МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение

высшего профессионального образования

«Саратовский государственный аграрный университет

имени Н.И. Вавилова»

СОГЛАСОВАНО УТВЕРЖДАЮ

Заведующий кафедрой Декан факультета _ /Алейников А.К./ _ /Морозов А.А./ «_26_» августа2013 г. «_26_» августа2013 г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ (МОДУЛЯ)

Дисциплина АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ

УПРАВЛЕНИЯ

Направление 260200.62 Продукты питания животного подготовки происхождения Профиль Технология мяса и мясных продуктов подготовки Квалификация (степень) Бакалавр выпускника Нормативный срок 4 года обучения Количество часов в т.ч. по семестрам Всего 1 2 3 4 5 6 7 Общая трудоемкость 4 дисциплины, ЗЕТ Общее количество часов 144 Аудиторная работа – 60 всего, в т.ч.:

лекции 20 лабораторные 40 практические х х Самостоятельная работа 84 Количество рубежных х контролей Форма итогового х экз.

контроля Курсовой проект х + Разработчик: доцент, Иванов Ю.В. _ (подпись) 1. Цель освоения дисциплины Целью освоения дисциплины «Автоматизированные системы управления» является формирование у студентов навыков выбора способов управления и средств автоматизации с учетом требований технологического процесса и безопасности труда.

2. Место дисциплины в структуре ООП ВПО В соответствии с учебным планом по направлению подготовки 260200.62 Продукты питания животного происхождения дисциплина «Автоматизированные системы управления» относится к базовой части профессионального цикла.

Дисциплина базируется на знаниях, имеющихся у студентов при получении среднего (полного) общего или среднего профессионального образования.

Для качественного усвоения дисциплины студент должен:

- знать: математику, физику, электротехнику, процессы и аппараты пищевой промышленности.

- уметь: анализировать производственные технологии и техническое оснащение перерабатывающей промышленности; осуществлять моделирование технологических процессов.

Дисциплина «Автоматизированные системы управления» является базой для итоговой государственной аттестации.

3. Компетенции обучающегося, формируемые в процессе изучения дисциплины «Автоматизированные системы управления»

Дисциплина «Автоматизированные системы управления» направлена на формирование у студентов профессиональной компетенции:

«Готовностью осваивать новые виды технологического оборудования при изменении схем технологических процессов, осваивать новые приборные техники и новые методы исследования» (ПК-10).

В результате освоения дисциплины студент должен:

Знать: комплекс измерительных средств (приборов), фиксирующих значения важнейших параметров работы всех технологических аппаратов, основные понятия теории управления технологическими процессами статические и динамические характеристики объектов и звеньев управления, основные виды систем автоматического регулирования и законы управления, типовые системы автоматического управления в пищевой промышленности, методы и средства диагностики и контроля основных технологических параметров, комплекс локальных средств регулирования, определяющих нормальную и безопасную работу оборудования и технологии в целом, централизованную систему управления работой установки, оптимизирующую технологические параметры отдельных ее блоков и обеспечивающую стабильную выработку продуктов заданного качества.

Уметь: определять основные статические и динамические характеристики объектов, выбирать рациональную систему регулирования технологического процесса, выбирать конкретные типы приборов для технологического процесса.

Владеть: методами анализа систем управления технологическими процессами и их влияния на качество получаемых изделий, методами выбора и настройки регуляторов.

Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетные единицы, часов, из них аудиторная работа – 60 ч., самостоятельная работа – 84 ч.

Структура и содержание дисциплины «Автоматизированные системы управления»

1. Цель и задачи курса.

Понятие автоматики и автоматизации.

пищевой промышленности с точки зрения их автоматизации.

микроконтроллеров.

3. Основы ТАУ.

управления. Общие свойства объектов регулирования. Основные типы объектов автоматического регулирования.

объектов и методы операционного исчисления для их анализа и синтеза.

Динамические характеристики объектов управления: передаточная функция, переходная характеристика.

4. Экспериментальное определение регулирования.

