Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«ПЕРМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра общей и экспериментальной физики

Учебно-методический комплекс по дисциплине

АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

Специальность 260901 «Технология швейных изделий»

Согласовано: Рекомендовано кафедрой:

Учебно-методическая комиссия факультета Протокол № «» 2011 г. «» 2011 г.

Зав. кафедрой Пермь 2011 Автор-составитель: к.ф.-м.н., доцент Шаров М.Т.

Учебно-методический комплекс «Автоматизация технологических процессов»

составлен в соответствии с требованиями Государственного образовательного станда рта высшего профессионального образования по специальности 260901 «Технология швейных изделий».

Дисциплина входит в цикл специальных дисциплин и является обязательной для изучения.

Согласовано:

Декан физического факультета Д.А. Полежаев Директор библиотеки_

СОДЕРЖАНИЕ

I. Рабочая учебная программа дисциплины 1. Цели и задачи изучения дисциплины 2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины 3. Объем дисциплины, формы текущего и промежуточного контроля 4. Содержание курса 5. Практические занятия 6. Учебно-методическое обеспечение дисциплины II. Материалы, устанавливающие содержание и порядок проведения промежуточных и итоговых аттестаций I. Рабочая учебная программа дисциплины Дисциплина «Автоматизация технологических процессов» содержит систематизированное изложение принципов построения и функционирования автоматизированных технологических процессов. Она разработана в соответствии с требованиями цикла специальных дисциплин государственного стандарта высшего профессионального образования по специальности 260901 «Технология швейных изделий».

Целью данной дисциплины является изучение принципов построения, структурной организации и функционирования автоматизированных систем сбора, обработки и управления параметрами технологического оборудования.

1. Цели и задачи изучения дисциплины Изучение дисциплины «Автоматизация технологических процессов» направлено на формирование знаний инженеров-технологов швейных производств в области обслуживания и эксплуатации автоматизированного технологического оборудования.

Знание особенностей систем автоматического управления необходимы специалистам технологам для оценки в реальном времени состояния технологического оборудования в процессе его нормальной эксплуатации.

В процессе изучения дисциплины формируется представление о необходимости обеспечения высокого уровня автоматизации производств легкой промышленности. С этой целью рассматриваются динамические модели основных технологических процессов швейных производств, системы и алгоритмы автоматического управления этими процессами.

Основное внимание обращается на вопросы определения показателей надежности (на уровне выбора схем, конструкций, расчетов, проектирования, правильной эксплуатации и обслуживания, диагностики и ремонта), а также общие вопросы количественного оценивания показателей автоматизации и технического уровня оборудования.

Теоретическое содержание курса разделено на отдельные теоретически однородные модули. После изучения студентами каждого модуля проводится контроль знаний путем устного опроса или в иной форме.

Для усвоения содержания данной дисциплины студенту необходимы знания по высшей математике, физике, химии, механике, электротехнике и электронике, технологии швейных изделий.

Самостоятельная работа студентов базируется на знаниях, полученных при изучении предыдущих курсов, и на материале, изучаемом в процессе текущих занятий.

2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины Образовательной задачей дисциплины является овладение студентами основными понятиями технической кибернетики:

- организационно-технические предпосылки автоматизации;

- характеристики и классификация автоматических систем;

- технологические процессы как объекты управления;

- регуляторы и законы регулирования, основные элементы автоматических систем регулирования (АСР);

- элементы теории автоматического управления;

- основы метрологии и техники измерений (основные измерительные схемы, методы и приборы для автоматического измерения и контроля технологических параметров);

- понятие об автоматических системах управления технологическими процессами (АСУ ТП) и проектировании автоматических систем контроля и регулирования в отрасли.

Воспитательной задачей дисциплины является формирование профессиональных качеств личности по логически-образному мышлению и системному подходу в решении профессиональных задач автоматизации производства.

СД.07. Автоматизация технологических процессов:

основные понятия технической кибернетики, об автоматике и организационно-технические предпосылки автоматизации, характеристики и классификация автоматических систем, технологические процессы как объекты управления, регуляторы и законы регулирования, основные элементы автоматических систем регулирования (АСР), элементы теории автоматического управления, основы метрологии и техники измерений (основные измерительные схемы, методы и приборы для автоматического измерения и контроля технологических переменных в отрасли), понятие об автоматических системах управления технологическими процессами (АСУ ТП) и проектировании автоматических 3. Объем дисциплины, формы текущего и промежуточного контроля Форма обучения: очная, четвертый курс, восьмой семестр 3.2. Распределение часов по темам и видам учебной работы Введение. Основные понятия и определения автоматики и автоматизации Организационно- технические предпосылки и задачи автоматизации.

