Учебнометодический комплекс дисциплины преподавателя по дисциплине Средства электроавтоматики (код и наименование дисциплины) для студентов специальности
 Скачать 1.67 Mb.
|
|
Министерство образования и науки Республики Казахстан Карагандинский государственный технический университет Утверждаю Первый проректор ____________ А. Исагулов "____" _________ 2007 г. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДИСЦИПЛИНЫ ПРЕПОДАВАТЕЛЯ по дисциплине _____Средства электроавтоматики__ (код и наименование дисциплины) для студентов специальности 050712 – Машиностроение _ (шифр и наименование специальности) Факультет ______Электромеханический Кафедра Автоматизации производственных процессов 2007 Предисловие Учебно-методический комплекс дисциплины преподавателя разработан: старшим преподавателем Эм Г.А. (ученая степень, ученое звание Ф. И. О.) Обсужден на заседании кафедры Автоматизации производственных процессов (наименование кафедры) Протокол № _______ от «____»______________2007 г. Зав. кафедрой ____________ Брейдо И.В. «____»____________2007 г. (подпись) Одобрен методическим бюро факультета Электромеханического (наименование факультета) Протокол № ________ от «_____»_____________2007 г. Председатель ___________ Умбеталин Т.С. «____»____________ 2007 г. (подпись) Согласован с кафедрой _____Горные машины и оборудование__________ (наименование кафедры) Зав. кафедрой _____________ Климов Ю.И. «____»____________2007 г. (подпись) Рассмотрен УМС КарГТУ Протокол № ________ от «_____»_____________2007 г. 1 Рабочая учебная программа 1.1 Сведения о преподавателе и контактная информация Эм Геннадий Аркадиевич, старший преподаватель . (фамилия, имя, отчество преподавателя, ученая степень, ученое звание, должность) Кафедра Автоматизации производственных процессов находится в главном корпусе КарГТУ (адрес), аудитория 131, контактный телефон 56-51- 84 ( кафедра АПП), e-mail: egaapp@kstu.kz. 1.2 Трудоемкость дисциплины С ем ест р К ол ич ест во кр ед ит ов Вид занятий Количест во часов СРС Общее количество часов Форма контроля количество контактных часов количест во часов СРСП всего часов лекции практиче ские занятия лаборато рные занятия 7 3 30 – 15 45 90 45 135 Экзамен 1.3 Характеристика дисциплины Дисциплина «Средства электроавтоматики» является элективной для студентов специальности 050712 – «Машиностроение» и в соответствии с учебным планом специальности входит в компонент по выбору. 1.4 Цель дисциплины Целью изучения данной дисциплины является формирование специальных знаний, умений, навыков и компетенций в области электроавтоматики и применительно к сфере своей профессиональной деятельности. 1.5 Задачи дисциплины К задачам дисциплины относятся: – усвоение студентами принципов действия, основных характеристик, конструкций и условий применения средств электроавтоматики в гидравлических и пневматических системах; – ознакомление с основными направлениями развития средств электроав- томатики и применением микропроцессоров и промышленных контроллеров в гидро- и пневмосистемах; – приобретение навыков расчета элементов и устройств электроавтомати- ки, работы с различными приборами и техническими средствами электроавтоматики В результате изучения данной дисциплины студенты должны: иметь представление об: об истории становления основных идей в области автоматики, телемеханики и связи; о современном состоянии производства и путях его развития на перспективу; знать: фундаментальные принципы построения систем управления; принципы организации и архитектуру автоматических и автоматизированных систем контроля и управления для объектов и процессов в различных отраслях промышленности; перспективы и тенденции развития средств электроавтоматики; правила, методы и средства подготовки технической документации; уметь: автоматизировать управление промышленными системами с использованием микропроцессорной техники гидропневмоавтоматики; использовать методы проектирования и эксплуатации систем управления процессами и оборудованием; приобрести практические навыки: расчета элементов и устройств электроавтоматики и работы с различными приборами и техническими средствами электроавтоматики. 