аккумулирующей способности более сложны какобъекты регулирования. Они чувствительны к изменению нагрузки и требуютстрого синхронной подачи горючего и питательной воды. Основную часть этихкотлов составляют последовательно включенные экономайзер, испаритель иперегреватель, выполненные в виде змеевиков той или иной формы. При этомдля экономайзера входной и выходной величинами будут температуры воды,для испарителя входной — температура воды, а выходной — паросодержание(в пароводяной эмульсии) и для перегревателя как на входной, так на выходной— температура пара.

Промышленные печи как нагревательные, так и плавильные (рис. 1.3)относятся к двухпараметровым объектам регулирования. Основным

Рис. 1.2. Схема водотрубного парового котла.А – подача воды; Б – выход пара; В – подача горючего:1 - экономайзер; 2 – перегреватель; 3 – верхний барабан;4 - кипятильные трубы; 5 – обмуровка.

41

регулируемым параметром служит температура газов в печи, авспомогательным - давление.И хотя обе эти величины являются связанными (по характеристическомууравнению газа), их регулирование ввиду значительной инерции печи можетосуществляться раздельно.

Химические объекты регулирования. К химическим объектамрегулирования относятся участки производственных установок, аппаратов илиоборудования, в которых происходит та или иная регулируемая химическаяреакция.

Многие из этих реакций одновременно связаны с тепловым процессом,который требует также регулирования, в этом случае объект являетсятермохимическим. В ряде таких объектов преобразование одного из видовэнергии, достигаемое с помощью автоматического регулирования, однозначноопределяет преобразование и другого вида энергии, что позволяет упроститьсхему регулирования.

При регулировании кислотности и щелочности растворов регулируемойвеличиной служит водородный показатель рН, который зависит отконцентрации ионов водорода в растворе.

Климатические установки — это сложные многопараметровые объекты,которые вследствие последовательного, расположения при решении задачирегулирования следует рассматривать поэлементно.Так, объект, приведенный на рис. 1.4, можно разделить на два простых: контуррегулирования влажности и контур регулирования температуры.

.Увлажненный до насыщения воздух сначала подогревается с помощьюпервого подогревателя до температуры, соответствующей заданнойотносительной его влажности. Избыток сконденсированной при этом влаги

Рис. 1.3. Схема сталеплавильной печи1 – газ; 2 – воздух; 3 – объем печи; 4-6 – регулирующиевоздействия соответственно по газу, разрежению, воздуху.

42

удаляется. Окончательный подогрев воздуха производится во второмподогревателе.

В дальнейшем с помощью рН - электродов водородный показательпреобразуется в электродвижущую силу. Поскольку для обоих указанных вышетипов объектов регулируемые параметры зависят от изменения давления итемпературы, появляется необходимость усложнения объектов за счетдополнительных контуров регулирования давления и температуры. При малойзависимости химических параметров объекта от давления и температурыкоррекцию по этим величинам проще вводить в аппаратурную частьрегулирующих устройств, упрощая этим объект регулирования.

Часто регулирование химических объектов осуществляется с помощьюкосвенных методов, при этом за регулируемые величины принимаютвспомогательные параметры. К таким процессам можно отнести некоторыереакции горения, а также процессы в аппаратах кристаллизации, абсорбции идр. Регулируемыми параметрами для первых является обычно температура, адля остальных - наиболее часто давление.

В качестве сложных химических объектов регулирования рассмотримабсорбционные колонны, служащие, например, для промышленного полученияразличных химических продуктов (серной, азотной и других кислот}. Принципработы этих аппаратов базируется на диффузионном процессе поглощения тогоили иного газа (SO2, NH3, CO2, СО, СЬ, СгНб, На и др>.) жидкостью (вода,известковое молоко и т. д.). Движущей силой диффундирования молекул газачерез поверхностный слой газ - жидкость служит разность концентрацийрастворенных молекул в газовой и жидкой фазах.

Для достижения оптимального регулирования абсорбер следуетрассматривать как несколько отдельных объектов, которые при достаточномразличии их постоянных времени можно считать независимыми друг от друга.

Рис. 1.4. Схема климатической установки1- помещение, 2 – вентилятор, 3 – подогреватель,

4 - увлажнтель, 5 – подогреватель,I и II – регулятор температуры

43

Отдельные объекты образуются, например, участками трубопроводов газаи жидкости между местами измерения их расходов и расположениемрегулирующих органов (рис. 1.5).

Вспомогательные контуры могут иметь место при предварительномрегулировании концентрации подаваемой жидкости и ее уровня в аппарате. Внекоторых случаях для повышения качества регулирования концентрациирекомендуется применять дополнительное регулирование перепада давлений уподающих насосов или на регулирующих органах, а также давленияэксгаустера и температуры охладителя, особенно при реакциях с значительнымвыделением тепла.

Для абсорберов промышленного типа в зависимости от процесса иконструкции аппаратов коэффициенты абсорбции отличаются более чем в 100раз. Постоянные времени абсорберов также изменяются в больших пределах(от нескольких минут до сотен минут).

К сложным термохимическим объектам можно отнести дистилляционнуюколонну непрерывного действия (рис. 1.6), применяющиеся в любомнефтеперегонном производстве такой объект можно рассматривать состоящимиз нескольких отдельных объектов, соответственно следующимвспомогательным контурам регулирования: температуры испарителя, уровняжидкости, температуры головки колонны.

Основные объекты регулирования в нефтепереработке. Современныетехнологические установки по переработке нефти состоят из большогоколичества разных видов аппаратов.

Рис. 1.5. Схема регулирования абсорбционной колонныG, - подача газа; G – подача жидкости;

Gn – выход продукта; I – регулятор уровня и соотношения;2 – регулятор температуры; 3 – регулятор нагрузки

44

Так, например, регулирование температуры нефти на выходе из трубчатойпечи, являющейся основным параметром работы всей установки, производитсяпутем изменения подачи топлива в печь; регулирование температуры верхаректификационных колонн, в которые поступают или непосредственнонагретая в печи нефть, или же ее пары, производится другим регуляторомпутем изменения подачи холодного орошения, не связанным с регуляторомпечи; регулирование температуры в последующей колонне (если таковаяимеется) производится уже третьим регулятором и т. д.

Централизованное расположение приборов, по которым ведется контрольпроцесса, позволяет оператору вносить вручную необходимые коррективы вработу отдельных регуляторов при нарушениях режимов работы аппаратов.

Комплексная автоматизация установок, т.е. такая, когда необходимыекоррективы в работу регуляторов вносятся автоматически от другихрегуляторов, является задачей недалекого будущего.

При комплексной автоматизации сложные процессы, большинствопараметров, которых находится в тесной взаимной зависимости, будутпротекать без отклонений от заданного режима и при регулировании будетосуществляться связь в работе разных регуляторов.

Наиболее распространенными объектами регулирования в нефтезаводскойпрактике являются газосепаратор, ректификационная колонна.

Газосепаратор (рис. 1.7, а) - обычно вертикальный аппарат, в которыйпоступает смесь газа и жидкого нефтепродукта. Газ в газосепаратореотделяется от жидкости и выходит через верхний штуцер. Жидкость черезнижний штуцер отводится в приемный резервуар. Необходимым условием

Рис. 1.6. Схема регулирования дистилляционной колоннойGi – подача первичного продукта; GII и GIII – выходы фракций;

1 – регулятор подогрева; 2 – регулятор температуры;3 – регулятор уровня; 4 – охладитель.

45

нормальной работы газосепаратора является поддержание в нем постоянногоуровня жидкости и постоянного давления.

При регулировании уровня газосепаратор рассматривается как объект содной емкостью, величина которой определяется количеством находящейся внем жидкости, коэффициент емкости определяется его размерами и пропускнойспособностью

При регулировании давления газосепаратор рассматривается как объекттакже с одной емкостью, величина которой уже определяется объемом газовогопространства над жидкостью.

Нагрузкой работающего газосепаратора является то количество жидкостии газа, которое проходит через него в единицу времени.

Газосепаратор является довольно сложным объектом. Надо учитывать, чторабота регулятора уровня будет оказывать влияние на работу регуляторадавления и наоборот.

Ректификационная колонна (рис. 1.7,б) - вертикальный цилиндрическийаппарат, внутри которого размещены специальные тарелки с колпачками,задерживающие жидкость и пропускающие пары. Подогретая жидкость илисмесь жидкости и паров поступает в нижнюю часть колонны в испарительнуючасть.

Здесь благодаря увеличению объема происходят бурное испарение иразделение паров и жидкости. Пары поднимаются вверх, а неиспарившаясяжидкость или остаток опускается в нижнюю часть колонны. Пары, поднимаясьвверх к выходному штуцеру, проходят ряд тарелок и частично конденсируются.Через верхний штуцер выходят пары легких нефтепродуктов, а жидкость старелок постепенно опускается и также вливается в нижнюю часть колонны.

В простой колонне регулируют два параметра: уровень жидкости в нижнейчасти и температуру верхней части. Иногда в колоннах уровень регулируют вдвух или более секциях на различной высоте, а также дополнительнорегулируют в них давление.

Рис. 1.7. Объекты регулированияа – газосепаратор; б – ректификационная колонна;

в - теплообменник.

46

При регулировании уровня колонну рассматривают как объект с однойемкостью, величина которой определяется объемом нижней части.

Температуру верха колонны регулируют путем подачи холодногоорошения. И в этом случае верхнюю часть колонны с горячими парамирассматривают как объект с одной емкостью. Регулирование температурыверха колонны часто усложняется наличием значительного запаздывания.

Нагрузкой ректификационной колонны при регулировании уровняявляется количество жидкости, уходящей через нижний штуцер колонны вединицу времени. При регулировании температуры верха нагрузкой являетсяколичество тепла, уносимое парами

Ректификационная колонна является весьма важным объектов.Поддержанием температуры верха колонны и уровня в нижней частиопределяют состав выходящих паров, а следовательно, и качество получаемогопродукта, например бензина. Вопросам автоматизации работы колонн обычноуделяют большое внимание.

Теплообменник (рис. 1.7,в) служит для передачи; тепла от одногонефтепродукта другому. Теплообменник это двухъемкостный объект. Однойтепловой емкостью является количество тепла содержащееся в теплоносителе,другой - количество тепла, содержащееся в подогреваемой жидкости. Обеемкости разделены между собой стенками трубок теплообменника.

Нагрузкой теплообменника является количество тепла, уносимоеподогретой жидкостью.

В практике автоматизация теплообменников ограничивается обычнорегулированием потоков жидкостей для установления их постоянства, чемобеспечивается и постоянство теплового режима.

Трубчатая печь. На рис. 1.8 показана схема простейшей трубчатой печидля подогрева нефти. В ней нефть (или какой-либо нефтепродукт) проходитчерез последовательно соединенные трубы и нагревается за счет выделениятепла при сгорании топлива в топке печи. Печь является двухъемкостнымобъектом.

Рис. 1.8. Объект регулирования – трубчатая печьдля подогрева нефти

47

Нагрузка печи определяется количеством тепла, требу Одной емкостьюявляется тепло, образуемое при сгорании топлива, которое содержится втопочных газах и в кладке печи, другой - тепло, содержащееся в нефти,протекающей по трубам печи.

Современные трубчатые печи являются сложными агрегатами большоймощности.

Кроме регулирования температуры на выходе, обычно печь оснащают ещерегулятором расхода подогреваемой нефти и регулятором давления топлива.

Кипятильник (рис. 1.9) служит для отгона легких фракций из жидкогопродукта, поступающего в кипятильник из нижней части ректификационнойколонны легкого продукта.

Внутри кипятильника расположен змеевик или другое устройство, покоторому пропускается водяной пар, а иногда какая-либо горячая жидкость.

Поступающая из колонны жидкость подогревается, и из нее выделяютсяпары легких продуктов, которые снова возвращаются в колонну. Остатокжидкости, не содержащий легких фракций, удаляется из кипятильника вприемный резервуар как готовый продукт.

Необходимым условием правильной работы кипятильника являетсяподдержание постоянной температуры выходящих паров и постоянного уровняжидкости. При регулировании температуры кипятильник рассматривают какдвухъемкостный объект. Одну емкость составляет тепло, содержащееся вводяном паре, проходящем через подогреватель, другую – тепло, содержащеесяв подогреваемой жидкости и парах нефтепродукта.

Нагрузка кипятильника определяется количеством проходящего через негопродукта из низа колонны.

Очень часто в нефтезаводской практике требуется поддерживатьпостоянный расход жидкости, протекающей по трубопроводу, а также

Рис. 1.9. Объект регулирования – кипятильник1 – кипятильник; 2 – вход продукта; 3 – выход продукта;

4 – вход греющего пара; 5 – выход конденсата; 6 – выход паров;7 – колонна.

48

поддерживать постоянное давление в каком-либо участке трубопровода. В этихслучаях объектом регулирования является сам трубопровод.

При регулировании расхода весь объект состоит из сравнительнонебольшого участка трубы между диафрагмой и регулирующим органом.Нагрузкой его является количество жидкости, протекающей в единицувремени.

В случае регулирования давления объектом является расположенный дорегулирующего органа участок трубопровода, который иногда может быть иочень большим. Нагрузкой объекта в этом случае является также количествовещества, протекающего по трубопроводу.

В обоих случаях объекты регулирования, состоящие из участкатрубопровода, имеют одну емкость. Емкость трубопровода называютрассредоточенной в силу малой величины диаметра по сравнению с его длиной.

1.4. Механизация и автоматизация производственных процессовВ результате автоматизации производственных процессов достигаются

высокая производительность труда, объективность и надежность процесса,значительное облегчение труда людей, ускорение работ и снижение ихсебестоимости, повышение культуры труда, повышение и стабильностькачества продукции.

Вопрос об автоматизации необходимо рассматривать во взаимосвязи стехнологическим оборудованием и технологическим процессом.Необходимое условие целесообразности и возможности автоматизации -полная механизация всех процессов и операций.

Каждый процесс состоит из операции, выполняющихся в определеннойпоследовательности или определенном сочетании.

Процесс (операция) может быть ручным, механизированным иавтоматизированным.

Механизированным называется процесс, в котором ручной труд человеказаменяется механизмами, получающими энергию от специального источника.

Автоматизированным называется процесс, в котором ручное управлениемеханизмами и машинами (процессом, операцией) заменено специальнымиустройствами, обеспечивающими заданную производительность и качествопродукта. Таким образом, автоматизация является способом управлениямеханизированным процессом.

Механизация и автоматизация должны применяться в случаеэкономической целесообразности или необходимости освобождения человекаот тяжелого или вредного труда.

Механизация и автоматизация могут быть частичной и комплексной.Частичной механизацией называется такая, при которой механизированы

только отдельные основные операции или процессы. Такой механизацией неможет быть достигнуто координальное снижение трудоемкости процесса, таккак не обеспечивается его непрерывность.

Комплексной механизацией называется такая, при которой основные ивспомогательные операции или процессы механизированы при помощи

49

механизмов, машин и оборудования, взаимно увязанных попроизводительности и обеспечивающих заданный темп всего процесса инаивысшие возможные при данных условиях и уровне развития техникитехнико-экономические показатели процесса или, иными словами,максимальную производительность труда при минимальной стоимости работ.Комплексная механизация всех звеньев производственного процесса создаеттехнические основы для его протекания без вмешательства человека, т.е. дляавтоматизации процесса.

Следовательно, автоматизация является высшей формой механизации иприменение ее наиболее целесообразно только при наличии комплексномеханизированного производства.

Частичной автоматизацией называется такая, при которойавтоматизированы отдельные основные операции или процессы контролярегулирования и управления. Частичная автоматизация является ступенью ккомплексной автоматизации.

При комплексной автоматизации все основные и вспомогательныеоперации или процессы управления автоматизированы так, что заданнаяпроизводительность и качество выполняемых работ или продукции получаютсябез вмешательства человека, за которым остаются только функции наблюденияза работой специальных устройств.

Существующие разновидности автоматических машин, систем и устройствможно разделить на следующие.

1. Циклические автоматические машины и системы машин,осуществляющие выполнение жестко заданной программы производственногоцикла без контроля в процессе ее выполнения.

В основу автоматических машин и устройств этого вида положена жесткаяпрограмма необходимой последовательности, характера и продолжительностиотдельных операций без применения автоматического контроля за ходом этихопераций или качеством работы и продукции. Эта программа обычно задаетсяи осуществляется при помощи простейших средств - кулачковых устройств имеханических связей.