Основные технологические параметры и измерительные приборы контроля Измерение физико-химических свойств и состава вещества Технологические процессы как объекты регулирования регулирования в швейной отрасли Требования к обязательному минимуму содержания дисциплины включают следующую тематику: Основные понятия и определения автоматики и автоматизации технологических процессов. Основные технологические параметры и измерительные приборы контроля. Измерение физико-химических свойств и состава вещества. Объекты автоматизированного управления и регулирования. Математические модели АСУ.

Промышленные автоматические регуляторы. Основы проектирования автоматических систем контроля и регулирования в швейной отрасли.

Введение. Основные понятия и определения автоматики и автоматизации технологических процессов Цели и задачи курса «Автоматизация технологических процессов» Основные понятия технической кибернетики, автоматики и автоматизации технологических процессов.

их эффективность и организационные предпосылки автоматизации.

Организационно- технические предпосылки и задачи автоматизации Организационные предпосылки и задачи автоматизации технологических процессов с целью повышения их эффективности.

Основные технологические параметры и измерительные приборы контроля Физические характеристики технологических процессов. Прямые, косвенные и совокупные измерения. Измерительные приборы контроля. Цифровые измерения и приборы.

Государственная система приборов и средств автоматики (ГСП). Погрешности измерений и измерительных приборов. Классы точности приборов.

Измерение физико-химических свойств и состава вещества Физико-химические характеристики вещества. Измерительные приборы физико-химических характеристик вещества. Измерение температуры, давления, расхода и количества вещества, влажности, геометрических размеров.

Функциональные схемы КИП Первичные измерительные приборы. Типовые измерительные схемы. Принципиальные и функциональные схемы контрольно-измерительной аппаратуры. Автоматизированные системы контроля технологических процессов.

Технологические процессы как объекты автоматизированного управления и регулирования Простые технологические процессы. Регуляторы прямого и непрямого действия.

Стабилизирующие программы, следящие АСР. Нелинейные АСР.

Математические модели АСУ Структура регулирования по возмущению и отклонению. Уравнения для малых отклонений регулируемого параметра. Коэффициент усиления. Постоянная времени. Динамические звенья и связи. Передаточные функции. Частотные характеристики. Типовые динамические звенья. Устойчивость АСР. Критерии устойчивости АСР.

Промышленные автоматические регуляторы Аналоговые и релейные АСР. Регуляторы и законы регулирования. Качество и точность процессов регулирования.

Автоматические системы контроля и регулирования в швейной отрасли Измерение и регулирование температуры и влажности в прессах ВТО и сушильных установках, давления и расхода пара, длины, ширины и толщины рулонных материалов.

Применение современных компьютерных технологий в швейном производстве.

Практические занятия по изучению компонентов технологического оборудования проводятся в учебной лаборатории с применением персональных компьютеров и компьютерного проектора. Продолжительность занятия составляет 2 академических часа.

Каждое занятие начинается с докладов-презентаций студентов по различным видам оборудования.

Занятие № 1. Основные характеристики технологических процессов Занятие № 2. Государственная система Изучить виды широко применяемых приборов и средств автоматики измерительных приборов и классы точности Занятие № 3. Физико-химические Изучить методы измерений физикохарактеристики вещества химических характеристик вещества.

Занятие № 4. Контрольно-измерительные Познакомится с промышленным Занятие № 5. Автоматизированные Изучить принципы построения и структуры измерительные системы автоматизированных систем контроля Занятие № 6. Автоматизация управления Изучить назначение и устройство технологическими процессами промышленных регуляторов прямого и Занятие № 7. Автоматические Изучить основы применения регуляторов в 6. Учебно-методическое обеспечение дисциплины Основная литература Схиртладзе А.Г., Федотов А.В., Хомченко В.Г. Автоматизация технологических процессов и производств. М.: Абрис, 2012. - 565 с. http://www.biblioclub.ru/book/ 2. Щагин А. В., Демкин В. И., Кононов В. Ю., Кабанова А. Б. Основы автоматизации техпроцессов. М.: Высшее образование, 2009. - 163 с. http://www.biblioclub.ru/book/ 3. Кузовкин В. А. Электроника. Электрофизические основы, микросхемотехника, приборы и устройства. Москва: Логос, 2009. 328 с. http://www.biblioclub.ru/book/ Дополнительная литература 1. Беспалов А.В. Задачник по системам управлениям химико-технологическими процессами.

- М.: ИКЦ "Академкнига", 2005. - 307 с. - Библиогр.: с. 306-307. (Шифр 66 (075)/Б 53-).

2. Плужников Л.Н. Автоматизация технологических процессов легкой промышленности [Текст] / Л.Н. Плужников.- М: Легпромбытиздат, 1993.

3. Журнал "Современные технологии автоматизации".