1.6 Пререквизиты Для изучения данной дисциплины необходимо усвоение следующих дисциплин (с указанием разделов (тем)): № п\п Дисциплина Наименование разделов (тем) 1 Математика Производная. Дифференциал. Неопределенный интеграл. Определенный интеграл. Теория рядов. 2 Физика Электричество и магнетизм. Электродинамика. Физика колебаний и волновых процессов. 3 Электротехника Электрические цепи постоянного тока. Одно- и трехфазные цепи переменного тока. Магнитные цепи. Трансформаторы. Машины постоянного тока. Асинхронные машины. Синхронные машины. Аппараты управления и защиты. 4 Информатика Технические средства обработки информации, вычислительная техника и ее основное программное обеспечение, программные средства обработки информации. 1.7 Постреквизиты Знания, полученные при изучении дисциплины « Средства электроавтоматики», используются при написании дипломной работы (проекта). 1.8 Содержание дисциплины 1.8.1 Содержание дисциплины по видам занятий и их трудоемкость Наименование раздела (темы) Трудоемкость по видам занятий, час. лекции практи - ческие лабора- торные СРСП СРС 1 Введение 2 – – 2 2 2 Основные понятия, цели и принципы управления 4 – – 4 4 3 Измерительные преобразователи 4 – – 4 4 4 Технические средства управления электроавтоматики 6 – – 6 6 5 Электромагнитные и электромашинные средства электроавтоматики 4 – – 4 4 6 Исполнительные устройства электроавтоматики 4 – – 4 4 7 Системы телемеханики 4 – – 4 4 8 АСУ ТП 2 – – 2 2 9 Лабораторная работа №1 Изучение основных свойств и возможностей виртуальных элементов и устройств автоматики ППП Electronics Workbench – – 3 3 3 10 Лабораторная работа №2 Исследование характеристик термоэлектрического преобразователя – – 3 3 3 11 Лабораторная работа №3 Изучение элементной базы, основных свойств и возможностей ПП LOGO! Soft Comfort – – 3 3 3 12 Лабораторная работа №4 Изучение типовых релейных схем автоматики – – 3 3 3 13 Лабораторная работа №5 Синтез и минимизация логических схем управления – – 3 3 3 ИТОГО: 30 – 15 45 45 1.9 Список основной литературы 1. Шишмарев В.Ю. Автоматика: Учеб.пособие. – М.: Изд. центр «Академия», 2005. – 288 с. 2. Шишмарев В.Ю. Типовые элементы систем автоматического управления: Учеб.пособие. – М.: Изд. центр «Академия», 2004. – 304 с. 3. Эм Г.А. Элементы систем автоматики: Учеб.пособие. Караганда, Изд- во КарГТУ, 2007. – 145 с. 4. Горбачев Г.Н., Чаплыгин Е.Е.Промышленная электроника: Учеб. для ВУЗов. – М.: Энергоатомиздат, 1988. – 320 с.: ил. 5. Гаврилов П.Д., Гимельшейн Л.Я., Медведев А.Е. Автоматизация производственных процессов: Учебник для ВУЗов. – М.: Недра, 1985. – 215 с. 6. Тутевич В.Н. Телемеханика: Учеб. для ВУЗов. – М.: Высшая школа, 1985. – 423 с.: ил. 7. Ильин В.А. Телеуправление и телеизмерение: Учеб. для ВУЗов. – М.: Энергоиздат, 1982. – 560 с.: ил. 1.10 Список дополнительной литературы 8. Автоматизация производственных процессов в машиностроении: Учеб. для ВТУЗов / Н.М. Капустин, П.М. Кузнецов, А.Г. Схиртладзе и др.; Под ред. Н.М. Капустина. – М.: Высшая школа, 2007. – 415 с. 9. Электрификация стационарных установок шахт / С.А. Волотковский, Д.К. Крюков, Ю.Т. Разумный и др.; Под ред. Г.Г. Пивняка. – М: Недра, 1990. – 399 с.: ил. 10. Попов В.