2. Рефлекторные автоматические машины и системы машин,осуществляющие управление производственным процессом в соответствии сзаданной постоянной программой, путем выявления отклонений от заданнойпрограммы.

При этом виде автоматических машин и систем программноерегулирование производственного процесса выполняется при непрерывном илипериодическом автоматическом контроле за состоянием процесса иотклонениями его от заданной программы. В зависимости от знака и величиныотклонения производятся воздействия либо на характеристики машины, либона энергетические потоки. Это наиболее распространенный вид автоматизации,который может быть применен в большинстве производственных процессов.

Особенностью этих систем является использование специальных приборови устройств для получения информации о ходе процесса, задания программы,переработки получаемой информации и сравнения ее с заданной программой и

50

выработки управляющих воздействий, а также использование устройств дляуправления энергетическими потоками. Задаваемая программа может бытьнеизменной, изменяемой во времени полностью либо частично.

3. Математические вычислительные машины и компьютерныеустройства, используемые тогда, когда заданы конечные (результативные)параметры производственного процесса и в зависимости от совокупностиусловий автоматически и изыскивается и производится необходимоерегулирование и управление процессом.

Это высшая ступень автоматизации процессор. Указанные машины иустройства применяются для вычисления личным по табличным даннымнеобходимой программы работы рефлекторных автоматических устройств,определения по результатам анализа исходных продуктов или условий работытехнологических агрегатов, настроек автоматических устройств управления ирегулирования в целях получения заданного качества продукта или достижениянужного хода процесса. Кроме этого, вычислительные машины и устройствамогут применяться для определения оптимальных условий автоматическогоуправления производственным процессом.

Автоматические устройства данного вида отличаются тем, что программаработы их определяется вычислительными машинами или устройствами наосновании заданных им конечных параметров (качества продукта,оптимальных условий ведения процессов и т. п.). Это особенно важно длябыстродействующих или сложных технологических процессов, когдасоставление программы при переменных исходных данных или переменныхусловиях работы может занять у человека очень много времени.

Все рассмотренные виды автоматизации и основные автоматическиеустройства, а также технологические процессы для которых эти устройствапредназначены, нуждаются в большом количестве элементов автоматики,регулирующих устройств и контрольно-измерительных приборов.

Автоматический контроль производственных операций итехнологического процесса в целом лежит в основе автоматизации всегопроцесса.

Прежде чем приступать к частичной или комплексной автоматизациипроизводства, нужно иметь все необходимые контрольно-измерительныеприборы, обеспечивающие надежный и непрерывный контроль процессапроизводства.

Исключительное значение имеет надежность средств контроля, элементовавтоматики и автоматических устройств при комплексной автоматизации.Недопустимо, когда из-за одного ненадежного звена может нарушиться работавсей автоматической системы.

Важнейшая особенность современных систем комплексной автоматизации- широкое применение телемеханических устройств, служащих дляпреобразования и передачи сигналов контроля, управления и регулирования нарасстояние. Органическое соединение систем автоматизации стелемеханизацией создает телеавтоматические системы, в которых отдельныеавтоматизируемые агрегаты, установки и объекты соединяются друг с другом

51

телемеханическими связями и образуют единые комплексноавтоматизированные системы.

Телеавтоматизация значительно расширяет возможности автоматизациии является более высокой и эффективной ее фазой.

Особенно большое значение телеавтоматизация имеет при управлениирассредоточенными объектами, расположенными на большой территории -на нефтяных и газовых промыслах, нефтепроводах, газопроводах и т.п.

1.5. Вопросы для самопроверки знаний1. Перечислите основные отрасли промышленности, в которых велись и

ведутся работы по автоматизации производства.2. Назовите основное технологическое оборудование, подлежащее

автоматизации.3. Чем отличается холодильный аппарат от теплообменника?4. Что называется частичной механизацией?5. Что называется комплексной механизацией?6. Что называется частичной автоматизацией?7. Что называется комплексной автоматизацией?8. Что понимают под объектом регулирования?9. Какой процесс называется механизированным?10. Дайте классификацию автоматическим машинам, системам и

устройствам.11. Для каких объектов используется телемеханизация?12. Какой процесс называется автоматизированным?13. Для какой цели в нефтепереработке используют газосепаратор и

ректификационную колонну?На первой странице лекции приводится план лекцииНа следующих страницах приводится материал лекций в виде плакатов,

который пронумерован в правом верхнем углу плаката двумя цифрами: перваяцифра указывает на порядковый номер лекции, вторая - на номер плаката вданной лекции. Преподаватель рассказывает материал, опираясь на плакаты.Студенты внимательно работают с опорными лекциями.На последней странице лекционного материала приводятся вопросы длясамопроверки знаний по данной лекции и отведено место для записи вопросовсамостоятельной работы студентов.

По завершению изучения темы, преподаватель проводит экспресс опросстудентов по вопросам, указанным для самопроверки знаний. Каждомустуденту предлагается в письменном виде один вопрос, который заранеепреподаватель готовит для конкретного студента на листе бумаги. Студентдолжен в течение 5-7 минут ответить на поставленный преподавателем вопрос.Оценка по ответу заносится в личный журнал преподавателя. Таким образом, втечение всего года изучения курса преподаватель будет иметь конкретнуюинформацию о качестве усвоения теоретического материала курса, чтопозволит ему в процессе итогового контроля знаний (экзамена) болееобъективно оценить качество знаний студентов.

52

Методические рекомендации по проведениюлабораторных работ

Лабораторная работа — вид самостоятельной практической иисследовательской работы студентов, с целью углубления и закреплениятеоретических знаний, развития навыков самостоятельногоэкспериментирования.

Учебно-методические материалы лабораторных работ по курсу "Основыавтоматизации технологических процессов" включают методические указанияпо подготовке и проведению лабораторных занятий в печатном и электронномвиде, содержащие:

а) план проведения занятий с указанием последовательностирассматриваемых тем занятий, объема часов, отводимых для освоенияматериалов по каждой теме;

б) лабораторный практикум, позволяющий студенту ознакомиться ссущностью вопросов, изучаемых на лабораторном занятии, со ссылками надополнительные учебно-методические материалы, которые позволяют изучитьболее глубоко рассматриваемые вопросы: Глухов В.С. Основы автоматизациитехнологических процессов: Лабораторный практикум. –Армавир: АГПУ, 2008.– 50 с.

в) электронные учебно-методические пособия:1. Глухов В.С., Дикой А.А., Дикая И.В. Основы автоматизации

технологическими процессами: Электронный учебно-методический комплекс –Армавир: АГПУ, 2008. -124 Мб.



Студент может также пользоваться другой учебной и методическойлитературой.

Преподаватель, проводящий лабораторные работы, должен обеспечитькаждого студента методическими пособиями по проведению лабораторныхработ и объяснить ему, что студент должен дома подготовить форму отчёта написчей бумаге формата А4, самостоятельно изучить теоретический материал кпредстоящей лабораторной работе, законспектировать основные теоретическиеположения и ознакомиться с порядком и сущностью выполнения работы итребованиями написания отчёта о выполненных исследованиях.

На лабораторном занятии: - знакомит студентов с порядком выполненияочередной лабораторной работы;

- преподаватель объясняет основные теоретические вопросыисследуемой темы, отвечает на вопросы студентов которые возникли у них присамостоятельном изучении теоретического материала ;

- преподаватель проводит опрос каждого студента по теоретическомуматериалу;

53

- тем студентам, которые положительно отчитались по теоретическомуматериалу, преподаватель разрешает приступить к практической частивыполнения лабораторной работы;

- студент, выполнивший во время планируемого занятия работу,оформляет и сдаёт отчёт о проделанной работе;

- преподаватель на этом же занятии проверяет отчет и проводит зачёт илина зачет выполнения лабораторной работы;

- студент, получивший зачёт, допускается к выполнению следующейлабораторной работе;

.- студент, не сдавший теоретическую часть работы, выполнениюпрактической части не допускается и обязан на консультации сдатьзадолженность перед следующей работой;

- студент, не выполнивший практическую часть работы, продолжает еёвыполнение на следующем занятии.

Студенты, своевременно выполнившие все лабораторные работы , напоследнем лабораторном занятии получают зачёт.

4.3. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЕСТУДЕНТОВ.

Ведущему преподавателю необходимо составить план использованияотведенного рабочей программой времени на самостоятельную работу студентов,где следует указать тематику, формы и сроки отчетности о выполнении.

Самостоятельная работа студентов, предусмотренная учебным планом вобъеме не менее 50–70% общего количества часов, должна соответствоватьболее глубокому усвоению изучаемого курса, формировать навыкиисследовательской работы и ориентировать студентов на умение применятьтеоретические знания на практике , но и способствовать развитию устудентов творческих навыков, инициативы, умению организовать своевремя.

При выполнении плана самостоятельной работы студенту необходимопрочитать теоретический материал не только в учебниках и учебных пособиях,указанных в библиографических списках, но и познакомиться с публикациямив периодических изданиях.

Студенту необходимо творчески переработать изученныйсамостоятельно материал и представить его для отчета в форме тезисов,опорных материалов, рекомендаций, схем и т.п.

Все виды самостоятельной работы и планируемые на их выполнениезатраты времени в часах исходят из того, что студент достаточно активноработал в аудитории, слушая лекции и изучая материал на лабораторныхзанятиях. По всем недостаточно понятым вопросам он своевременно получилинформацию на консультациях.

В случае пропуска лекций и лабораторных занятий студенту потребуетсясверхнормативное время на освоение пропущенного материала.

54

Для закрепления материала лекций достаточно, перелистывая конспектили читая его, мысленно восстановить прослушанный материал.

Для подготовки к лабораторным работам нужно рассмотреть контрольныевопросы, при необходимости обратиться к рекомендуемой учебной литературе,записать непонятные моменты в вопросах для уяснения их на предстоящемзанятии.

Подготовка к зачету должна осуществляться на основе лекционногоматериала, материала лабораторных занятий с обязательным обращением косновным учебникам по курсу. Это исключит ошибки в понимании материала,облегчит его осмысление, прокомментирует материал многочисленнымипримерами, которые в лекциях, как правило, не приводятся.

Если материал понятен, то затрачивать время на консультации, про-водимые обычно перед зачетом, совсем необязательно. На консультацию нужноидти лишь с целью уяснения непонятного материала.

Основными видами самостоятельной работы студентов по курсу«Основам автоматизации технологических процессов» является:

- проработка учебного материала (по конспектам лекций учебной инаучной литературе);

- конспектирование первоисточников и другой учебной литературы; - поиск и обзор научных публикаций и электронных источников

информации, подготовка заключения по обзору; - подготовка к лабораторным работам курса;- написание научных докладов к студенческой кафедральной

конференции;- работа с тестами и вопросами для самопроверки;- подготовка к зачету; В таблице 1 представлено распределение самостоятельной работы

студентов по видам работы.Таблица 1. Распределение самостоятельной работы студентов

по видам работы.

Вид самостоятельной работы Семестр Кол-вочасов

1. Проработка учебного материала (по конспектам лекцийучебной и научной литературе), конспектированиепервоисточников и другой учебной литературы, поиск иобзор научных публикаций и электронных источниковинформации.

6 10

55

2. Подготовка к лабораторным работам курса 6 63. Работа с тестами и вопросами для самопроверки. 6 24. Подготовка к зачету 6 2

Всего 20

Темы и вопросы для самостоятельного изучения студентамитеоретического материала

План организации самостоятельной работы студентов представленв таблице 2.

Таблица 2. План организации самостоятельной работы студентов

Темы, вопросы и литература Кол-вочасов

Формыотчет-ности

Срокивыполнения

Тема 1. Технология производства и ееавтоматизация

История развития автоматики исоздания средств автоматизациитехнологических процессов: принципрегулирования по отклонению (Ползунова –Уатта), принцип регулирования по нагрузке(Понселе), метод регулирования попроизводной (братьев Сименсов). Вкладрусских и советских учёных в развитиеоснов автоматики. Ректификационныеколонны. Трубчатые печи для подогреванефти. Кипятильники. Средстваавтоматического контроля.Телеавтоматизация.

Литература:1. Глухов B.C. Основы автоматизациитехнологических процессов. Учебноепособие. Конспект лекций. - Армавир:типогр. А.А. Симакова, 2008. –С.5-37 .

2часа Конспектматериалатемы 1

6 сем.

56




Тема 2. Основные понятия в теорииавтоматического управления

Наука о процессах управления и ихобщих закономерностях. Понятие «объектуправления, математическая модельтехнологического процесса. Примерыустройств стационарной и нестационарнойсистем (математический маятник).

Литература:1. Глухов B.C. Основы автоматизациитехнологических процессов. Учебноепособие. Конспект лекций. - Армавир:типогр. А.А. Симакова, 2008. –С.38-58.

2 часа Конспектматериалатемы 2

6 сем.

Тема 3. Системы автоматическогоуправления и регулирования

Элементы автоматических системуправления (регулирования): датчики,элементы сравнения, усилители в системахавтоматики, исполнительные механизмы,элементы настройки, корректирующиеэлементы, командоаппараты.

Классификация автоматическихсистем управления: по характеру измененияуправляемой величины, (стабилизирующиесистемы, следящие системы, программныесистемы), по способу передачи ипреобразования управляющего воздействия(прерывистые, дискретные, релейного типа),по математическому описанию.

Литература:1. Глухов B.C. Основы автоматизациитехнологических процессов. Учебноепособие. Конспект лекций. - Армавир:типогр. А.А. Симакова, 2008. –С. 59-76.

2 час Конспектматериалатемы 3

6 сем.

57




Тема 3. Системы автоматическогоуправления и регулирования




6 сем.

Тема 4. Автоматическоерегулирование и управлениетехнологическими процессами

Регулятор и система управленияпрямого и непрямого действия: регуляторпрямого действия, регулятор непрямогодействия.



58




Тема 5. Элементы автоматическихрегуляторов.

Исполнительные механизмы:гидравлические исполнительные механизмыпоступательного и поворотного движения,пневматический мембранныйисполнительный элемент. Условныеобозначений аппаратуры ивспомогательных устройствавтоматического контроля и регулированияна схемах.



6 сем.

Тема 6. Основные автоматическиерегуляторы

Регуляторы прямого действия:механические регуляторы прямого действия,гидравлические регуляторы прямогодействия, пневматические регуляторыпрямого действия.

Литература:1. Приборостроение и средства

автоматики. Справочник. Под. редакциейк.т.н. М.Е. Раковского – М.:Машиностроение, 1963. Т.4.-С. 144- 160.


2 сем.

Подготовка к лабораторным работам курсаВ процессе подготовки к выполнению лабораторных работ студенту

целесообразно иметь копию описания выполнения очередной лабораторнойработы. Студент должен дома подготовить форму отчёта о выполнениилабораторной работы, выучить и законспектировать теоретический разделлабораторной работы, ознакомиться с порядком выполнения практическойчасти работы и требованиями к написанию отчёта по выполненной работе.

Кроме того, студент должен дома (если имеется компьютер) ознакомитьсяс программой выполнения следующих лабораторных работ :

1. Изучение технологических объектов автоматического регулирования2. Автоматические регуляторы прямого действия

59

3. Изучение устройства и принципа действия пневматического мембранногоисполнительного элемента4. Изучение условных обозначений аппаратуры и вспомогательных устройствавтоматического контроля и регулирования на схемах5. Изучение принципиальной схемы контроля и регулирования отопительногокотла.

5. ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ОСВОЕНИЯ ПРОГРАММЫДля изучения курса «Основы автоматизации технологических процессов»

будущий учитель технологии и предпринимательства должен знать: высшуюматематику, черчение, теплотехнику, гидравлику, физику, химию, технологиисовременного производства, технологические измерения и приборы,электротехнику, радиотехнику в объеме вуза.

В результате освоения программы курса «Основы автоматизациитехнологических процессов» будущий учитель технологии ипредпринимательства:

1. Должен знать: - основные автоматизированные отрасли промышленности;- основные объекты автоматического регулирования;- основные принципы управления;- структуру автоматической системы и её основные элементы;- основные понятия и определения об автоматическом управлении и

регулировании;- классификацию систем автоматического регулирования ;- принципиальные и функциональные схемы автоматических систем;- основные регуляторы систем прямого и непрямого действия;- элементы автоматических регуляторов.2. Иметь представление о современных автоматизированных системах

управления технологическими процессами, построенными с использованиемсовременной вычислительной техники и программного обеспечения.