4. Мартыненко И.И., Головинский Б.Л., Проценко Р.Д., Резниченко Т.Ф. Автоматика и автоматизация производственных процессов. М.: Агропромиздат, 1985. 335 с., http://padabum.com/d.php?id= 5. Основы автоматики и системы автоматического управления учебное пособие / Ю.Л.

Муромцев, Д.Ю. Муромцев. Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2008. Ч. 1. 96 с.

http://www.tstu.ru/education/elib/pdf/2008/muromcev1-l.pdf 6. М.М. Благовещенская, Л.А.Злобин. Информационные технологии систем управления технологическими процессами. Учеб. для вузов/ - М.: Высш. шк., 2005.-768с.

7. Б.В. Шандров. Технические средства автоматизации : учебник для студ. высш. учеб.

заведений / Б.В. Шандров, А.Д. Чудаков. – М. Изд. центр «Академия», 2007. – 368 с.

Интернет ресурсы http://www.ascon.ru http://www.kompas.kolomna.ru/forum/forums.asp http://www.chem-astu.ru/chair/study/elib-altstu.php 6.2. Материально-техническое обеспечение дисциплины Рабочие места студентов в учебной лаборатории оборудованы компьютерами и мультимедийной техникой.

6.3. Методические указания преподавателям и студентам 1. Изучив глубоко содержание учебной дисциплины, преподавателю целесообразно разработать матрицу наиболее предпочтительных методов обучения и форм самостоятельной работы студентов, адекватных видам лекционных и практических занятий.

2. Необходимо предусмотреть развитие форм самостоятельной работы, выводя студентов к завершению изучения учебной дисциплины на е высший уровень.

3. Организуя самостоятельную работу, необходимо постоянно обучать студентов методам такой работы.

4. Вузовская лекция – главное звено дидактического цикла обучения. Е цель – формирование у студентов ориентировочной основы для последующего усвоения материала методом самостоятельной работы. Содержание лекции должно отвечать следующим дидактическим требованиям:

- изложение материала от простого к сложному, от известного к неизвестному;

- логичность, четкость и ясность в изложении материала;

- возможность проблемного изложения, дискуссии, диалога с целью активизации деятельности студентов;

- опора смысловой части лекции на подлинные факты, явления, экспериментальные и статистические данные;

- тесная связь теоретических положений и выводов с практикой и будущей профессиональной деятельностью студентов.

Преподаватель, читающий лекционные курсы в вузе, должен знать существующие в педагогической науке и используемые на практике варианты лекций, их дидактические и воспитывающие возможности, а также их методическое место в структуре процесса обучения.

5. При изложении материала важно помнить, что почти половина информации на лекции передается через интонацию. Учитывать тот факт, что первый кризис внимания студентов наступает на 15-20-й минутах, второй – на 30-35-й минутах. В профессиональном общении исходить из того, что восприятие лекций студентами младших и старших курсов существенно отличается по готовности и умению.

6. При проведении аттестации студентов важно всегда помнить, что систематичность, объективность, аргументированность – главные принципы, на которых основаны контроль и оценка знаний студентов. Проверка, контроль и оценка знаний студента, требуют учета его индивидуального стиля в осуществлении учебной деятельности.

7. Преподаватель должен устанавливать критерии оценки знаний и доводить их до сведения студентов. Знание критериев оценки обязательно для преподавателя и студента.

Объем и уровень усвоения студентами текущего учебного материала знаний студентов оцениваются в общепринятой шкале: неудовлетворительно, удовлетворительно, хорошо, отлично.

8. Организовывать проведение консультаций по материалу курса. Обеспечивать студентов информацией о консультациях.

В качестве форм обучения используются лекции и практические занятия. Лекции ориентированы на изложение и объяснение студентам систематизированной, методически переработанной научно-технической информации по программе курса, подлежащей осмыслению и запоминанию. На лекциях даются определения вводимых понятий и терминов, рассматриваются принципы построения, функционирования и технические характеристики технологического оборудования. Наряду с этим, для активизации мышления студентов в лекциях изложение новой информации сочетается с постановкой вопросов и организацией дискуссий с целью поиска ответов на поставленные лектором вопросы.

На практических занятиях ведущей деятельностью является углубленная работа по изучению устройства, технических характеристик и режимов работы различных компонентов технологического оборудования. В процессе подготовки к практическим работам студенты самостоятельно изучают материалы по теоретическим разделам курса. Во время занятия студенты либо самостоятельно, либо в сотрудничестве с преподавателем в форме диалога проводят изучение технологических устройств. Они также выполняют индивидуальные задания по выработке навыков поиска учебно-методической информации в сети Интернет.