М. Водоотливные установки: Справ. пособие. – М.: Недра,1990. – 254 с.: ил. 11. Демченко Н.П. Технические средства передачи информации в системах управления угольных шахт. – М.: Недра,1990. – 206 с. 12. Справочник по автоматизации котельных / Л.М. Файерштейн, Л.С. Этинген, Г.Г. Гохбойм. – М.: Энергоатомиздат, 1985. – 296 с.: ил. 13. Фешин Б.Н. Автоматизация промышленных установок и технологических комплексов: Учеб.пособие. – Караганда, КарГТУ, 2000. – 100 с. 14. Карлащук В.И. Электронная лаборатория на IBM PC. Лабораторный практикум на базе Electronics Workbench и Matlab. – М.: СОЛОН-Пресс, 2004. – 800 с. 1.11 Критерии оценки знаний студентов Экзаменационная оценка по дисциплине определяется как сумма максимальных показателей успеваемости по рубежным контролям (до 50%) и итоговой аттестации (экзамену) (до 50%) и составляет значение до 100% в соответствии с таблицей. Оценка по буквенной системе Баллы %- ное содержание Оценка по традиционной системе А 4,0 95-100 Отлично А- 3,67 90-94 В+ 3,33 85-89 Хорошо В 3,0 80-84 В- 2,67 75-89 С+ 2,33 70-74 Удовлетворительно С 2,0 65-69 С- 1,67 60-64 Оценка по буквенной системе Баллы %- ное содержание Оценка по традиционной системе D+ 1,33 55-59 D 1,0 50-54 F 0 30-49 Неудовлетворительно Z 0 0-29 Рубежный контроль проводится на 5-й, 10-й и 15-й неделях обучения и складывается исходя из следующих видов контроля: Ви д ко нт рол я % -о е со дер ж ан ие Академический период обучения, неделя И то го , % 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Посещаемость 7,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 7,5 Лаб. работы 15 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 15 Модули 15 - - - - 5 - - - - 5 - - - - 5 15 СРСП 7,5 - - 1 0,5 1 - - 1 0,5 1 1 - 1 0,5 - 7,5 СРС 15 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 15 Экзамен 40 - - - - - - - - - - - - - - - 40 Всего 100 2,5 2,5 3,5 3 8,5 2,5 2,5 3,5 3 8,5 3,5 2,5 3,5 3 7,5 100 1.12 Политика и процедуры При изучении дисциплины «Средства электроавтоматики» прошу соблюдать следующие правила: 1. Не опаздывать на занятия. 2. Не пропускать занятия без уважительной причины. 3. Во время лекционных, лабораторных и других занятий выполнять Правила внутреннего распорядка, касающиеся поведения студентов в учебных аудиториях. 4. В ходе внеаудиторной подготовки внимательно и вдумчиво изучать прослушанный накануне лекционный материал, систематически использовать рекомендуемую литературу и другие источники. 5. При подготовке к лабораторным занятиям предварительно ознакомиться с описанием лабораторной работы и используемого оборудования, изучить соответствующий тематике работы раздел теоретической части дисциплины, подготовить соответствующие бланки и заготовки таблиц и графиков. 6 . При подготовке к СРСП предварительно изучить соответствующий раздел теоретической части дисциплины и ответить на поставленные преподавателем контрольные вопросы. 7. Активно участвовать в учебном процессе. 1.13 Учебно-методическая обеспеченность дисциплины Ф.И.О. автора Наименование учебно- методической литературы Издатель- ство, год издания Количество экземпляров в биб- лио- теке на кафед- ре 1 2 3 4 5 Основная литература Шишмарев В.Ю. Автоматика: Учеб.пособие. – М.: Изд. центр «Академия», 2005. – 288 с. 7 1 Шишмарев В.Ю. Типовые элементы систем автоматического управления: Учеб.пособие. – М.: Изд. центр «Академия», 2004. – 304 с. 7 1 Эм Г.А. Элементы систем автоматики: Учеб.пособие Караганда, Изд-во КарГТУ, 2007. – 145 с. 50 10 Горбачев Г.Н., Чаплыгин Е.Е. Промышленная электроника: Учеб. для ВУЗов. – М.: Энерго- атомиздат, 1988. – 320 с. 31 2 Гаврилов П.Д., Гимельшейн Л.Я., Медведев А.