3. Должен уметь:- составлять элементарные схемы автоматического регулирования

простейшим технологическим оборудованием;- использовать условные обозначения приборов и другой аппаратуры по

ГОСТ 3925-90;- регулировать изменения расхода жидкости через пневматический

мембранный исполнительный элемент;- проводить расчёт скоростной характеристики пневматических клапанов. Знание теоретических и практических основ курса «основ автоматизации

технологических процессов» необходимо для формирования у будущихучителей технологии фундаментальных и прикладных знаний, при изучении врамках дисциплин специальности 030600 – Технология ипредпринимательство, таких курсов, как «Основы конструированиятехнологических приборов и машин», «Технология современных производств»,«Теплотехника», «Гидравлика», «Теплотехнические и гидравлические

60

машины», и другие технологические дисциплины и дисциплины специализациипо направлениям: «Техника и техническое творчество» и «Автодело исельскохозяйственная техника».

6. ФОРМЫ ТЕКУЩЕГО, ПРОМЕЖУТОЧНОГО И ИТОГОВОГОКОНТРОЛЯ

По курсу «Технология металлов и материалов предусматриваетсяследующие формы контроля знаний:

- текущий контроль;- промежуточный контроль;- итоговый контроль.Оценка знаний самостоятельной работы студентов в течение семестра

производится преподавателем по результатам выполнения заданий.Текущий контроль знаний студентов осуществляется с помощьюиндивидуальных заданий по завершению изучения каждой теме. Текущийконтроль проводится в конце лекции за 5-7 мин до её окончания. Текущемуконтролю подвергаются 5-7 студентов.По окончании курса итоговый контроль проводится по тестовым заданиям.

6.1. Вопросы для текущего контроляТема 1. Технология производства и её автоматизация

1. Перечислите основные отрасли промышленности, в которых велись иведутся работы по автоматизации производства.

2. Назовите основное технологическое оборудование, подлежащееавтоматизации.

3. Чем отличается холодильный аппарат от теплообменника?4. Что называется частичной механизацией?5. Что называется комплексной механизацией?6. Что называется частичной автоматизацией?7. Что называется комплексной автоматизацией?8. Что понимают под объектом регулирования?9. Какой процесс называется механизированным?10. Дайте классификацию автоматическим машинам, системам и


ректификационную колонну?

Тема 2. Основные понятия теории автоматического управления1. Какой объект называется управляемым?2 .В чём состоит принципиальное отличие «автоматической системы» от

«автоматизированной»?3. Приведите схему управляемого объекта.4. Какая система называется одноконтурной?

61

5 Какая система называется многоконтурной?6. Перечислите признаки, по которым классифицируются системы

автоматического регулирования.7. Какие САР называют релейными?8. Как классифицируются САР по характеру воздействия на

регулирующий орган?9. Как классифицируются САР по виду используемой энергии?10. Как классифицируются САР по числу регулируем

Тема 3. Системы автоматического управления регулирования1. Что называется алгоритмом функционирования и алгоритмом

управления?2. Поясните термин «управляемый объект».3. Что понимают под внешним управляющим и задающим воздействиями?4. Чем отличается автоматическая система управления от автоматической

системы регулирования?5. Каковы преимущества автоматической системы регулирования с

замкнутым циклом воздействий в сравнении с автоматической системойрегулирования с разомкнутым циклом воздействий?

6. Что такое обратная связь и какие виды обратных связей Вы знаете?7. Перечислите и охарактеризуйте основные элементы автоматических

систем регулирования.8. Дайте классификацию автоматических систем управления.9. Какими характерными признаками отличается статическое

регулирование от астатического?10. Что такое статическая ошибка?11. Изложите принципы составления принципиальных и функциональных

схем автоматических систем управления.12. Каковы основные функции, выполняемые элементами автоматических

систем?

Тема 4. Автоматическое регулирование и управление технологическимипроцессами

1. Перечислите основные принципы автоматического управления.2. Как называется принцип автоматического управления, который

предполагает, что управляющее воздействие в автоматической системевырабатывается с учетом информации об отклонении управляемой величины отзаданного значения?

3. Как называется принцип автоматического управления, который основанна том, что управляющее воздействие в системе управления вырабатывается взависимости от результатов измерения возмущающего воздействия,оказывающего влияние на объект?

4. Как называется принцип автоматического управления, который сочетаетв себе достоинства принципов управления по отклонению и по возмущению ииспользуется при построении систем высокой точности?

62

5. В каких системах автоматического управления используется принципадаптивности и почему?

6. Какие системы управления называются системами прямого действия?7. Какие системы управления называются системами непрямого действия?

Тема 5. Элементы автоматических регуляторов1.Дайте классификацию автоматических регуляторов по функциональному

назначению.2. Из каких элементов состоят измерительные устройства?3. Объясните назначение следующих элементов измерительных устройств:

чувствительных элементов, задающих элементов, суммирующих элементов(сравнения), датчиков.

4. Нарисуйте структурную схему измерительного устройства.5. Объясните принцип работы:- магнитоэлектрических измерительных устройств;- мостиковых измерительных устройств; -электродинамических измерительных устройств;- пьезоэлектрических измерительных устройств;- биметаллических и дилатометрических измерительных устройств.6. Перечислите виды усилителей, применяемых в гидравлических

регуляторах, и объясните принципы их действия.7. Объясните принцип действия дроссельного гидравлического усилителя.8. Объясните принцип действия дроссельного струйного усилителя.9. Как классифицируются исполнительные механизмы по использованию

видов энергии?10. Объясните устройство и принцип работы пневматического

исполнительного механизма.11. Нарисуйте условное изображение «прибор измерительный» с

электрической дистанционной передачей.12. Нарисуйте условное изображение «прибор измерительный и

регулирующий» с пневматической дистанционной передачей.

Тема 6. Основные автоматические регуляторы1. Дайте определение понятия «регуляторы».2. Для каких целей предназначен механический регулятор прямого

действия?3. Для регулирования каких параметров, предназначены гидравлические

регуляторы прямого действия?4. Для работы при каких скоростях, предназначены промышленныепневматические регуляторы прямого действия?5. Какие регуляторы используют для регулирования и стабилизации выходныхпараметров различных электрических установок?6. Перечислите виды регуляторов непрямого действия.7. Какая энергия используется в регуляторах непрямого действия?

63

6.2. Промежуточный контроль.

Промежуточный контроль знаний студентов осуществляется в процессезащиты студентами лабораторной работы.

6.3. Итоговый контроль знаний

Итоговый контроль (зачётн) проводится по завершению курса лекций потестовым заданиям.

Тестирование представляет собой процедуру, позволяющую объективноустановить уровень подготовки студентов в области теоретических знаний,интеллектуальных умений, практических навыков. Тесты включают в себявопросы, содержащиеся в рабочей программе курса, которые выносятся наконтроль, согласно модели освоения совокупности дидактических единиц.

При составлении вопросов (заданий) для тестирования необходимопридерживаться следующих правил:

1. В задании должна быть ясно выражена только одна мысль.2. Задание представляет собой важную часть пройденной темы.3. Задание по трудности должен быть доступен студенту, а по

содержанию – соответствовать критериям будущей профессиональнойдеятельности.

4. Задание следует располагать в порядке постепенного возрастаниятрудности, что способствует снижению эмоционального стресса.

Для получения максимальной эффективности от тестирования знаний впроцессе изучения дисциплины в рабочей программе использованы два видатестов:

• тест для самоконтроля (для каждой темы),• итоговый тест (для всей дисциплины в целом).Ниже приводятся тестовые задания по отдельным темам и итоговые

тесты (совокупность всех тестов по темам) по курсу "Технология металлов иматериалов":

ТЕМА 1. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА И ЕЁ АВТОМАТИЗАЦИЯ

1. Впервые в мире замкнутую автоматизированную системурегулировании уровня воды создал:

А. Уатт Д.Б. Ползунов И.И..В. Понселе Ж.В.Г. Вышнеградский И.А.

2. Принцип регулирования по нагрузке предложил:А. Ляпунов А.М.Б. Братья Сименсы.В. Понселе Ж.В..

64

Г. Жуковский Н.Е..3. Метод регулирования по производной разработали:

А. Вознесенский И.Н..Б. Уатт Д.В. Ползунов И.И..Г. Братья Сименсы.

4. К тепловым объектам регулирования относится:А. Абсорбционная колонна.Б. Сталеплавильные печи.В. Ёмкости, наполненные жидкостью.Г. Климатические установки..

5. К химическим объектам регулирования принадлежат:А. Водный паровой котёл.Б. Дистилляционная колонна.В. Ректификационная колонна.Г. Теплообменник.

6. ………………………называется процесс, в котором ручной трудчеловека заменяется механизмами, получающими энергию от специальногоисточника.

7. Процесс, в котором ручное управление механизмами и машинами(процессом, операцией) заменено специальными устройствами,обеспечивающими заданную производительность и качество продукта,называется………………………

8. Механизация, при которой механизированы только отдельные основныеоперации или процессы., называется…………………

9. Механизация, при которой основные и вспомогательные операции илипроцессы механизированы при помощи механизмов, машин и оборудования,взаимно увязанных по производительности и обеспечивающих заданный темпвсего процесса и наивысшие возможные при данных условиях и уровнеразвития техники технико-экономические показатели процесса,называется…………………………..

10. Автоматические машины и системы машин, осуществляющиевыполнение жестко заданной программы производственного цикла безконтроля в процессе ее выполнения, называются………………

11. Автоматические машины и системы машин, осуществляющиеуправление производственным процессом в соответствии с заданнойпостоянной программой, путем выявления отклонений от заданной программы,называются………………………

12. …………………………….вычислительные машины и компьютерныеустройства, используются тогда, когда заданы конечные параметрыпроизводственного процесса и в зависимости от совокупности условийавтоматически и производится необходимое регулирование и управлениепроцессом.

65

ТЕМА 2. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ В ТЕОРИИ АВТОМАТИЧЕСКОГОУПРАВЛЕНИЯ

13. К принципу управления не относится элемент:А. Получение информации о задачах управления.Б. Получение информации о результатах управления.В. Выработка решений и исполнения решений.Г. Получение внешней консультации о правильности принятия

решений.14. Установите логическую последовательность структурных элементов

схемы автоматической системы управления:

15. Параметры, характеризующие состояние объекта управления,существенные для организации процесса управления называются…………..переменными, или ………………… функциями, или………….сигналами системы.

16. Точки системы, в которых выходные сигналы могут наблюдаться ввиде определенных физических величин, называются…………….. системы.

17. Точки системы, в которых приложены внешние возмущения,называются……………………. системы.

18. Внешние возмущения называются ……………….переменными, или…………………….функциями, или …………….. сигналами системы.

19. Система, реакция которой на любой тип возмущения зависит только отинтервала времени между данным моментом времени моментом началадействия возмущения, называется………………….

20. ……………………… системами называются такие автоматическиесистемы, в которых входные сигналы могут действовать непрерывно в течениевсего времени работы системы или только в определенные моменты времени(точнее, в течение коротких интервалов времени).

20. ……………………… системами называются такие автоматическиесистемы, в которых входные сигналы, разделенные промежутками времени, недействуют на систему.

Устройства дляобработки

информации

Исполнительныеустройства

Источник и информациио результатах управления

Объектуправления

Источники информациио задачах управления

А Б В

Г Д

66

ТЕМА 3. СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ИРЕГУЛИРОВАНИЯ

21. Совокупность предписаний, ведущих к правильному выполнениютехнологического процесса в каком-либо устройстве, ряде устройств (системе),выполняющих один и тот же технологический процесс, называется………….функционирования устройства (системы).

22. Устройство или совокупность устройств, осуществляющих тот илииной технологический процесс и нуждающихся в специально организованныхкомандах извне для выполнения их алгоритма функционирования,называют………………. объектом.

23. Устройство, при изменении положения или состояния которого,показатели процесса будут изменяться в заданных пределах или в заданномнаправлении, называется……………………. органом.

24. Процесс осуществления воздействий, соответствующих алгоритмууправления, называется……………………

25. Совокупность всех устройств обеспечивающих управление каким-либообъектом, называется …………………. управления.

26. Если функции всех элементов системы управления выполняютсяразличными устройствами без непосредственного участия человека, то системауправления называется ……………………..

27. Сложный процесс управления, осуществляемый человеком или сгруппой людей с помощью различных автоматических устройств,выполняющих отдельные операции, необходимые для управления,называется……………………. системой.

28. Автоматическая система управления, обеспечивающая регулированиезначения какой-либо физической величины, называется…………………

29. Автоматическая система, состоящая из регулируемого объекта ирегулятора, называется системой………………………… регулирования.

30. Управление, которое ведётся без непосредственного участия человека,а при помощи специальных технических устройств,называется…………………. управлением.

31. Техническое устройство, выполняющее функции управления,называют автоматическим…………………….. устройством.

32. Совокупность управляемого объекта и автоматического управляющегоустройства, взаимодействующих между собой, представляет собойавтоматическую систему……………………………

33. Установите соответствие названия воздействия на систему управления,указанной в правой колонке, её математическому обозначению, указанному влевой колонке таблицы:

Математическое обозначениевоздействия

Название воздействия

1. y (t).2. z (t)3. F (t)4. х (t)

А. Задающее воздействиеБ. Возмущающие воздействиеВ. Управляющее воздействиеГ. Регулируемое

67

34. …………….системой называют физическое устройство илисовокупность взаимодействующих физических устройств, процессы в которыхвполне определены начальными состояниями устройств, взаимосвязями междуними и приложенными к ним внешними воздействиями.

35. Динамическую систему с источниками энергии называют……………..36. Динамическую систему без источника энергии называют……………..37. Система, имеющая только одну управляемую величину,

называется………………………38. Система, имеющая несколько управляемых величии, характеризующих

технологический процесс, причем изменение одной влияет на другие,называется………………………

39. По наличию усилителя к системам автоматического регулирования(САР) относятся системы:

А. Прямого действия.Б. Прерывистого действия.В. Непрерывного действия.Г. Импульсного действия.

40. По характеру воздействия на регулирующий орган к САР относятсясистемы:

А. Непрямого действияБ. Прямого действияВ. РелейныеГ. Косвенного действия

41. В САР прерывистого (дискретного) действия цепь воздействия черезопределенные промежутки времени…………………..

42. ………………….называют системы с релейным элементом, у которогопри непрерывном изменении входной величины, выходная меняется скачком.

43. В …………………. системах - непрерывное входное воздействиепреобразуется в ряд кратковременных импульсов с периодом чередования,который устанавливается специальным устройством.

44. САР, движение которых описывается линейными дифференциальнымиуравнениями с постоянными (или переменными) коэффициентами,называют………………………

45. В САР……………. измеряют управляемые (регулируемые) величиныобъектов управления и могут преобразовывать, если в этом естьнеобходимость, измеренные величины одной физической природы в другую.

46. В САР элементы………………….. сопоставляют задающеевоздействие x (t) и управляемую величину y (t) . Получаемая на их выходеразность e (t) = x (t) – y (t) подается по цепи воздействия либо непосредственно,либо через усилитель на исполнительный механизм

47. В САР……………. обычно используются для усиления задающеговоздействия x (t) или разности e (t), когда мощность этих сигналовнедостаточна для нормальной работы регулятора.

48. В САР……………….. механизмы предназначены для требуемого

68

изменения управляемых величин или поддержания их в заданных пределах.49. В САР……………………. элементы предназначаются для улучшения

регулировочных свойств системы в целом или отдельных ее частей.50. На……………………… схеме все элементы, входящие в

автоматическую систему, изображаются в виде условных (утвержденныхГОСТами) графических обозначений.

52. ………………………схемы отражают определенные процессы,протекающие в отдельных функциональных частях системы или в ее цепях.

53. Установите соответствие типа системы управления, указанного вправой колонке, характеру изменения управляемой величины, указанной влевой колонке таблицы:

Характер измененияуправляемой величины

Тип системы

1. Системы предназначаются дляизменения управляемой величины поопределенному предписанию,которОЕ составляется заранее наосновании требованийтехнологического процесса

2. У систем заданное значениеуправляемой величины можетизменяться в широких пределах попроизвольному закону,обусловливаемому каким-либовнешним явлением, на ход котороговлиять не представляетсявозможным, но учитывать его нужно.