5. Типовые звенья САУ. Устойчивость Передаточные функции типовых звеньев и формирование из них структур САУ и параметры их настройки. Типовые параллельное, встречно-параллельное.

Устойчивость систем управления.

Критерии устойчивости.

исполнительные устройства АСУ.

Релейные регуляторы и позиционное регулирование. Реализация сложных законов управления. Особенности процессами. Исполнительные механизмы.

Регулирующие органы.

8. Исследование непрерывного закона управления с помощью ПЭВМ.

9. Основные понятия об измерениях и измерительных устройствах.

измерительных приборов: погрешности измерения, класс точности 10. Исследование позиционного закона управления с помощью ПЭВМ.

11. Измерение температуры.

Классификации приборов для измерения Вторичные приборы для измерения температуры.

13. Измерение давления, расхода и количества.

давления, расхода и количества, их принцип действия.

14. Определение динамических характеристик САУ с помощью ПЭВМ 15. Измерение уровня, плотности и вязкости.

уровня, плотности, вязкости и их принцип действия.

16. Исследование типовых динамических звеньев с помощью ПЭВМ 17. Проектирование систем автоматизации и автоматизация управления типовыми объектами производства.

Методы проектирования АСУ. Анализ характеристики. Выбор оптимального состава элементов АСУ. Подбор регулятора и определение его настроек.

функциональной и принципиальной схем автоматизации.

18. Измерение температуры с помощью измерительных схем.

19. Автоматизированные системы управления технологическими процессами.

Основные понятия и определения Назначение, цели и функции АСУТП.

Иерархия управления. Структуры автоматизированного управления производством.

21. Курсовой проект «Автоматизация конкретного технологического процесса..

Итого:

Условные обозначения:

Виды аудиторной работы: Л – лекция, ЛЗ – лабораторное занятие.

Формы проведения занятий: В – лекция-визуализация, П – проблемная лекция/занятие, ПК – лекция-пресс-конференция (занятие пресс-конференция), Т – лекция/занятие, проводимое в традиционной форме, М – моделирование.

Виды контроля: ВК – входной контроль, ТК – текущий контроль, РК – рубежный контроль, ТР – творческий рейтинг, ВыхК – выходной контроль.

Форма контроля: УО – устный опрос, ПО – письменный опрос, Т – тестирование, КЛ – конспект лекции, ЗП – защита курсового проекта, Э – экзамен.

Для успешной реализации образовательного процесса по дисциплине «Автоматизированные системы управления» и повышения его эффективности используются как традиционные педагогические технологии, так и методы активного обучения: лекция-визуализация, лабораторные работы профессиональной направленности, моделирование.

Удельный вес занятий, проводимых с использованием активных и интерактивных методов обучения, в целом по дисциплине составляет 68 % аудиторных занятий.

6. Оценочные средства для проведения входного, рубежного 1. Понятие абсолютной погрешности измерений 2. Понятие относительной погрешности измерений 3. Что такое класс точности измерительного прибора 4. Назовите известные Вам приборы для измерения температуры и в каких единицах она измеряется 5. Что такое термоэлектрический эффект.

6. С помощью каких приборов измеряется электрическое напряжение и электрическое сопротивление 7. Как называются приборы для измерения давления, какие из них Вы знаете. Единицы измерения давления.

8. В каких единицах измеряется расход вещества и его количество.

9. Что такое пъезоэффект.

10. На каком принципе действия основана работа психрометра 11. Поясните весовой принцип измерения влажности.

12. Понятие абсолютной, относительной влажности, влагосодержания.

13. По какой формуле можно определить давление столба жидкости 14. Приведите формулу Пуазейля. В каких единицах измеряется вязкость.

15. Опишите работу рН-метра.

16. Какими методами можно получать математические модели технологических процессов.

17. Понятие преобразования Лапласа для дифференциальных уравнений.

18. Напишите закон Ома для участка электрической цепи и для полной цепи.

19. Первый закон Кирхгофа.

20. Второй закон Кирхгофа.

21. Дайте определение коэффициента усиления усилителя.

22. По какой зависимости изменяется электрическое сопротивление проводника от температуры.