Е. Автоматизация производственных процессов: Учебник для ВУЗов – М.: Недра, 1985. – 215 с. 54 3 Тутевич В.Н. Телемеханика: Учеб. для ВУЗов – М.: Высш. шк.,1985. – 423 с. 49 2 Ильин В.А. Телеуправление и телеизмерение: Учеб. для ВУЗов – М.: Энерго- издат, 1982. – 560 с. 83 2 Дополнительная литература Капустин Н.М., Кузнецов П.М., Схиртладзе А.Г. и др. Автоматизация производственных процессов в машиностроении: Учеб. для ВТУЗов / Под ред. Н.М. Капустина. – М.: Высшая школа, 2004. – 415 с. 4 – Волотковский С.А., Крюков Д.К., Разумный Ю.Т. и др. Электрификация стационарных установок шахт / Под ред. Г.Г. Пивняка – М: Недра, 1990. – 399 с. 12 2 Попов В.М. Водоотливные установки: Справ. пособие – М.: Недра,1990. – 254 с. 250 2 Демченко Н.П. Технические средства передачи информации в системах управления угольных шахт – М.: Недра, 1990. – 206 с. 5 2 1 2 3 4 5 Файерштейн Л.М., Этинген Л.С., Гохбойм Г.Г. Справочник по автоматизации котельных – М.: Энерго- атомиздат, 1985. – 296 с. 3 – Фешин Б.Н. Автоматизация промышленных установок и технологических комплексов: Учеб.пособие Караганда, КарГТУ, 2000. – 100 с. 41 10 Карлащук В.И. Электронная лаборатория на IBM PC . Лабораторный практикум на базе Electronics Workbench и Matlab. – М.: СОЛОН- Пресс, 2004. 5 2 2 График выполнения и сдачи заданий по дисциплине Вид конт- роля Цель и содержание задания Рекомендуемая литература Продол- житель- ность выпол- нения Форма контроля Срок сдачи Лабора- торная работа №1ЭСА Изучение основных свойств и возможностей комплекса виртуальных элементов и устройств автоматики прикладного пакета программ Electronics Workbench (ППП EWB); приобретение первичных навыков их использования при создании, редактировании и анализе работы виртуальных моделей устройств автоматики. [14 , стр.12-57] 3 час. Отчет по работе, устный опрос 3 неделя Модуль №1 Контроль знаний по дисциплине и усвоения изученного материала. Ответы на контрольные вопросы по темам 1-3. [1, стр.6-40; 2, стр.29-109; 3 , стр.4-11, 34-106; 5, стр.5-8] 0,75 час. Письмен- ный и устный опрос 5 неделя Лабора- торная работа №2ЭСА Исследование основных характеристик термоэлектрических преобразователей, приобретение практических навыков их использования в промышленной автоматике. [14 , стр.95-107] 3 час. Отчет по работе, устный опрос 6 неделя Лабора- торная работа №3ЭСА Изучение элементной базы, основных свойств и возможностей прикладной программы LOGO! Soft Comfort ; приобретение первичных навыков по использованию LOGO! SoftComfort. [3 , стр.115-123] 3 час. Отчет по работе, устный опрос 8 неделя Модуль №2 Контроль знаний по дисциплине и усвоения изученного материала. Ответы на контрольные вопросы по темам 4-5. [2, стр.164-185, 222-297; 3, стр.97-114; 4, стр.9-103, 134-210; 5, стр.37-40] 0,75 час. Письмен- ный и устный опрос 9 неделя Лабора- торная работа №4ЭСА Изучение схемотехники типовых релейных схем автоматики; приобретение практических навыков анализа релейно-контактных схем автоматики. [3 , стр.106-115] 3 час. Отчет по работе, устный опрос 10 неделя Вид конт- роля Цель и содержание задания Рекомендуемая литература Продол- житель- ность выпол- нения Форма контроля Срок сдачи Лабора- торная работа №5ЭСА Изучение основных принципов синтеза логических схем управления; приобретение практических навыков перевода релейно- контактных схем автоматики на цифровую элементную базу. [4 , стр.175-178] 3 час. Отчет по работе, устный опрос 12 неделя Модуль №3 Контроль знаний по дисциплине и усвоения изученного материала. Ответы на контрольные вопросы по темам 6-8. [1, стр. 114-126; 2, стр.215-236;, 3, стр.16-31, 103-118; 6, стр.3-120; 7; 11] 0,75 час. Письмен- ный и устный опрос 14 неделя Примечание – номер рекомендуемой литературы, указанный в квадратных скобках, проставляется согласно нумерации списка основной и дополнительной литературы, предлагаемой в рабочей учебной программе (см. п.1). 