3. Расхождению междузаданным и текущим значениямиуправляемой величины,автоматические системы разделяютна статические и астатические.

4. Системы поддерживаюттребуемое значение управляемойвеличины с заданной точностью.

А. стабилизирующие системы

Б. программные системы

В. следящие системы

Г. системы по значениюустановившейся ошибки

ТЕМА 4. АВТОМАТИЧЕСКОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ И УПРАВЛЕНИЕТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ

54. К принципам автоматического управления не относится:А. Принцип по отклонениюБ. Принцип по возмущениюВ. Принцип адаптацииГ. Принцип универсальности

55. Регулирующий орган, получающий воздействие непосредственно отчувствительного элемента и, который приводится им в действие, называют

69

регулятором …………….действия.

ТЕМА 5. ЭЛЕМЕНТЫ АВТОМАТИЧЕСКИХ РЕГУЛЯТРОВ56. Элементы, вырабатывающие на основании измерения значений

регулируемых величин первичный сигнал регулирования,называются………………….

57. Элементы, предназначенные только для преобразования измененийодной физической величины в изменения другой физической величины,называются……………………

58. Элементы, служащие для усиления по уровню или мощностипоступающих на их вход сигналов, называются……………………………

58. Элементы, вырабатывающие вводимые в регулятор вспомогательныесигналы, необходимые для придания регулятору требуемых динамических(иногда и статических) характеристик, называются………………….

59. ………………………..элементы служат для непосредственногоизмерения текущих значений регулируемых величин.

60. ……………………элементы предназначены для задания требуемыхзначений регулирующих величин.

61. ……………………..элементы (сравнения) вырабатывают сигнал,пропорциональный требуемому закону регулирования.

62. …………………преобразуют сигнал, снимаемый с суммирующихэлементов, в первичный сигнал регулирования.

63. Измерительные устройства с сопротивлениями используются дляизмерения …………………..величин.

64. Мостиковые измерительные устройства, применяемые в качественеуравновешенных схем, состоят обычно из …………………

65. Биметаллические и дилатометрические измерительные устройстваоснованы на сравнении теплового ……………..различных тел.

66. Установите соответствие схемы измерительного устройства,указанного в правой колонке, названию устройству, указанного в левой колонкетаблицы:Название измерительногоустройства

Схемы измерительного устройства

1. Манометрическиеизмерительные устройства

2. Биметаллические идилатометрическиеизмерительные устройства

3. Дилатометрическиеизмерительные устройства

4. Пьезоэлектрическиеизмерительные устройства

А.

БВ

В Г.

70



ФАКУЛЬТЕТ ТЕХНОЛОГИИ И ПРЕДПРИНИМАТЕЛЬСТВАКАФЕДРА ТЕХНОЛОГИИ И ОБЩЕТЕХНИЧЕСКИХ ДИСЦИПЛИН

СД.ДС.Ф.4. ДИСЦИПЛИНА СПЕЦИАЛИЗАЦИИ:«ОСНОВЫ АВТОМАТИЗАЦИИ


РАБОЧАЯ ПРОГРАММА(ЗАОЧНОЕ ОБУЧЕНИЕ)на 2009 – 2010 учебный год

СПЕЦИАЛЬНОСТЬ 050502- ТЕХНОЛОГИЯ И ПРЕДПРИНИМАТЕЛЬСТВОСПЕЦИАЛИЗАЦИЯ 050502.01- ТЕХНИКА И ТЕХНИЧЕСКОЕ ТВОРЧЕСТВО

Элемент схемы Условные обозначения

1. Прибор измерительный ирегулирующий(сигнализирующий

2. Прибор регулирующий(сигнализирующий)

3. Прибор измерительный

4. Термометр сопротивлениядвойной


УТВЕРЖДЕНАна заседании кафедры Т и ОТД«10» сентября 2009 г., протокол № 01Зав. кафедрой, профессор В.С. Глухов

71

ГОД ВНЕДРЕНИЯ 2009

Рабочую программуосуществляют:

Лекции:Профессор Глухов В.С..Лабораторные занятия:

Профессор Глухов В.С..

Уч. недель в Уч. часов:- лекции ………………………6- лабораторные занятия…… 4 - СРС …………………………70Зачет…………………….. 5 курс

72


1. Место дисциплины в профессиональной

подготовке специалистов……………………………………………... 16

2. Цели и задачи изучения дисциплины………………………………… 16

3. Содержание дисциплины……………………………………………… 16

3.1. Разделы дисциплины и виды занятий

(тематический план)………………………………………………… 16

3.2. Содержание лекционных занятий……………………………........... 17

3.3. Примерная тематика лабораторных работ…………………………. 20

3.4. Перечень наглядных пособий для изучения курса………………… 20

3.5. Техническое и информационное обеспечение

изучения курса……………………………………………… ……….. 20

4. Учебно-методическое обеспечение курса…………………………… 20

4.1. Перечень основной и дополнительной литературы……………...... 20

4.2. Методические рекомендации преподавателю………………........... 21

4.3. Методические указания по самостоятельной работе

студентов……………………………………………………………. 42

5. Требования к уровню освоения программы …………………………. 47

6. Формы текущего, промежуточного и итогового контроля………….. 48

6.1. Промежуточный контроль……………………………………............ 48

6.2. Итоговый контроль знаний…………………………………………... 48

73

Рабочая программа дисциплины специализации «Основы автоматизации

технологических процессов» составлена на основании Государственного

образовательного стандарта высшего профессионального образования второго

поколения по специальности 030600 -Технология и предпринимательство.

Квалификация – учитель технологии и предпринимательства, утверждённого 31

января 2005 г., номер государственной регистрации № 663 пед/сп (новый) и в

соответствии с учебной программой для заочного отделения дисциплины

«Основы автоматизации технологических процессов», разработанной

профессором Глуховым В.С. и утверждённой кафедрой технологии и

предпринимательства 25 января 2006 г., протокол №4.

Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры технологии и

общетехнических дисциплин «10»сентября 2009г., протокол № 01

Зав. кафедрой, профессор В.С. Глухов

Рабочая программа одобрена учебно-методической комиссией кафедры

технологии и общетехнических дисциплин « »сентября 2009г., протокол №

Председатель УМК, доцент _______________ Н.С. Штейнгардт

74

1. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ПОДГОТОВКЕ СПЕЦИАЛИСТОВ.

Дисциплина «Основы автоматизации технологических процессов» являетсядисциплиной специализации будущих учителей технологии ипредпринимательства по направлению «Техника и техническое творчество».Дисциплина призвана научить студентов основам автоматического управленияи регулирования технологическими процессами. Курс рассчитан на студентов,имеющих технологическую подготовку в объеме программы средней школы. Втечение преподавания дисциплины предполагается, что студенты знакомы сосновными понятиями автоматики.

2. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫЦелью преподавания дисциплины «Основы автоматизации технологических

процессов» в педагогическом университете является формирование у будущегоучителя технологии и предпринимательства профессиональных компетенций в

области автоматизации технологическими процессами, необходимых дляорганизации своей профессиональной деятельности в школе и умении

использовать их для понимания и исследования процессов жизнедеятельности.Основная задача изучения дисциплины «Основы автоматизации

технологических процессов» – способствовать созданию у студентовцелостного системного представления об основах теории автоматическогоуправления, принципах управления и регулирования объектами, о механизациии автоматизации производств, об элементах автоматических регуляторов.Другой не маловажной задачей курса является формирование у студентовнаучного мышления.

3. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ3.1. РАЗДЕЛЫ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ ЗАНЯТИЙ

(ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН)


Лекций Лаборработ

СРС

1. Технология производства и её автоматизация 1 2 102. Основные понятия теории автоматическогорегулирования

1 - 12

3. Системы автоматического регулирования иуправления

1 2 12

4. Автоматическое регулирование и управлениетехнологическими процессами

1 - 12

5. Элементы автоматических регуляторов 1 - 126. Основные автоматические регуляторы 1 - 12Всего 6 4 70

3.2. СОДЕРЖАНИЕ ЛЕКЦИОННЫХ ЗАНЯТИЙ.

75

ЛЕКЦИЯ 1.Тема 1. Технология производства и ее автоматизация

Введение в курс «Основы автоматизации технологических процессов».История развития автоматики и создания средств автоматизациитехнологических процессов: принцип регулирования по отклонению(Ползунова – Уатта), принцип регулирования по нагрузке (Понселе), методрегулирования по производной (братьев Сименсов).Вклад русских и советскихучёных в развитие основ автоматики. Ведущие институты , конструкторскиебюро, научно-производственные объединения Советского Союза,занимающиеся автоматизацией процессов в период50-х-90-х годов XX века.

Основные автоматизированные отрасли промышленности:нефтеперерабатывающая, нефтехимическая, химическая, микробиологическая,металлургическая, строительных материалов, производство электроэнергии,пищевая, текстильная и др.

Основные типы технологического оборудования: теплообменники,холодильники.

Основные объекты автоматического регулирования: Понятие объектарегулирования. Возмущающее и регулирующее воздействие. Центробежные ипоршневые насосы. Однопараметровые и многопараметровые объектырегулирования. Объекты регулирования с распределёнными исосредоточенными параметрами, тепловые объекты регулирования.Химические и термохимические объекты регулирования. Климатическиеустановки. Сложные химические объекты регулирования: абсорбционныеколонны. Сложные термохимические объекты регулирования:дистилляционные колонны. Ректификационные колонны. Трубчатые печи длподогрева нефти. Кипятильники.

Механизация и автоматизация производственных процессов. Основныепонятия и определения: ручной, механизированный и автоматизированныйпроизводственный процесс. Комплексная и частичная механизация иавтоматизация. Разновидности автоматических машин и систем и устройств:циклические, рефлекторные, математические вычислительные машины икомпьютерные устройства. Средства автоматического контроля.Телеавтоматизация.

Литература:1. Глухов B.C. Основы автоматизации технологических процессов. Учебноепособие. Конспект лекций. - Армавир: типогр. А.А. Симакова, 2008. –С.5-371.

Тема 2. Основные понятия в теории автоматического управления.Понятие об управлении: наука о процессах управления и их общих

закономерностях Основные принципы управления: получение информации о задачах

управления, получение информации о результатах управления, т.е. о поведенииобъекта управления, анализ полученной информации и выработка решения иисполнение решения программным управлением или управлением поразомкнутому циклу, закон изменения состояния во времени

76

Объект управления как элемент автоматической системы: понятие«объект управления, математическая модель технологического процесса.

Структура автоматической системы и ее составные элементы: объект исистема управления, источники информации о задачах и результатахуправления, устройства для анализа вводимой в систему управленияинформации и выработки решения об управляющих действиях иисполнительные устройства, общая схема автоматической системы управления,параметры, характеризующие состояние объекта управления, входы системы,входные переменные, входные функции , входные сигналы системы.

Стационарные и нестационарные системы. Понятие стационарнойсистемы. Понятие нестационарной системы. Примеры устройств стационарнойи нестационарной систем (математический маятник).

Непрерывные и дискретные системы.



ЛЕКЦИЯ 2 .

Тема 3. Системы автоматического управления и регулирования.Основные понятия и определения об автоматическом управлении и

регулировании: показатели процесса, алгоритм функционирования устройства(системы), управляемый объект, управляющий орган, алгоритм управления,АСУ, автоматический регулятор, САР, внутренние и внешние воздействия(задающие и возмущающие), управляемые (регулируемые) величины, входныеи выходные воздействия, возмущающие воздействия, одноконтурные имногоконтурные системы управления.

Классификация систем автоматического регулирования (САР): попринципу регулирования, по роду выполняемой работы, по виду используемойэнергии, системы несвязанного и связанного регулирования, САР прямого инепрямого действия, САР прерывистого и непрерывного действия, релейныеСАР, импульсные САР, линейные САР.

Элементы автоматических систем управления (регулирования): датчики,элементы сравнения, усилители в системах автоматики, исполнительныемеханизмы, элементы настройки, корректирующие элементы,командоаппараты.

Принципиальные и функциональные схемы автоматических систем:совмещенные и разнесенные принципиальные схемы. Структурные схемы

Классификация автоматических систем управления: по характеруизменения управляемой величины, (стабилизирующие системы, следящиесистемы, программные системы), по способу передачи и преобразованияуправляющего воздействия (прерывистые, дискретные, релейного типа), поматематическому описанию.

Статическое и астатическое регулирование: регулировочные

77

характеристики, астатические регуляторы, статические регуляторы.Статическое регулирование. Астатическое регулирование.



Тема 4. Автоматическое регулирование и управление технологическимипроцессами.

Основные принципы автоматического управления: управление поотклонению, управление по возмущению, комбинированное управление,принцип адаптации.

Регулятор и система управления прямого и непрямого действия: системапрямого управления (регулирования), система непрямого регулирования(управления), регулятор прямого действия, регулятор непрямого действия.

Литература:1. Глухов B.C. Основы автоматизации технологических процессов. Учебное

пособие. Конспект лекций. - Армавир: типогр. А.А. Симакова, 2008. –С.98-108.

ЛЕКЦИЯ 3Тема 5. Элементы автоматических регуляторов.

Общие сведения об автоматических регуляторах.Измерительные устройства (ИУ): чувствительные элементы, задающие

элементы, суммирующие элементы, датчики, ИУ прямого действия, ИУнепрямого действия. Электрические измерительные устройства: мостиковыеИУ, электромеханические ИУ, индукционные ИУ, индукционные ИУ,термоэлектрические ИУ. Измерительные устройства неэлектрических величин:ИУ с упругими чувствительными элементами, пьезоэлектрические ИУ,биметаллические и дилатометрические ИУ.

Усилители: гидравлические, струйные, пневматические.Исполнительные механизмы: гидравлические исполнительные механизмы

(одно-, двух- и четырехщелевые), поступательного и поворотногодвижения,пневматический мембранный исполнительный элемент.

Условные обозначений аппаратуры и вспомогательных устройствавтоматического контроля и регулирования на схемах.



Тема 6. Основные автоматические регуляторыРегуляторы прямого действия: механические регуляторы прямого

действия, гидравлические регуляторы прямого действия, пневматическиерегуляторы прямого действия. Регуляторы непрерывного действия:гидравлический струйный регулятор с жидкостной обратной связью,гидравлические золотниковые регуляторы, пневматические регуляторы.

78

Литература:1. Приборостроение и средства автоматики. Справочник. Под. редакцией

к.т.н. М.Е. Раковского – М.: Машиностроение, 1963. Т.4.-С. 144- 160.

3.3. ПРИМЕРНАЯ ТЕМАТИКА ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ3.4.

Наименованиелабораторных работ

Кол-во

часов


1. Автоматическиерегуляторы прямогодействия

2 1. Глухов B.C. Основы автоматизациитехнологических процессов: Лабораторныйпрактикум.- Армавир: типогр. А.А.Симакова, 2008. – С. 18-25.

2. Изучениепринципиальной схемыконтроля ирегулированияотопительного котла.


Всего 12

3.4. ПЕРЕЧЕНЬ НАГЛЯДНЫХ ПОСОБИЙ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ КУРСА1. Учебные цветные плакаты (формат А1) по всем темам курса «Основы

автоматизации технологических процессов» (24 шт.).2. Электронный альбом схем и рисунков по дисциплине- СД-диск.

3.5. ТЕХНИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕИЗУЧЕНИЯ КУРСА

1. Автоматический и самопишущий потенциометр КСП-4.2. Набор элементов универсальной системы элементов пневмоавтоматики

(УСЭПА).3.Натурные образцы промышленных термопар и термометров

сопротивления.4. Натурные образцы промышленных индукционных датчиков.

4. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КУРСА

4.1. ПЕРЕЧЕНЬ ОСНОВНОЙ И ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ ЛИТЕРАТУРЫОсновная:

1. Глухов B.C. Основы автоматизации технологических процессов.Учебное пособие. Конспект лекций. - Армавир: типогр. А.А. Симакова, 2008. –С.98-108.

79


3. Глухов В.С. Основы автоматизации технологических процессов:Лабораторный практикум. – Армавир: АГПУ, 2008. – 40 с.