В процессе подготовки к практическим занятиям студенты самостоятельно готовят материалы для докладов в форме презентаций по конкретным компонентам технологического оборудования. Они используют информацию из учебной литературы и технической документации фирм-изготовителей, размещенной в Интернете. Во время выступления каждый студент демонстрирует презентацию, сопровождая е рассказом о назначении и технических характеристиках двух-трех образцов оборудования, их конструкции и функционировании. Затем следует обсуждение представленных материалов и особенностях эксплуатации оборудования.

Для успешного освоения дисциплины студентам рекомендуется перед каждым практическим занятием самостоятельно по лекциям и учебным пособиям повторить теоретический материал, соответствующий тематике занятия, и подготовить краткие ответы на вопросы к темам занятия. При подготовке презентаций и содержания докладов студенты должны получить у преподавателя методические указания:

- по конкретным видам технологического оборудования, о которых они должны будут рассказывать на занятии;

- об источниках информации;

- о требуемом объеме доклада.

Все возникающие вопросы в процессе подготовки докладов и презентаций необходимо разрешать вместе с преподавателем.

6.4. Виды и содержание самостоятельной работы студентов Самостоятельная работа студентов организована по темам дисциплины. Список тем, видов и содержания работ приведен ниже в таблице. Необходимые материалы для выполнения самостоятельных заданий имеются в источниках, указанных в списке Основная литература (п. 6.1). По каждой теме студенты получают конкретные задания по изучаемым технологическим характеристикам и объектам. Они готовят и представляют отчеты об особенностях функционирования измерительных приборов, средств автоматизации и исполнительных устройствах различного технологического оборудования в виде презентаций или в письменной форме на соответствующих практических занятиях.

Основные характеристики технологических процессов Государственная система Работа с государственными стандартами и поиск приборов и средств автоматики информации о средствах автоматики.

Физико-химические Поиск информации и описание методов измерения характеристики вещества. определенной характеристики вещества.

Контрольно-измерительные Изучение схемы и метода измерения с помощью Автоматизированные Описание принципа автоматического контроля измерительные системы определенного параметра технологического процесса Автоматизация управления Описание принципа автоматического регулирования технологическими процессами определенного параметра технологического процесса Автоматические регуляторы Изучение автоматического управления определенным II. Материалы, устанавливающие содержание и порядок проведения текущего Порядок проведения различных контрольных мероприятий находится в строгом соответствии с Положением о проведении текущего контроля успеваемости и промежуточной аттестации студентов в Пермском государственном педагогическом университете.

В процессе изучения дисциплины «Автоматизация технологических процессов»

предусмотрены следующие формы контроля качества образования:

- текущий контроль усвоения студентами теоретического и практического материала в форме устных опросов во время практических занятий;

- оценка активности и правильности изложения материала во время обсуждения докладов и презентаций.

Итоговая аттестация знаний студентов проводится в форме экзамена.

Программа учебной дисциплины «Автоматизация технологических процессов»

определяет совокупность необходимых для профессиональной подготовки знаний, навыков и умений, которыми должен обладать студент в соответствии с требованиями ГОС.

По завершении курса студент должен:

иметь представление:

- об организационно-технических предпосылках автоматизации;

- о технологических процессах в области швейного производства как объектах управления;

- об автоматизированных системах управления технологическими процессами в легкой промышленности;

знать и уметь использовать:

- основные понятия (автоматика, автоматизация, объект управления (регулирования), задающий элемент, измерительный элемент, элемент сравнения, рассогласование, возмущающее воздействие, управляющее воздействие, исполнительный элемент, регулирующий орган и т.п.);

- основные элементы автоматических систем регулирования и основы измерительноинформационной техники;

- основные первичные измерительные преобразователи, измерительные схемы, методы и приборы для автоматического измерения и контроля технологических параметров в швейном производстве;

- основные законы регулирования и типы регуляторов, элементы теории автоматического регулирования, виды автоматических систем регулирования (АСР);

- методы измерений и приборы для автоматизированного контроля и регулирования хода технологического процесса.

Основные понятия технической кибернетики.

Государственная система приборов и средств автоматики.

Классификация и характеристика АСР.

Простые технологические процессы.

Элементы АСР: первичные измерительные приборы.

Элементы АСР: типовые измерительные схемы.

Измерение температуры, давления и расхода вещества.

Измерение количества вещества, влажности и геометрических размеров.

Исполнительные элементы.

Динамические звенья и связи.

10.

Устойчивость АСР. Критерии устойчивости АСР.

11.

Качество и точность процессов регулирования.

12.

13. Регуляторы и законы регулирования.

14. Автоматический контроль и регулирование параметров технологических процессов швейных производств.

15. Понятие об АСУТП.

16. Структура АСУТП на промышленных предприятиях.

17. Основные функции АСУТП.

18. Требования к созданию структуры АСУ ТП для подсистемы автоматического контроля и комплексной автоматизации всех основных технологических процессов.

19. Понятие об основах проектирования автоматических систем контроля и регулирования.