3 Конспект лекций Тема 1 Введение План лекции 1. Цель и задачи дисциплины. Основные понятия и определения 2. Основные формы и этапы автоматизации 3. Краткий исторический обзор. Современное состояние и перспективы развития средств электроавтоматики 1. Целью изучения данной дисциплины является формирование специальных знаний, умений, навыков и компетенций применительно к конкретной сфере профессиональной деятельности. К задачам дисциплины относятся: – усвоение студентами принципов действия, основных характеристик, конструкций и условий применения средств электроавтоматики в гидравлических и пневматических системах; – ознакомление с основными направлениями развития средств электроав- томатики и применением микропроцессоров, микроЭВМ и промышленных контроллеров в гидро- и пневмосистемах; – приобретение навыков расчета элементов и устройств электроавтомати- ки, работы с различными приборами и техническими средствами электроавтоматики В результате изучения данной дисциплины студенты должны: иметь представление об: об истории становления основных идей в области автоматики, телемеханики и связи; о современном состоянии производства и путях его развития на перспективу; знать: фундаментальные принципы построения систем управления; принципы организации и архитектуру автоматических и автоматизированных систем контроля и управления для объектов и процессов в различных отраслях промышленности; перспективы и тенденции развития средств электроавтоматики; правила, методы и средства подготовки технической документации; уметь: автоматизировать управление промышленными системами с использованием микропроцессорной техники гидропневмоавтоматики; использовать методы проектирования и эксплуатации систем управления процессами и оборудованием; приобрести практические навыки: расчета элементов и устройств электроавтоматики и работы с различными приборами и техническими средствами электроавтоматики. Автоматика как научная дисциплина рассматривает принципы и технические средства управления производственными процессами без непосредственного участия человека. В общем случае управление представляет собой такую организацию того или иного процесса, которая обеспечивает достижение определенных целей. Управление осуществляется с помощью специально организованных воздействий, прикладываемых к объекту управления и изменяющих его количественное и качественное состояние в соответствии с поставленной целью. 2. Технический уровень промышленности на современном этапе развития во многом определяется степенью автоматизации. Под автоматизацией процесса подразумевают автоматическое управление производственным процессом без непосредственного участия человека. Автоматизация является одним из главных направлений научно-технического прогресса и важным средством повышения эффективности производства. Современное промышленное производство характеризуется ростом масштабов и усложнением технологических процессов, увеличением единичной мощности отдельных агрегатов и установок, применением интенсивных, высокоскоростных режимов, повышением требований к качеству продукции, безопасности персонала, сохранности оборудования и окружающей среды. Экономичное, надежное и безопасное функционирование сложных промышленных объектов может быть обеспечено только с помощью совершенных принципов и технических средств автоматизации. Различные производственные процессы могут иметь различные уровни автоматизации. Так, при частичной автоматизации автоматизированы отдельные машины, механизмы и