4. Колесов Л.В. Основы автоматизации. – М., «Колос», 2000.-255 с.Дополнительная:5. Брюханов В.Н., Схиртладзе А.Г., Вороненко В.П. Автоматизация


6. Основы автоматизации производства: Учебник для вузов поспециальности «Технология машиностроения»/ Е.Р. Ковальчук, М.Г. Косов,В.Г. Митрофанов и др.; Под ред. Ю.М. Соломенцева.- М.: Машиностроение,2001.-312 с.

7. Основы автоматического управления. Под редакцией В.С. Пугачева –М.: Гос. издат. Физико-математической литературы, 1963



10. Прусенко В.С. Многоконтурные пневматические системыавтоматического регулирования тепловых процессов. – М.: Госэнергоиздат,1963.

11. Прусенко В.С. Одноконтурные пневматические системыавтоматического регулирования тепловых процессов. – М.: Госэнергоиздат,1963.

12. Прусенко В.С. Элементы пневмоавтоматики для регулированиятепловых процессов. – М.: Госэнергоиздат, 1961.

13. Солодовников В.В. и др. Основы автоматического регулирования. Т.1-3. «Автоматические регуляторы и следящие системы.– М.: Машгиз, 1954

4.2. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПРЕПОДАВАТЕЛЮ

Методические рекомендации по проведениюлекционных заданий

Лекции – форма учебного занятия, цель которого состоит в рассмотрениитеоретических вопросов излагаемой дисциплины в логически выдержаннойформе.

Учебно-методические материалы лекционного курса «Основыавтоматизации технологических процессов»:

- учебные пособия, разработанные преподавателями кафедры, впечатном и электронном видах;

- тесты и задания по отдельным темам лекций (разделам учебнойдисциплины) для самоконтроля студентов и текущего контроля знанийстудентов;

80

-списки основной учебной литературы, используемые преподавателем ипри подготовки к лекциям и рекомендуемых для самостоятельной работыстудентов.

Чтение лекций по курсу «Основы автоматизации технологическихпроцессов» проводится с использованием опорных лекций по учебномупособию «Основы автоматизации технологических процессов»: Учебноепособие с грифом УМО по специальностям педагогического образования.-Армавир: типогр. А.А. Симакова, 2008. – 143 с.(Автор: Глухов В.С.)Все студенты должны иметь данное учебное пособие в качестве личногоконспекта лекций, который должен дополняться студентами теоретическимиматериалами в процессе самостоятельной работы над изучаемым курсом иотдельными темами.Для подготовки к лекциям преподавателю рекомендуется использоватьследующую учебную, научную литературу и наглядные пособия:

Учебные и учебно - методические пособия.1. Глухов B.C. Основы автоматизации технологических процессов.




4. Колесов Л.В. Основы автоматизации. – М., «Колос», 2000.-255 с.5. Брюханов В.Н., Схиртладзе А.Г., Вороненко В.П. Автоматизация




Электронные учебные и учебно-методические пособия1. Глухов В.С., Дикой А.А., Дикая И.В. Основы автоматизации




Цветные плакаты по курсу «Основы автоматизациитехнологических процессов». Всего 24 штуки по всем темам курса.

81

Конспект лекций по включает 7 лекций. Структура лекционного материалаодной темы приведена ниже.

Структура и содержание конспекта лекции

ЛЕКЦИЯ 1ТЕМА 1: «ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА И ЕЕ АВТОМАТИЗАЦИЯ

1.1. Введение в курс «Основы автоматизации технологическихпроцессов».

1.2. Основные автоматизированные отрасли промышленности.1.3. Основные объекты автоматического регулирования: объект

регулирования, возмущающие и регулирующие воздействия,однопараметровые и многопараметровые объекты регулирования, объектырегулирования с сосредоточенными и распределенными параметрами, тепловыеобъекты регулирования, химические и термохимические объектырегулирования, химические объекты регулирования, климатические установкисложные химические объекты регулирования.

1.4. Механизация и автоматизация производственных процессов:механизированный процесс, автоматизированный процесс, частичная и полнаямеханизация, частичная и комплексная автоматизация, циклическиеавтоматические машины и системы машин, рефлекторные автоматическиемашины и системы машин, математические вычислительные машины икомпьютерные устройства, телемеханизация.

1.5. Вопросы для самопроверки знаний1.1. Введение в курс

«Основы автоматизация технологических процессов»Началом развития автоматики как науки считают 1765 г., когда

талантливый русский механик И. И. Ползунов создал первую в мирезамкнутую автоматическую систему для регулирования уровня воды в паровомкотле. Применение автоматов в промышленности сыграло важную роль вразвитии техники. Этот период можно назвать периодом формированияпринципов автоматики: принцип регулирования по отклонению (Ползунова -Уатта), принцип регулирования по нагрузке (Понселе), метод регулирования попроизводной (братьев Сименсов). Именно в это время появляются первыетеоретические исследования, посвященные изучению процессов регулированиямашин. В 1868 г. была опубликована работа Максвелла «О регуляторах», а в1876г. - работа И. А. Вышнеградского «О регуляторах прямого действия».Дальнейшее развитие автоматики шло как по пути создания автоматическихустройств во всех отраслях техники, так и теоретических разработок основавтоматики. Большой вклад в развитие основ автоматики внесли русские исоветские ученые: И.А. Вышнеградский, И.Н. Вознесенский, А.М. Ляпунов,

82

Н.Е. Жуковский, А.В. Михайлов. В.В. Солодовников Я.3. Цыпкин и многиедругие.

Современное производство немыслимо без применения средствавтоматики. Можно с уверенностью сказать, что степень автоматизацииуправления различными процессами во многом характеризует общий уровень икультуру производства.

Облегчая труд людей, повышая культуру производства, сглаживаяразличие между физическим и умственным трудом, автоматизация в то жевремя в сотни и тысячи раз повышает производительность труда, позволяетполнее удовлетворять многообразные потребности человека и человеческогообщества в целом. Применение специальных методов и технических средствавтоматики дает возможность сконцентрировать, объединить в один процессработу многих машин и установок, территориально расположенных назначительных расстояниях.

В бывшем Советском Союзе автоматизации производств уделялосьогромное внимание потому, что Правительство понимало, что без созданиясовременных автоматических и автоматизированных систем управления,средств автоматизации невозможно дальнейшее совершенствованиеимеющихся технологий и создания новых. Вот почему в стране было созданоМинистерство средств автоматизации и систем управления. Над созданиемсистем автоматизации, приборов, датчиков, регуляторов, исполнительныхмеханизмов, вычислительных машин и микропроцессорных комплексов дляавтоматизации технологических процессов занимались десятки крупныхотраслевых Научно-исследовательских институтов и отраслевых специальныхконструкторских бюро и Академия наук СССР. Среди ведущих научных инаучно-производственных организаций большой вклад в созданиеавтоматизированных производств сыграли Институт проблем Управления (г.Москва), Грозненское НПО «Промавтоматика» (г. Грозный), СКБ АНН (г.Москва), ОКБА (г. Москва), СКБ АП (г. Тбилиси) и др. В стране былиразработаны и внедрены автоматизированные системы управления процессовбурения нефтяных скважин. Автоматизированы прокатные станы попроизводству балок, труб, швеллеров; автоматизированы практически всепроизводства нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической,микробиологической, химико-фармацевтической промышленности, атомные игидроэлектростанции.

Автоматикой начинены спутники, ракеты, самолеты, подводный инадводный транспорт, автомобили, тракторы, комбайны и т.п.

В Грозненском НПО «Промавтоматика» в 80-х годах созданединственный в стране программно - технический микропроцессорныйкомплекс управления распределенными системами сетевой архитектуры (ПТК«КУРС»), предназначенный для создания автоматизированных системтехнологических процессов в различных отраслях промышленности.

83

В последние десятилетия значительное применение получили новейшиесистемы управления, сконструированные на современной микропроцессорнойтехнике с использованием инновационного программного обеспечения.

Широкое использование микропроцессорной техники для решения задачуправления технологическими процессами позволяет решать задачи на болеевысоком научно-техническом уровне.

Опыт показывает, что без автоматизации технологических процессовнемыслимо создание и совершенствование технологических процессов,особенно создание наукоемких минитехнологий поскольку автоматизацияпроизводственных процессов есть комплекс мероприятий по разработке новыхпрогрессивных технологических процессов и проектированию на их основевысокопроизводительного технологического оборудования, осуществляющегорабочие и вспомогательные процессы без непосредственного участия человека.

В современной автоматизации слились достижения различных отраслейзнаний - математики, электроники, физики, химии, вычислительной техники идр.

Анализируя тенденции развития автоматизации технологическихпроцессов, следует отметить несколько уровней автоматизации:

- локальная автоматизация, т.е. автоматизация отдельных технологическихпроцессов, построенная на узкоспециализированных по назначениюавтоматических регуляторов;

- автоматизация совокупности технологических процессов, когдаавтоматизируются связанные между собой технологические операции;

- автоматизация управления производством, т.е. созданиеавтоматизированных систем планирования и управления производством на базевычислительной техники;

- автоматизация инженерно-технической деятельности, когдаавтоматизируется проектирование и конструирование новых изделий,технологическая подготовка производства и др.

Наряду с развитием и массовым использованием ЭВМ всё большееприменение получает оборудование с числовым программным управлением(ЧПУ), обрабатывающие центры (ОЦ), промышленные роботы (ПР), котороеследует рассматривать как технологический исполнительный органвычислительной техники. Проводятся работы по созданию новых видов этогооборудования, отличающихся технологическими возможностями, гибкостью,конструктивным исполнением, системами управления.

В настоящее время важным направлением в автоматизации производствомявляется широкое использование таких средств, как системаавтоматизированного проектирования и расчётов (САПР), котораяосуществляет выбор оптимальной структуры построения производственныхсистем, оборудования и сокращения сроков проектирования, производитьавтоматизированную разработку технологических процессов итехнологическую подготовку производства. Технической базой таких системявляется автоматизированное рабочее место (АРМ).

84

Будущему учителю технологии и предпринимательства, обучающемуся поспециальности 050502 –Технология и предпринимательства испециализирующемуся в области «Техника и техническое творчество»,необходимо знать:

1. Основные автоматизированные отрасли промышленности.2. Основные типы технологического оборудования.3. Объекты автоматического регулирования.4. Основные понятия механизации и автоматизации производственных

процессов.5. Основы теории автоматического управления, а именно:-.понятие об управлении;- основные принципы управления;- объект управления как элемент автоматической системы;- структура автоматической системы и ее составные элементы;- стационарные и нестационарные системы;- непрерывные и дискретные (импульсные) системы;- автоматическое управление и регулирование;- классификацию систем автоматического регулирования;- элементы автоматических систем управления (регулирования)- принципиальные и функциональные схемы автоматических систем

управления- классификацию автоматических систем управления;- статическое и астатическое регулирование-;- автоматическое регулирование и управление технологическими

процессами.6. Основные принципы автоматического управления.7. Регуляторы и системы управления прямого и непрямого действия.8. Элементы автоматических регуляторов.Будущий учитель технологии и предпринимательства должен уметь:1. Разрабатывать простейшие схемы систем автоматического

регулирования отдельных технологических аппаратов.2. Выбирать тип системы автоматического регулирования.3. Анализировать варианты технологических процессов для

проектирования САР.4. Применять условные изображения элементов автоматизации на схемах.5. Использовать знания по основам автоматизации технологических

процессов в своей профессиональной деятельности 1.2. Основные автоматизированные отрасли промышленностиВ период 60-90 г.г. XX столетия в Советском Союзе шла бурная

автоматизация производственных процессов. Основными отраслями, которыетратили огромные средства на автоматизацию, являлись:

-нефтедобывающая промышленность (автоматизация бурения скважин ителемеханизации добычи нефти);

-нефтеперерабатывающая промышленность (автоматизацияпроизводства бензинов, масел, дизельных топлив, парафинов и т.п.);

85

-нефтехимическая промышленность (автоматизация процессовпроизводства бензола, ацетона, фенола, изопропилбензола, полиэтилена,полиизобутилена и т.п.);

-химическая промышленность (автоматизация процессов производствасерной, соляной, азотной, ортофосфорной кислот, производства катализаторови адсорбентов, минеральных удобрений и т.п.);

-микробиологическая промышленность (автоматизация процессовпроизводства аминокислот - лизина, белково-витаминных концентратов,энтобактерина, дендробацилина, левомецитина, ацетона, этилового спирта ит.п.);

-металлургическая промышленность (автоматизация процессовпроизводства проката: балок, швеллеров, тавров, двутавров, листовой стали,труб и т.п.);

- автотранспорт, авиастроение, железнодорожный транспорт;-космос (автоматические спутники, космические станции, ракеты);-производство электроэнергии (автоматизация атомных и

гидроэлектростанций);-пищевая промышленность;-текстильная промышленность;-промышленность строительных материалов (автоматизация процессов

производства цемента).1.3. Основные объекты автоматического регулирования.

Под объектом регулирования понимают те части контура регулирования,в пределах которых протекает регулируемый процесс. К нему относят такжевозмущение, вызывающее отклонение регулируемой величины, ирегулирующий орган, с помощью которого регулятор воздействует на объект.При этом, очевидно, что методика описания процессов и расчета статических идинамических характеристик объекта регулирования не зависит от природыпроцессов. Регулируемая величина служит прямым или косвенным показателемуровня содержащейся в объекте регулирования энергии и выбирается взависимости от реальных возможностей наилучшего определенияпротекающего в объекте регулирования процесса при наиболее простыхсредствах ее измерения. Объект регулирования характеризуется, кроме того,нагрузкой, определяющей количество преобразуемой в нем энергии илипротекающего через него вещества, которые могут расходоватьсяпотребителем, передаваться следующему объекту (в сложных системах) илирассеиваться в окружающее пространство.

В процессе регулирования объект подвергается воздействиям со стороныпотребителя и со стороны регулятора. Первое воздействие являетсявозмущающим, второе — регулирующим. Возмущение большей частьюявляется следствием изменения нагрузки. Объекты регулирования, дажехарактеризуемые с физической точки зрения одной и той же регулируемойвеличиной, могут отличаться как по количеству содержащейся в них энергии(вещества), так и по виду распределения этой энергии в объекте. И то и другое

86

оказывает влияние на основные характеристики объекта: статическую,динамическую и характеристику возмущения.

Объекты регулирования могут быть однопараметровыми (с однойрегулируемой величиной) и многопараметровыми (с несколькимирегулируемыми величинами).

Объекты с последовательным распределением аккумулирующих энергиюэлементов можно отнести к простым, а объекты, содержащие также ипараллельные аккумулирующие элементы, к сложным.

Объекты регулирования, кроме того, можно подразделить на объекты ссо- средоточенными и распределенными параметрами.

В первых регулируемая величина будет функцией только регулирующегои возмущающего воздействия и времени, во вторых она является такжефункцией и дополнительных параметров, например, протяженности объекта» Взависимости от числа элементов, составляющих объект регулирования испособных аккумулировать энергию (накапливать вещество), можно различатьпо порядку старшей производной дифференциального уравнения: линейныеобъекты первого, второго и более высокого порядка.

Объекты регулирования с распределенными параметрами описываютсядифференциальными уравнениями в частных производных. Например, для печи(теплоемкость и тепловое сопротивление равномерно распределены во всем ееобъеме), описываемой в действительности уравнением бесконечно большогопорядка, можно получить приближенное уравнение в частных производных,если предположить, что протяженность среды совпадает по направлению сраспространением в ней тепловой энергии. То же допущение может бытьприменено и при описании процессов, происходящих в длинныхгидравлических или газовых трубопроводах, а также в электрических кабелях илиниях.

Полное решение возможно с учетом граничных условий.Для облегчения решения сложные объекты регулирования нередко

описывают приближенными дифференциальными уравнениями сзапаздыванием исходя из подобия действительной временной характеристикирассматриваемого объекта с распределенными параметрами и кривой первого, аиногда и второго, порядка, сдвинутой по отношению начала координат навеличину запаздывания ε.

Тепловые объекты регулирования. Тепловые объекты (например, паровыекотлы, бойлеры, подогреватели, печи, испарители, сушилки, холодильники идр.) могут быть с сосредоточенными и распределенными параметрами,одноемкостными и многоемкостными, что зависит от числа различных сред,последовательно участвующих в теплообмене, а также однопараметровыми имногопараметровыми; последнее определяется числом физических величин,служащих регулируемыми параметрами в оптимальной схеме управленияэтими объектами.

На рис. 1.1 представлена схема теплового объекта регулирования,представленного в виде емкости, заполненной жидкостью, в которойрасположен нагревательный элемент для нагрева жидкости.

87

Химические и термохимические объект регулирования. К химическимобъектам регулирования относятся участки производственных установок,аппаратов или оборудования, в которых происходит та или иная регулируемаяхимическая реакция. Многие из этих реакций одновременно связаны степловым процессом, который требует также регулирования, в этом случаеобъект является термохимическим.

В ряде таких объектов преобразование одного из видов энергии,достигаемое с помощью автоматического регулирования, однозначноопределяет преобразование и другого вида энергии, что позволяет упроститьсхему регулирования.

При регулировании кислотности и щелочности растворов регулируемойвеличиной служит водородный показатель рН.

Водотрубный паровой котел. Данный объект регулирования,представляющий собой сочетание ряда элементов, и может быть отнесен ктрехпараметровым объектам (рис. 1.2).

Рис. 1.1. Схема теплового объекта регулирования:V – объем резервуара; Q - температура;

R – сопротивление;mвх – регулирующее воздействие.

Рис. 1.2. Схема водотрубного парового котла.А – подача воды; Б – выход пара; В – подача горючего:1 - экономайзер; 2 – перегреватель; 3 – верхний барабан;4 - кипятильные трубы; 5 – обмуровка.

88

Регулирование температуры пара в большинстве котлов данного типаобразует самостоятельный контур, регулирования, который можетрассматриваться независимо от остальной части котла. Давление пара иуровень воды в барабане связанные. Ввиду относительно малой постояннойвремени топки ее влиянием на процесс регулирования можно пренебречь.

Пароперегреватель котла можно рассматривать как самостоятельныйобъект регулирования температуры, так как он обычно состоит из двух частей:радиационной и конвекционной, которые при правильном соотношении почтиисключают зависимость температуры пара на выходе перегревателя отнагрузки (т. е. от расхода топлива).

Котлы с принудительной циркуляцией (прямоточные, Ламонта и др.)вследствие небольшой их аккумулирующей способности более сложны какобъекты регулирования. Они чувствительны к изменению нагрузки и требуютстрого синхронной подачи горючего и питательной воды. Основную часть этихкотлов составляют последовательно включенные экономайзер, испаритель иперегреватель, выполненные в виде змеевиков той или иной формы. При этомдля экономайзера входной и выходной величинами будут температуры воды,для испарителя входной — температура воды, а выходной — паросодержание(в пароводяной эмульсии) и для перегревателя как на входной, так на выходной— температура пара.

Промышленные печи как нагревательные, так и плавильные (рис. 1.3)относятся к двухпараметровым объектам регулирования. Основнымрегулируемым параметром служит температура газов в печи, авспомогательным - давление.И хотя обе эти величины являются связанными (по характеристическомууравнению газа), их регулирование ввиду значительной инерции печи можетосуществляться раздельно.

Рис. 1.3. Схема сталеплавильной печи1 – газ; 2 – воздух; 3 – объем печи; 4-6 – регулирующиевоздействия соответственно по газу, разрежению, воздуху.

89

Химические объекты регулирования. К химическим объектамрегулирования относятся участки производственных установок, аппаратов илиоборудования, в которых происходит та или иная регулируемая химическаяреакция.

Многие из этих реакций одновременно связаны с тепловым процессом,который требует также регулирования, в этом случае объект являетсятермохимическим. В ряде таких объектов преобразование одного из видовэнергии, достигаемое с помощью автоматического регулирования, однозначноопределяет преобразование и другого вида энергии, что позволяет упроститьсхему регулирования.

При регулировании кислотности и щелочности растворов регулируемойвеличиной служит водородный показатель рН, который зависит отконцентрации ионов водорода в растворе.

Климатические установки — это сложные многопараметровые объекты,которые вследствие последовательного, расположения при решении задачирегулирования следует рассматривать поэлементно.Так, объект, приведенный на рис. 1.4, можно разделить на два простых: контуррегулирования влажности и контур регулирования температуры.

.Увлажненный до насыщения воздух сначала подогревается с помощьюпервого подогревателя до температуры, соответствующей заданнойотносительной его влажности. Избыток сконденсированной при этом влагиудаляется. Окончательный подогрев воздуха производится во второмподогревателе.

В дальнейшем с помощью рН - электродов водородный показательпреобразуется в электродвижущую силу. Поскольку для обоих указанных вышетипов объектов регулируемые параметры зависят от изменения давления итемпературы, появляется необходимость усложнения объектов за счетдополнительных контуров регулирования давления и температуры. При малойзависимости химических параметров объекта от давления и температурыкоррекцию по этим величинам проще вводить в аппаратурную частьрегулирующих устройств, упрощая этим объект регулирования.

Рис. 1.4. Схема климатической установки1- помещение, 2 – вентилятор, 3 – подогреватель,

4 - увлажнтель, 5 – подогреватель,I и II – регулятор температуры

90

Часто регулирование химических объектов осуществляется с помощьюкосвенных методов, при этом за регулируемые величины принимаютвспомогательные параметры. К таким процессам можно отнести некоторыереакции горения, а также процессы в аппаратах кристаллизации, абсорбции идр. Регулируемыми параметрами для первых является обычно температура, адля остальных - наиболее часто давление.

В качестве сложных химических объектов регулирования рассмотримабсорбционные колонны, служащие, например, для промышленного полученияразличных химических продуктов (серной, азотной и других кислот}. Принципработы этих аппаратов базируется на диффузионном процессе поглощения тогоили иного газа (SO2, NH3, CO2, СО, СЬ, СгНб, На и др>.) жидкостью (вода,известковое молоко и т. д.). Движущей силой диффундирования молекул газачерез поверхностный слой газ - жидкость служит разность концентрацийрастворенных молекул в газовой и жидкой фазах.

Для достижения оптимального регулирования абсорбер следуетрассматривать как несколько отдельных объектов, которые при достаточномразличии их постоянных времени можно считать независимыми друг от друга.

Отдельные объекты образуются, например, участками трубопроводов газаи жидкости между местами измерения их расходов и расположениемрегулирующих органов (рис. 1.5).

Вспомогательные контуры могут иметь место при предварительномрегулировании концентрации подаваемой жидкости и ее уровня в аппарате. Внекоторых случаях для повышения качества регулирования концентрациирекомендуется применять дополнительное регулирование перепада давлений уподающих насосов или на регулирующих органах, а также давленияэксгаустера и температуры охладителя, особенно при реакциях с значительнымвыделением тепла.

Рис. 1.5. Схема регулирования абсорбционной колонныG, - подача газа; G – подача жидкости;

Gn – выход продукта; I – регулятор уровня и соотношения;2 – регулятор температуры; 3 – регулятор нагрузки

91

Для абсорберов промышленного типа в зависимости от процесса иконструкции аппаратов коэффициенты абсорбции отличаются более чем в 100раз. Постоянные времени абсорберов также изменяются в больших пределах(от нескольких минут до сотен минут).

К сложным термохимическим объектам можно отнести дистилляционнуюколонну непрерывного действия (рис. 1.6), применяющиеся в любомнефтеперегонном производстве такой объект можно рассматривать состоящимиз нескольких отдельных объектов, соответственно следующимвспомогательным контурам регулирования: температуры испарителя, уровняжидкости, температуры головки колонны.

Основные объекты регулирования в нефтепереработке. Современныетехнологические установки по переработке нефти состоят из большогоколичества разных видов аппаратов.

Так, например, регулирование температуры нефти на выходе из трубчатойпечи, являющейся основным параметром работы всей установки, производитсяпутем изменения подачи топлива в печь; регулирование температуры верхаректификационных колонн, в которые поступают или непосредственнонагретая в печи нефть, или же ее пары, производится другим регуляторомпутем изменения подачи холодного орошения, не связанным с регуляторомпечи; регулирование температуры в последующей колонне (если таковаяимеется) производится уже третьим регулятором и т. д.

Централизованное расположение приборов, по которым ведется контрольпроцесса, позволяет оператору вносить вручную необходимые коррективы вработу отдельных регуляторов при нарушениях режимов работы аппаратов.

Рис. 1.6. Схема регулирования дистилляционной колоннойGi – подача первичного продукта; GII и GIII – выходы фракций;

1 – регулятор подогрева; 2 – регулятор температуры;3 – регулятор уровня; 4 – охладитель.

92

Комплексная автоматизация установок, т.е. такая, когда необходимыекоррективы в работу регуляторов вносятся автоматически от другихрегуляторов, является задачей недалекого будущего.

При комплексной автоматизации сложные процессы, большинствопараметров, которых находится в тесной взаимной зависимости, будутпротекать без отклонений от заданного режима и при регулировании будетосуществляться связь в работе разных регуляторов.

Наиболее распространенными объектами регулирования в нефтезаводскойпрактике являются газосепаратор (РИС. 1.7.), ректификационная колонна.

Газосепаратор (рис. 1.7, а) - обычно вертикальный аппарат, в которыйпоступает смесь газа и жидкого нефтепродукта. Газ в газосепаратореотделяется от жидкости и выходит через верхний штуцер. Жидкость черезнижний штуцер отводится в приемный резервуар. Необходимым условиемнормальной работы газосепаратора является поддержание в нем постоянногоуровня жидкости и постоянного давления.

При регулировании уровня газосепаратор рассматривается как объект содной емкостью, величина которой определяется количеством находящейся внем жидкости, коэффициент емкости определяется его размерами и пропускнойспособностью.

При регулировании давления газосепаратор рассматривается как объекттакже с одной емкостью, величина которой уже определяется объемом газовогопространства над жидкостью.

Нагрузкой работающего газосепаратора является то количество жидкостии газа, которое проходит через него в единицу времени.

Газосепаратор является довольно сложным объектом. Надо учитывать, чторабота регулятора уровня будет оказывать влияние на работу регуляторадавления и наоборот.

Ректификационная колонна (рис. 1.7,б) - вертикальный цилиндрическийаппарат, внутри которого размещены специальные тарелки с колпачками,

Рис. 1.7. Объекты регулированияа – газосепаратор; б – ректификационная колонна;

в - теплообменник.

93

задерживающие жидкость и пропускающие пары. Подогретая жидкость илисмесь жидкости и паров поступает в нижнюю часть колонны в испарительнуючасть.

Здесь благодаря увеличению объема происходят бурное испарение иразделение паров и жидкости. Пары поднимаются вверх, а неиспарившаясяжидкость или остаток опускается в нижнюю часть колонны. Пары, поднимаясьвверх к выходному штуцеру, проходят ряд тарелок и частично конденсируются.Через верхний штуцер выходят пары легких нефтепродуктов, а жидкость старелок постепенно опускается и также вливается в нижнюю часть колонны.

В простой колонне регулируют два параметра: уровень жидкости в нижнейчасти и температуру верхней части. Иногда в колоннах уровень регулируют вдвух или более секциях на различной высоте, а также дополнительнорегулируют в них давление.

При регулировании уровня колонну рассматривают как объект с однойемкостью, величина которой определяется объемом нижней части.

Температуру верха колонны регулируют путем подачи холодногоорошения. И в этом случае верхнюю часть колонны с горячими парамирассматривают как объект с одной емкостью. Регулирование температурыверха колонны часто усложняется наличием значительного запаздывания.

Нагрузкой ректификационной колонны при регулировании уровняявляется количество жидкости, уходящей через нижний штуцер колонны вединицу времени. При регулировании температуры верха нагрузкой являетсяколичество тепла, уносимое парами

Ректификационная колонна является весьма важным объектов.Поддержанием температуры верха колонны и уровня в нижней частиопределяют состав выходящих паров, а следовательно, и качество получаемогопродукта, например бензина. Вопросам автоматизации работы колонн обычноуделяют большое внимание.

Теплообменник (рис.1.7,в) служит для передачи; тепла от одногонефтепродукта другому. Теплообменник это двухъемкостный объект. Однойтепловой емкостью является количество тепла содержащееся в теплоносителе,другой - количество тепла, содержащееся в подогреваемой жидкости. Обеемкости разделены между собой стенками трубок теплообменника.

Нагрузкой теплообменника является количество тепла, уносимоеподогретой жидкостью.

В практике автоматизация теплообменников ограничивается обычнорегулированием потоков жидкостей для установления их постоянства, чемобеспечивается и постоянство теплового режима.

Трубчатая печь. На рис. 1.8 показана схема простейшей трубчатой печидля подогрева нефти. В ней нефть (или какой-либо нефтепродукт) проходитчерез последовательно соединенные трубы и нагревается за счет выделениятепла при сгорании топлива в топке печи. Печь является двухъемкостнымобъектом.

94

Нагрузка печи определяется количеством тепла, требу Одной емкостьюявляется тепло, образуемое при сгорании топлива, которое содержится втопочных газах и в кладке печи, другой - тепло, содержащееся в нефти,протекающей по трубам печи. Современные трубчатые печи являютсясложными агрегатами большой мощности. Кроме регулирования температурына выходе, обычно печь оснащают еще регулятором расхода подогреваемойнефти и регулятором давления топлива.

Кипятильник (рис. 1.9) служит для отгона легких фракций из жидкогопродукта, поступающего в кипятильник из нижней части ректификационнойколонны легкого продукта.

Внутри кипятильника расположен змеевик или другое устройство, покоторому пропускается водяной пар, а иногда какая-либо горячая жидкость.

Поступающая из колонны жидкость подогревается, и из нее выделяютсяпары легких продуктов, которые снова возвращаются в колонну. Остатокжидкости, не содержащий легких фракций, удаляется из кипятильника вприемный резервуар как готовый продукт.

Необходимым условием правильной работы кипятильника являетсяподдержание постоянной температуры выходящих паров и постоянного уровня

Рис. 1.9. Объект регулирования – кипятильник1 – кипятильник; 2 – вход продукта; 3 – выход продукта;

4 – вход греющего пара; 5 – выход конденсата; 6 – выход паров;7 – колонна.

95

жидкости. При регулировании температуры кипятильник рассматривают какдвухъемкостный объект. Одну емкость составляет тепло, содержащееся вводяном паре, проходящем через подогреватель, другую – тепло, содержащеесяв подогреваемой жидкости и парах нефтепродукта.

Нагрузка кипятильника определяется количеством проходящего через негопродукта из низа колонны.

Очень часто в нефтезаводской практике требуется поддерживатьпостоянный расход жидкости, протекающей по трубопроводу, а такжеподдерживать постоянное давление в каком-либо участке трубопровода. В этихслучаях объектом регулирования является сам трубопровод.

При регулировании расхода весь объект состоит из сравнительнонебольшого участка трубы между диафрагмой и регулирующим органом.Нагрузкой его является количество жидкости, протекающей в единицувремени.

В случае регулирования давления объектом является расположенный дорегулирующего органа участок трубопровода, который иногда может быть иочень большим. Нагрузкой объекта в этом случае является также количествовещества, протекающего по трубопроводу.

В обоих случаях объекты регулирования, состоящие из участкатрубопровода, имеют одну емкость. Емкость трубопровода называютрассредоточенной в силу малой величины диаметра по сравнению с его длиной.

1.4. Механизация и автоматизация производственных процессовВ результате автоматизации производственных процессов достигаются

высокая производительность труда, объективность и надежность процесса,значительное облегчение труда людей, ускорение работ и снижение ихсебестоимости, повышение культуры труда, повышение и стабильностькачества продукции.

Вопрос об автоматизации необходимо рассматривать во взаимосвязи стехнологическим оборудованием и технологическим процессом.Необходимое условие целесообразности и возможности автоматизации -полная механизация всех процессов и операций.

Каждый процесс состоит из операции, выполняющихся в определеннойпоследовательности или определенном сочетании.

Процесс (операция) может быть ручным, механизированным иавтоматизированным.

Механизированным называется процесс, в котором ручной труд человеказаменяется механизмами, получающими энергию от специального источника.

Автоматизированным называется процесс, в котором ручное управлениемеханизмами и машинами (процессом, операцией) заменено специальнымиустройствами, обеспечивающими заданную производительность и качествопродукта. Таким образом, автоматизация является способом управлениямеханизированным процессом.