участки технологического процесса. При комплексной автоматизации автоматизируются основные участки производства. В случае же полной автоматизации должны быть автоматизированы все основные и вспомогательные участки технологического процесса, по сути автоматизации подвергается все технологическое оборудование, машины и механизмы. Основными формами автоматизации являются: технологическая сигнализация, дистанционное управление, автоматические защита, блокировка и контроль, автоматическое регулирование и управление. Автоматическое регулирование и управление является наиболее сложной и совершенной формой автоматизации. 3. Начальным этапом развития средств автоматизации является создание простейших автоматов. Первые сведения об автоматах появились в начале нашей эры в работах Герона Александрийского, который создал пневмоавтомат для открывания дверей храма, автомат для продажи «священной» воды и др. В средние века развивалась «андроидная» автоматика, когда искусные механики создавали автоматы, подражающие отдельным действиям человека. Развитие также получили различные автоматы на основе часовых механизмов. На рубеже XVIII-XIX в.в., в эпоху промышленного переворота в Европе, начинается новый этап развития автоматики, связанный с ее внедрением в промышленность. К первым промышленным автоматическим устройствам относятся регулятор уровня воды парового котла И.И.Ползунова (1765 г.), регулятор скорости паровой машины Дж.Уатта (1784 г.), система программного управления от перфоленты ткацким станком Жаккара (1804- 1808 г.г.) и т.д. В этот период начинает развиваться и теория автоматических систем. Формируется ряд важнейших принципов автоматики: принцип регулирования – стабилизации по отклонению Ползунова-Уатта, принцип регулирования по возмущению Понселе-Чиколева. Впервые глубокое теоретическое исследования систем автоматического регулирования с учетом нелинейных факторов было выполнено английским физиком Максвеллом, который получил условия устойчивости из анализа линеаризованных уравнений и поставил перед математиками проблему определения устойчивости линейных систем произвольной размерности. Следующий этап в исследованиях автоматических систем связан с именами И.А.Вышнеградского, А.Стодолы, Э.Рауса, А.Гурвица, Н.Е.Жуковского, А.М.Ляпунова, П.Л.Чебышева, В.А.Стеклова, А.Н.Крылова. Бурное развитие науки и техники в XX веке обусловило и качественный скачок как в исследованиях автоматических систем (Х.Найквист, А.В.Михайлов, В.В.Солодовников, А.Пуанкаре, В.Оппельт, А.Н.Колмогоров, В.С.Пугачёв, Н.Винер, Р.Беллман, Р.Калман, И.А.Вознесенский, Н.Н.Лузин и др.), так и в развитии элементов и устройств автоматизации (полупроводниковые приборы, технологии интегральной микросхемотехники, ЭВМ, микропроцессорные и компьютерные средства автоматизации и т.д.). Современными тенденциями развития в автоматизации технологических комплексов являются широкое применение ЭВМ (промышленных контроллеров, компьютеров) для управления, создание машин и оборудования со встроенными микропроцессорными средствами измерения, контроля и регулирования, переход на децентрализованные ( распределенные) структуры автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП) с микроконтроллерами, внедрение человеко-машинных систем, автоматизированное проектирование систем управления и др. Рекомендуемая литература 1. Гаврилов П.Д., Гимельшейн Л.Я., Медведев А.Е. Автоматизация производственных процессов: Учебник для ВУЗов. – М.: Недра, 1985. С.5-8. 2. Эм Г.А. Элементы систем автоматики: Учеб. пособие. – Караганда, КарГТУ, 2007. С.4-11. Контрольные задания для СРС [1-3] 1. Обзор развития и современное состояние технических средств электроавтоматики |