96

Механизация и автоматизация должны применяться в случаеэкономической целесообразности или необходимости освобождения человекаот тяжелого или вредного труда.

Механизация и автоматизация могут быть частичной и комплексной.Частичной механизацией называется такая, при которой механизированы

только отдельные основные операции или процессы. Такой механизацией неможет быть достигнуто координальное снижение трудоемкости процесса, таккак не обеспечивается его непрерывность.

Комплексной механизацией называется такая, при которой основные ивспомогательные операции или процессы механизированы при помощимеханизмов, машин и оборудования, взаимно увязанных попроизводительности и обеспечивающих заданный темп всего процесса инаивысшие возможные при данных условиях и уровне развития техникитехнико-экономические показатели процесса или, иными словами,максимальную производительность труда при минимальной стоимости работ.Комплексная механизация всех звеньев производственного процесса создаеттехнические основы для его протекания без вмешательства человека, т.е. дляавтоматизации процесса.

Следовательно, автоматизация является высшей формой механизации иприменение ее наиболее целесообразно только при наличии комплексномеханизированного производства.

Частичной автоматизацией называется такая, при которойавтоматизированы отдельные основные операции или процессы контролярегулирования и управления. Частичная автоматизация является ступенью ккомплексной автоматизации.

При комплексной автоматизации все основные и вспомогательныеоперации или процессы управления автоматизированы так, что заданнаяпроизводительность и качество выполняемых работ или продукции получаютсябез вмешательства человека, за которым остаются только функции наблюденияза работой специальных устройств.

Существующие разновидности автоматических машин, систем и устройствможно разделить на следующие.

1. Циклические автоматические машины и системы машин,осуществляющие выполнение жестко заданной программы производственногоцикла без контроля в процессе ее выполнения.

В основу автоматических машин и устройств этого вида положена жесткаяпрограмма необходимой последовательности, характера и продолжительностиотдельных операций без применения автоматического контроля за ходом этихопераций или качеством работы и продукции. Эта программа обычно задаетсяи осуществляется при помощи простейших средств - кулачковых устройств имеханических связей.

2. Рефлекторные автоматические машины и системы машин,осуществляющие управление производственным процессом в соответствии сзаданной постоянной программой, путем выявления отклонений от заданнойпрограммы.

97

При этом виде автоматических машин и систем программноерегулирование производственного процесса выполняется при непрерывном илипериодическом автоматическом контроле за состоянием процесса иотклонениями его от заданной программы. В зависимости от знака и величиныотклонения производятся воздействия либо на характеристики машины, либона энергетические потоки. Это наиболее распространенный вид автоматизации,который может быть применен в большинстве производственных процессов.

Особенностью этих систем является использование специальных приборови устройств для получения информации о ходе процесса, задания программы,переработки получаемой информации и сравнения ее с заданной программой ивыработки управляющих воздействий, а также использование устройств дляуправления энергетическими потоками. Задаваемая программа может бытьнеизменной, изменяемой во времени полностью либо частично.

3. Математические вычислительные машины и компьютерныеустройства, используемые тогда, когда заданы конечные (результативные)параметры производственного процесса и в зависимости от совокупностиусловий автоматически и изыскивается и производится необходимоерегулирование и управление процессом.

Это высшая ступень автоматизации процессор. Указанные машины иустройства применяются для вычисления личным по табличным даннымнеобходимой программы работы рефлекторных автоматических устройств,определения по результатам анализа исходных продуктов или условий работытехнологических агрегатов, настроек автоматических устройств управления ирегулирования в целях получения заданного качества продукта или достижениянужного хода процесса. Кроме этого, вычислительные машины и устройствамогут применяться для определения оптимальных условий автоматическогоуправления производственным процессом.

Автоматические устройства данного вида отличаются тем, что программаработы их определяется вычислительными машинами или устройствами наосновании заданных им конечных параметров (качества продукта,оптимальных условий ведения процессов и т. п.). Это особенно важно длябыстродействующих или сложных технологических процессов, когдасоставление программы при переменных исходных данных или переменныхусловиях работы может занять у человека очень много времени.

Все рассмотренные виды автоматизации и основные автоматическиеустройства, а также технологические процессы для которых эти устройствапредназначены, нуждаются в большом количестве элементов автоматики,регулирующих устройств и контрольно-измерительных приборов.

Автоматический контроль производственных операций итехнологического процесса в целом лежит в основе автоматизации всегопроцесса.

Прежде чем приступать к частичной или комплексной автоматизациипроизводства, нужно иметь все необходимые контрольно-измерительныеприборы, обеспечивающие надежный и непрерывный контроль процессапроизводства.

98

Исключительное значение имеет надежность средств контроля, элементовавтоматики и автоматических устройств при комплексной автоматизации.Недопустимо, когда из-за одного ненадежного звена может нарушиться работавсей автоматической системы.

Важнейшая особенность современных систем комплексной автоматизации- широкое применение телемеханических устройств, служащих дляпреобразования и передачи сигналов контроля, управления и регулирования нарасстояние. Органическое соединение систем автоматизации стелемеханизацией создает телеавтоматические системы, в которых отдельныеавтоматизируемые агрегаты, установки и объекты соединяются друг с другомтелемеханическими связями и образуют единые комплексноавтоматизированные системы.

Телеавтоматизация значительно расширяет возможности автоматизациии является более высокой и эффективной ее фазой.

Особенно большое значение телеавтоматизация имеет при управлениирассредоточенными объектами, расположенными на большой территории -на нефтяных и газовых промыслах, нефтепроводах, газопроводах и т.п.

1.5. Вопросы для самопроверки знаний1. Перечислите основные отрасли промышленности, в которых велись и

ведутся работы по автоматизации производства.2. Назовите основное технологическое оборудование, подлежащее

автоматизации.3. Чем отличается холодильный аппарат от теплообменника?4. Что называется частичной механизацией?5. Что называется комплексной механизацией?6. Что называется частичной автоматизацией?7. Что называется комплексной автоматизацией?8. Что понимают под объектом регулирования?9. Какой процесс называется механизированным?10. Дайте классификацию автоматическим машинам, системам и


ректификационную колонну?На первой странице лекции приводится план лекцииНа следующих страницах приводится материал лекций в виде плакатов,который пронумерован в правом верхнем углу плаката двумя цифрами: перваяцифра указывает на порядковый номер лекции, вторая - на номер плаката вданной лекции. Преподаватель рассказывает материал, опираясь на плакаты.Студенты внимательно работают с опорными лекциями.На последней странице лекционного материала приводятся вопросы длясамопроверки знаний по данной лекции и отведено место для записи вопросовсамостоятельной работы студентов.

99

По завершению изучения темы, преподаватель проводит экспресс опросстудентов по вопросам, указанным для самопроверки знаний. Каждомустуденту предлагается в письменном виде один вопрос, который заранеепреподаватель готовит для конкретного студента на листе бумаги. Студентдолжен в течение 5-7 минут ответить на поставленный преподавателем вопрос.Оценка по ответу заносится в личный журнал преподавателя. Таким образом, втечение всего года изучения курса преподаватель будет иметь конкретнуюинформацию о качестве усвоения теоретического материала курса, чтопозволит ему в процессе итогового контроля знаний (экзамена) болееобъективно оценить качество знаний студентов.

Методические рекомендации по проведениюлабораторных работ

Лабораторная работа — вид самостоятельной практической иисследовательской работы студентов, с целью углубления и закреплениятеоретических знаний, развития навыков самостоятельногоэкспериментирования.Учебно-методические материалы лабораторных работ по курсу "Основыавтоматизации технологических процессов" включают методические указанияпо подготовке и проведению лабораторных занятий в печатном и электронномвиде, содержащие:

а) план проведения занятий с указанием последовательностирассматриваемых тем занятий, объема часов, отводимых для освоенияматериалов по каждой теме;

б) лабораторный практикум, позволяющий студенту ознакомиться ссущностью вопросов, изучаемых на лабораторном занятии, со ссылками надополнительные учебно-методические материалы, которые позволяют изучитьболее глубоко рассматриваемые вопросы:

Глухов В.С. Основы автоматизации технологических процессов:Лабораторный практикум. – Армавир: АГПУ, 2008. – 40 с.

в) электронные учебно-методические пособия:1. Глухов В.С., Дикой А.А., Дикая И.В. Основы автоматизации



3. Глухов В.С., Дикой А.А., Дикая И.В. Основы автоматизациитехнологическими процессами: Электронный гипертекстовый лабораторныйпрактикум – Армавир: АГПУ.- 320 Кб.Студент может также пользоваться другой учебной и методическойлитературой.

Преподаватель, проводящий лабораторные работы, должен обеспечитькаждого студента методическими пособиями по проведению лабораторных

100

работ и объяснить ему, что студент должен дома подготовить форму отчёта написчей бумаге формата А4, самостоятельно изучить теоретический материал кпредстоящей лабораторной работе, законспектировать основные теоретическиеположения и ознакомиться с порядком и сущностью выполнения работы итребованиями написания отчёта о выполненных исследованиях.

На лабораторном занятии: - преподаватель знакомит студентов с порядком выполнения очередной

лабораторной работы; - преподаватель объясняет основные теоретические вопросы

исследуемой темы, отвечает на вопросы студентов которые возникли у них присамостоятельном изучении теоретического материала ;

- преподаватель проводит опрос каждого студента по теоретическомуматериалу;

- тем студентам, которые положительно отчитались по теоретическомуматериалу, преподаватель разрешает приступить к практической частивыполнения лабораторной работы;

- студент, выполнивший во время планируемого занятия работу,оформляет и сдаёт отчёт о проделанной работе;

- преподаватель на этом же занятии проверяет отчет и проводит зачётили на зачет выполнения лабораторной работы;

- студент, получивший зачёт, допускается к выполнению следующейлабораторной работе;

.- студент, не сдавший теоретическую часть работы, выполнениюпрактической части не допускается и обязан на консультации сдатьзадолженность перед следующей работой;

- студент, не выполнивший практическую часть работы, продолжает еёвыполнение на следующем занятии.

Студенты, своевременно выполнившие все лабораторные работы , напоследнем лабораторном занятии получают зачёт.

4.3. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЕ СТУДЕНТОВ

Ведущему преподавателю необходимо составить план использованияотведенного рабочей программой времени на самостоятельную работустудентов, где следует указать тематику, формы и сроки отчетности овыполнении.

Самостоятельная работа студентов, предусмотренная учебным планом вобъеме не менее 50–70% общего количества часов, должна соответствоватьболее глубокому усвоению изучаемого курса, формировать навыкиисследовательской работы и ориентировать студентов на умение применятьтеоретические знания на практике , но и способствовать развитию устудентов творческих навыков, инициативы, умению организовать своевремя.

При выполнении плана самостоятельной работы студенту необходимопрочитать теоретический материал не только в учебниках и учебных пособиях,

101

указанных в библиографических списках, но и познакомиться с публикациямив периодических изданиях.

Студенту необходимо творчески переработать изученныйсамостоятельно материал и представить его для отчета в форме тезисов,опорных материалов, рекомендаций, схем и т.п.

Все виды самостоятельной работы и планируемые на их выполнениезатраты времени в часах исходят из того, что студент достаточно активноработал в аудитории, слушая лекции и изучая материал на лабораторныхзанятиях. По всем недостаточно понятым вопросам он своевременно получилинформацию на консультациях.

В случае пропуска лекций и лабораторных занятий студенту потребуетсясверхнормативное время на освоение пропущенного материала.

Для закрепления материала лекций достаточно, перелистывая конспектили читая его, мысленно восстановить прослушанный материал.

Для подготовки к лабораторным работам нужно рассмотреть контрольныевопросы, при необходимости обратиться к рекомендуемой учебной литературе,записать непонятные моменты в вопросах для уяснения их на предстоящемзанятии.

Подготовка к зачету должна осуществляться на основе лекционногоматериала, материала лабораторных занятий с обязательным обращением косновным учебникам по курсу. Это исключит ошибки в понимании материала,облегчит его осмысление, прокомментирует материал многочисленнымипримерами, которые в лекциях, как правило, не приводятся.

Если материал понятен, то затрачивать время на консультации, про-водимые обычно перед зачетом, совсем необязательно. На консультацию нужноидти лишь с целью уяснения непонятного материала.

Основными видами самостоятельной работы студентов по курсу«Основам автоматизации технологических процессов» является:

- проработка учебного материала (по конспектам лекций учебной инаучной литературе);

- конспектирование первоисточников и другой учебной литературы;- поиск и обзор научных публикаций и электронных источников

информации, подготовка заключения по обзору; - подготовка к лабораторным работам курса; - работа с тестами и вопросами для самопроверки;

- подготовка к зачету; В таблице 1 представлено распределение самостоятельной работы

студентов по видам работы.

Таблица 1. Распределение самостоятельной работы студентов по видамработы.

Вид самостоятельной работы Семестр Кол-во

102

часов

1. Проработка учебного материала (по конспектам лекцийучебной и научной литературе), конспектированиепервоисточников и другой учебной литературы, поиск иобзор научных публикаций и электронных источниковинформации.

6 44

2. Подготовка к лабораторным работам курса 6 63. Работа с тестами и вопросами для самопроверки. 6 144. Подготовка к зачету 6 6Всего 70

Темы и вопросы для самостоятельного изучения студентамитеоретического материала

План организации самостоятельной работы студентов представленв таблице 2.

Таблица 2. План организации самостоятельной работы студентов




Тема 1. Технология производства и ееавтоматизация

История развития автоматики исоздания средств автоматизациитехнологических процессов: принципрегулирования по отклонению (Ползунова –Уатта), принцип регулирования по нагрузке(Понселе), метод регулирования попроизводной (братьев Сименсов). Вкладрусских и советских учёных в развитиеоснов автоматики. Ректификационныеколонны. Трубчатые печи для подогреванефти. Кипятильники. Средстваавтоматического контроля.Телеавтоматизация.

Литература:1. Глухов B.C. Основы автоматизациитехнологических процессов. Учебноепособие. Конспект лекций. - Армавир:типогр. А.А. Симакова, 2008. –С.5-37 .

4часаов Конспектматериалатемы 1

6 сем.

103




Тема 2. Основные понятия в теорииавтоматического управления

Наука о процессах управления и ихобщих закономерностях. Понятие «объектуправления, математическая модельтехнологического процесса. Примерыустройств стационарной и нестационарнойсистем (математический маятник).


4 часов Конспектматериалатемы 2

6 сем.

Тема 3. Системы автоматическогоуправления и регулирования.


Классификация автоматическихсистем управления: по характеру измененияуправляемой величины, (стабилизирующиесистемы, следящие системы, программныесистемы), по способу передачи ипреобразования управляющего воздействия(прерывистые, дискретные, релейного типа),по математическому описанию.

Литература:1. Глухов B.C. Основы автоматизациитехнологических процессов. Учебное пособие.Конспект лекций. - Армавир: типогр. А.А.Симакова, 2008. –С. 59-76.

4часов Конспектматериалатемы 3

6 сем.

104




Тема 3. Системы автоматическогоуправления и регулирования.


Литература:1. Глухов B.C. Основы автоматизациитехнологических процессов. Учебноепособие. Конспект лекций. – Армавир:типогр. А.А. Симакова, 2008. –С.77-97.


6 сем.

Тема 4. Автоматическоерегулирование и управлениетехнологическими процессами

Регулятор и система управленияпрямого и непрямого действия: регуляторпрямого действия, регулятор непрямогодействия.



105




Тема 5. Элементы автоматическихрегуляторов.

Исполнительные механизмы:гидравлические исполнительные механизмы(одно-, двух- и четырехщелевые),поступательного и поворотного движения,пневматический мембранныйисполнительный элемент.

Условные обозначений аппаратуры ивспомогательных устройствавтоматического контроля и регулированияна схемах.



6 сем.

Тема 6. Основные автоматическиерегуляторы

Регуляторы прямого действия:механические регуляторы прямого действия,гидравлические регуляторы прямогодействия, пневматические регуляторыпрямого действия.

Литература:1. Приборостроение и средства

автоматики. Справочник. Под. Редакциейк.т.н. М.Е. Раковского – М.:Машиностроение, 1963. Т.4.-С. 144- 160.


2 сем.

Всего 44

Подготовка к лабораторным работам курса

В процессе подготовки к выполнению лабораторных работ студентуцелесообразно иметь копию описания выполнения очередной лабораторнойработы. Студент должен дома подготовить форму отчёта о выполнениилабораторной работы, выучить и законспектировать теоретический разделлабораторной работы, ознакомиться с порядком выполнения практическойчасти работы и требованиями к написанию отчёта по выполненной работе.Кроме того, студент должен дома (если имеется компьютер) ознакомиться спрограммой выполнения следующих лабораторных работ :

106

1. Изучение технологических объектов автоматического регулирования2. Автоматические регуляторы прямого действия3. Изучение устройства и принципа действия пневматического

мембранного исполнительного элемента4. Изучение условных обозначений аппаратуры и вспомогательных

устройств автоматического контроля и регулирования на схемах5. Изучение принципиальной схемы контроля и регулирования

отопительного котла.

5. ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ОСВОЕНИЯ ПРОГРАММЫДля изучения курса «Основы автоматизации технологических процессов»

будущий учитель технологии и предпринимательства должен знать: высшуюматематику, черчение, теплотехнику, гидравлику, физику, химию, технологиисовременного производства, технологические измерения и приборы,электротехнику, радиотехнику в объеме вуза.В результате освоения программы курса «Основы автоматизациитехнологических процессов» будущий учитель технологии ипредпринимательства:

1. Должен знать:- основные автоматизированные отрасли промышленности;- основные объекты автоматического регулирования;- основные принципы управления;- структуру автоматической системы и её основные элементы;- основные понятия и определения об автоматическом управлении и

регулировании;- классификацию систем автоматического регулирования ;- принципиальные и функциональные схемы автоматических систем;- основные регуляторы систем прямого и непрямого действия;- элементы автоматических регуляторов.2. Иметь представление о современных автоматизированных системах

управления технологическими процессами, построенными с использованиемсовременной вычислительной техники и программного обеспечения.

3. Должен уметь:- составлять элементарные схемы автоматического регулирования

простейшим технологическим оборудованием;- использовать условные обозначения приборов и другой аппаратуры по

ГОСТ 3925-90;- регулировать изменения расхода жидкости через пневматический

мембранный исполнительный элемент;- проводить расчёт скоростной характеристики пневматических клапанов.Знание теоретических и практических основ курса «Основы

автоматизации технологических процессов» необходимо для формирования убудущих учителей технологии фундаментальных и прикладных знаний, приизучении в рамках дисциплин специальности 050502 – Технология ипредпринимательство, таких дисциплин, как «Основы конструирования

107

технологических приборов и машин», «Технология современных производств»,«Теплотехника», «Гидравлика», «Теплотехнические и гидравлическиемашины» и другие технологические дисциплины и дисциплины специализациипо направлениям: «Техника и техническое творчество» и «Автодело исельскохозяйственная техника».

6. ФОРМЫ ТЕКУЩЕГО, ПРОМЕЖУТОЧНОГОИ ИТОГОВОГО КОНТРОЛЯ

По курсу «Технология металлов и материалов предусматриваетсяследующие формы контроля знаний:

- промежуточный контроль;- итоговый контроль.Оценка знаний самостоятельной работы студентов в течение семестра

производится преподавателем по результатам выполнения заданий.Текущий контроль знаний студентов осуществляется с помощьюиндивидуальных заданий по завершению изучения каждой теме. Текущийконтроль проводится в конце лекции за 5-7 мин до её окончания. Текущемуконтролю подвергаются 5-7 студентов.По окончании курса итоговый контроль проводится по тестовым заданиям.

6.1. Промежуточный контроль.Промежуточный контроль знаний студентов осуществляется в процессе

защиты студентами лабораторной работы.

6.2. Итоговый контроль знанийИтоговый контроль (зачёт) проводится по завершению курса лекций по

выборочным тестовым заданиям из всего комплекса заданий..Тестирование представляет собой процедуру, позволяющую объективноустановить уровень подготовки студентов в области теоретических знаний,интеллектуальных умений, практических навыков. Тесты включают в себявопросы, содержащиеся в рабочей программе курса, которые выносятся наконтроль, согласно модели освоения совокупности дидактических единиц.

При составлении вопросов (заданий) для тестирования необходимопридерживаться следующих правил:

5. В задании должна быть ясно выражена только одна мысль.6. Задание представляет собой важную часть пройденной темы.7. Задание по трудности должен быть доступен студенту, а по

содержанию – соответствовать критериям будущей профессиональнойдеятельности.

8. Задание следует располагать в порядке постепенного возрастаниятрудности, что способствует снижению эмоционального стресса.

Для получения максимальной эффективности от тестирования знаний впроцессе изучения дисциплины в рабочей программе использованы два видатестов:

• тест для самоконтроля (для каждой темы),

108

• итоговый тест (для всей дисциплины в целом).Ниже приводятся тестовые задания по отдельным темам и итоговые

тесты (совокупность всех тестов по темам) по курсу "Технология металлови материалов":

ТЕМА 1. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА И ЕЁ АВТОМАТИЗАЦИЯ1. Впервые в мире замкнутую автоматизированную систему

регулировании уровня воды создал:А. Уатт Д.Б. Ползунов И.И..В. Понселе Ж.В.Г. Вышнеградский И.А.2. Принцип регулирования по нагрузке предложил:А. Ляпунов А.М.Б. Братья Сименсы.В. Понселе Ж.В..Г. Жуковский Н.Е..3. Метод регулирования по производной разработали:А. Вознесенский И.Н..Б. Уатт Д.В. Ползунов И.И..Г. Братья Сименсы.4. К тепловым объектам регулирования относится:А. Абсорбционная колонна.Б. Сталеплавильные печи.В. Ёмкости, наполненные жидкостью.Г. Климатические установки..5. К химическим объектам регулирования принадлежат:А. Водный паровой котёл.Б. Дистилляционная колонна.В. Ректификационная колонна.Г. Теплообменник.6. ………………………называется процесс, в котором ручной труд

человека заменяется механизмами, получающими энергию от специальногоисточника.

7. Процесс, в котором ручное управление механизмами и машинами(процессом, операцией) заменено специальными устройствами,обеспечивающими заданную производительность и качество продукта,называется………………………

8. Механизация, при которой механизированы только отдельные основныеоперации или процессы., называется…………………

9. Механизация, при которой основные и вспомогательные операции илипроцессы механизированы при помощи механизмов, машин и оборудования,взаимно увязанных по производительности и обеспечивающих заданный темпвсего процесса и наивысшие возможные при данных условиях и уровне

109

развития техники технико-экономические показатели процесса,называется…………………………..

10. Автоматические машины и системы машин, осуществляющиевыполнение жестко заданной программы производственного цикла безконтроля в процессе ее выполнения, называются………………

11. Автоматические машины и системы машин, осуществляющиеуправление производственным процессом в соответствии с заданнойпостоянной программой, путем выявления отклонений от заданной программы,называются………………………

12. …………………………….вычислительные машины и компьютерныеустройства, используются тогда, когда заданы конечные параметрыпроизводственного процесса и в зависимости от совокупности условийавтоматически и производится необходимое регулирование и управлениепроцессом.

ТЕМА 2. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ В ТЕОРИИАВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

13. К принципу управления не относится элемент:А. Получение информации о задачах управления.Б. Получение информации о результатах управления.В. Выработка решений и исполнения решений.Г. Получение внешней консультации о правильности принятия решений.14. Установите логическую последовательность структурных элементов

схемы автоматической системы управления:

15. Параметры, характеризующие состояние объекта управления,существенные для организации процесса управления называются…………..переменными, или ………………… функциями, или………….сигналами системы.

16. Точки системы, в которых выходные сигналы могут наблюдаться ввиде определенных физических величин, называются…………….. системы.

17. Точки системы, в которых приложены внешние возмущения,называются……………………. системы.

Устройства дляобработки

информации

Исполнительныеустройства

Источник и информациио результатах управления

Объектуправления

Источники информациио задачах управления

А В Б

Д Д

110

18. Внешние возмущения называются ……………….переменными, или…………………….функциями, или …………….. сигналами системы.

19. Система, реакция которой на любой тип возмущения зависит только отинтервала времени между данным моментом времени моментом началадействия возмущения, называется………………….

20. ……………………… системами называются такие автоматическиесистемы, в которых входные сигналы могут действовать непрерывно в течениевсего времени работы системы или только в определенные моменты времени(точнее, в течение коротких интервалов времени).

20. ……………………… системами называются такие автоматическиесистемы, в которых входные сигналы, разделенные промежутками времени, недействуют на систему.

ТЕМА 3. СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯИ РЕГУЛИРОВАНИЯ

21. Совокупность предписаний, ведущих к правильному выполнениютехнологического процесса в каком-либо устройстве, ряде устройств (системе),выполняющих один и тот же технологический процесс, называется………….функционирования устройства (системы).

22. Устройство или совокупность устройств, осуществляющих тот илииной технологический процесс и нуждающихся в специально организованныхкомандах извне для выполнения их алгоритма функционирования,называют………………. объектом.

23. Устройство, при изменении положения или состояния которого,показатели процесса будут изменяться в заданных пределах или в заданномнаправлении, называется……………………. органом.

24. Процесс осуществления воздействий, соответствующих алгоритмууправления, называется……………………

25. Совокупность всех устройств обеспечивающих управление каким-либообъектом, называется …………………. управления.

26. Если функции всех элементов системы управления выполняютсяразличными устройствами без непосредственного участия человека, то системауправления называется ……………………..

27. Сложный процесс управления, осуществляемый человеком или сгруппой людей с помощью различных автоматических устройств,выполняющих отдельные операции, необходимые для управления,

называется……………………. системой.28. Автоматическая система управления, обеспечивающая регулирование

значения какой-либо физической величины, называется…………………29. Автоматическая система, состоящая из регулируемого объекта и

регулятора, называется системой………………………… регулирования.

111

30. Управление, которое ведётся без непосредственного участия человека,а при помощи специальных технических устройств,называется…………………. управлением.

31. Техническое устройство, выполняющее функции управления,называют автоматическим…………………….. устройством.

32. Совокупность управляемого объекта и автоматического управляющегоустройства, взаимодействующих между собой, представляет собойавтоматическую систему……………………………

33. Установите соответствие названия воздействия на систему управления,указанной в правой колонке, её математическому обозначению, указанному влевой колонке таблицы:

Математическое обозначениевоздействия

Название воздействия

1. y (t).2. z (t)3. F (t)4. х (t)

А. Задающее воздействиеБ. Возмущающие

воздействиеВ. Управляющее

воздействиеГ. Регулируемое

34. …………….системой называют физическое устройство илисовокупность взаимодействующих физических устройств, процессы в которыхвполне определены начальными состояниями устройств, взаимосвязями междуними и приложенными к ним внешними воздействиями.

35. Динамическую систему с источниками энергии называют……………..36. Динамическую систему без источника энергии называют……………..37. Система, имеющая только одну управляемую величину,

называется………………………38. Система, имеющая несколько управляемых величии, характеризующих

технологический процесс, причем изменение одной влияет на другие,называется………………………

39. По наличию усилителя к системам автоматического регулирования(САР) относятся системы:

А. Прямого действия.Б. Прерывистого действия.В. Непрерывного действия.Г. Импульсного действия.

40. По характеру воздействия на регулирующий орган к САР относятсясистемы:

А. Непрямого действияБ. Прямого действия

112

В. РелейныеГ. Косвенного действия41. В САР прерывистого (дискретного) действия цепь воздействия через

определенные промежутки времени…………………..42. ………………….называют системы с релейным элементом, у которого

при непрерывном изменении входной величины, выходная меняется скачком.43. В …………………. системах - непрерывное входное воздействие

преобразуется в ряд кратковременных импульсов с периодом чередования,который устанавливается специальным устройством.

44. САР, движение которых описывается линейными дифференциальнымиуравнениями с постоянными (или переменными) коэффициентами,называют………………………

45. В САР……………. измеряют управляемые (регулируемые) величиныобъектов управления и могут преобразовывать, если в этом естьнеобходимость, измеренные величины одной физической природы в другую.

46. В САР элементы………………….. сопоставляют задающеевоздействие x (t) и управляемую величину y (t) . Получаемая на их выходеразность e (t) = x (t) – y (t) подается по цепи воздействия либо непосредственно,либо через усилитель на исполнительный механизм

47. В САР……………. обычно используются для усиления задающеговоздействия x (t) или разности e (t), когда мощность этих сигналовнедостаточна для нормальной работы регулятора.

48. В САР……………….. механизмы предназначены для требуемогоизменения управляемых величин или поддержания их в заданных пределах.

49. В САР……………………. элементы предназначаются для улучшениярегулировочных свойств системы в целом или отдельных ее частей.

50. На……………………… схеме все элементы, входящие вавтоматическую систему, изображаются в виде условных (утвержденныхГОСТами) графических обозначений.

52. ………………………схемы отражают определенные процессы,протекающие в отдельных функциональных частях системы или в ее цепях.

53. Установите соответствие типа системы управления, указанного вправой колонке, характеру изменения управляемой величины, указанной влевой колонке таблицы:



1. Системы предназначаются дляизменения управляемой величины поопределенному предписанию,которОЕ составляется заранее наосновании требованийтехнологического процесса

2. У систем заданное значениеуправляемой величины может

А. стабилизирующие системы

Б. программные системы

В. следящие системы

Г. системы по значениюустановившейся ошибки

113



изменяться в широких пределах попроизвольному закону,обусловливаемому каким-либовнешним явлением, на ход котороговлиять не представляетсявозможным, но учитывать его нужно.

3. Расхождению междузаданным и текущим значениямиуправляемой величины,автоматические системы разделяютна статические и астатические.

4. Системы поддерживаюттребуемое значение управляемойвеличины с заданной точностью.

ТЕМА 4. АВТОМАТИЧЕСКОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ И УПРАВЛЕНИЕТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ

54. К принципам автоматического управления не относится:А. Принцип по отклонениюБ. Принцип по возмущениюВ. Принцип адаптацииГ. Принцип универсальности

55. Регулирующий орган, получающий воздействие непосредственно отчувствительного элемента и, который приводится им в действие, называютрегулятором …………….действия.

ТЕМА 5. ЭЛЕМЕНТЫ АВТОМАТИЧЕСКИХ РЕГУЛЯТРОВ56. Элементы, вырабатывающие на основании измерения значений

регулируемых величин первичный сигнал регулирования,называются………………….

57. Элементы, предназначенные только для преобразования измененийодной физической величины в изменения другой физической величины,называются……………………

58. Элементы, служащие для усиления по уровню или мощностипоступающих на их вход сигналов, называются……………………………

58. Элементы, вырабатывающие вводимые в регулятор вспомогательныесигналы, необходимые для придания регулятору требуемых динамических(иногда и статических) характеристик, называются………………….

59. ………………………..элементы служат для непосредственногоизмерения текущих значений регулируемых величин.

114

60. ……………………элементы предназначены для задания требуемыхзначений регулирующих величин.

61. ……………………..элементы (сравнения) вырабатывают сигнал,пропорциональный требуемому закону регулирования.

62. …………………преобразуют сигнал, снимаемый с суммирующихэлементов, в первичный сигнал регулирования.

63. Измерительные устройства с сопротивлениями используются дляизмерения …………………..величин.

64. Мостиковые измерительные устройства, применяемые в качественеуравновешенных схем, состоят обычно из …………………

65. Биметаллические и дилатометрические измерительные устройстваоснованы на сравнении теплового ……………..различных тел.

66. Установите соответствие схемы измерительного устройства,указанного в правой колонке, названию устройству, указанного в левой колонкетаблицы:

Названиеизмерительного устройства

Схемы измерительного устройства

1. Манометрическиеизмерительные устройства

2. Биметаллические идилатометрическиеизмерительные устройства

3. Дилатометрическиеизмерительные устройства

4.Пьезоэлектрическиеизмерительные устройства

А. Б.

В Г

115

67. Установите соответствие условных обозначений приборов, указанных вправой колонке, их названиям, указанным в левой колонке таблицы:

Элемент схемы Условные обозначения

1. Прибор измерительный ирегулирующий(сигнализирующий

2. Прибор регулирующий(сигнализирующий)

3. Прибор измерительный



А.

Б.

В.

Г.

Д.

Documents

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮagpu.net/fakult/TEHFAK/Kaf_teh_i_OPD/uch_deyat_kaf/osn...5. Примерная тематика лабораторных