23. Интеграл непрерывной функции и его геометрический смысл.

Вопросы, рассматриваемые на аудиторных занятиях 1. Структурная схема и принцип действия автоматической системы регулирования по отклонению.

2. Структурная схема и принцип действия автоматической системы регулирования по возмущению.

3. Понятие стабилизирующей, программной, следящей АСР.

4. Математическое описание АСР и их элементов.

5. Методы получения математических моделей статики и динамики.

6. Динамические характеристики линейных элементов, преобразование Лапласа.

7. Понятие передаточной функции и переходной характеристики.

8. Способы соединения элементов АСР (последовательное, параллельное согласное, параллельное встречное 9. Типовые звенья АСР и их характеристики (усилительное, запаздывания) 10. Типовые звенья АСР и их характеристики (интегрирующее, дифференцирующее).

11. Типовые звенья АСР и их характеристики (апериодическое первого порядка).

12. Типовые звенья АСР и их характеристики (апериодическое второго порядка).

13. Понятие об устойчивости АСР. Критерии устойчивости.

14. Качество переходных процессов в АСР и его критерии.

Вопросы для самостоятельного изучения 1. Применение микропроцессорных устройств в автоматизированной технике измерений.

2. Структурная схема и принцип действия автоматической системы регулирования построенной по комбинированному принципу.

3. Типовые звенья АСР и их характеристики (усилительное, запаздывания).

4. Понятие о статических, астатических и неустойчивых объектах и их свойства (емкость, самовыравнивание, постоянная времени, время разгона, коэффициент усиления).

Вопросы, рассматриваемые на аудиторных занятиях 1. Основные понятия и определения теории управления.

2. Государственная система приборов (ГСП).

3. Средства измерений и их основные элементы. Структура измерительных систем для прямых измерений.

4. Автоматические регуляторы (основные сведения).

5. Двухпозиционные регуляторы.

6. Типовые законы регулирования - пропорциональный (Прегулятор).

7. Типовые законы регулирования - интегральный (И-регулятор) 8. Типовые законы регулирования - пропорционально-интегральный (ПИ-регулятор).

9. Типовые законы регулирования - пропорционально-интегральнодифференциальный (ПИД-регулятор).

10. Регуляторы прямого действия.

11. Исполнительные устройства (исполнительные механизмы и регулирующие органы).

Вопросы для самостоятельного изучения 1. Погрешности измерений и измерительных приборов.

2. Типовые законы регулирования - пропорциональнодифференциальный (ПД-регулятор) 3. Выбор закона регулирования и приближенные методы расчета параметров настройки регуляторов.

4. Основные понятия метрологии. Виды и методы измерений Вопросы, рассматриваемые на аудиторных занятиях 1. Термоэлектрические термометры. Милливольтметры. Потенциометры.

2. Термометры сопротивления.

3. Деформационные манометры (мембранные, сильфонные, трубчатопружинные).

4. Электрические манометры (сопротивления, мембранноемкостные, пьезоэлетрические).

5. Приборы для измерения расхода и количества вещества (общие сведения). Счетчики.

6. Расходомеры переменного перепада давления.

7. Расходомеры динамического давления. Расходомеры постоянного перепада давления.

8. Расходомеры переменного уровня. Электромагнитные расходомеры.

9. Приборы для измерения уровня (поплавковые, гидростатические, мерные стекла).

10. Электрические уровнемеры.

11. Влагомеры (общие сведения, психрометры, весовые, кондуктометрические, потенциометрические, оптические).

12. Приборы для измерения плотности 13. Классификация АСУ ТП.Понятие о распределенных АСУ ТП 14. Проектирование схем автоматизации 15. Стадии проектирования систем автоматизации 16. Структурные и функциональные схемы автоматизации 17. Изображение приборов и средств автоматизации по ГОСТ 21.404- 18. Автоматизация проектирования систем управления 19. Пример схемы автоматизации типового ТП отрасли.

Вопросы для самостоятельного изучения 1. Газоанализаторы.

2. Анализаторы состава жидкостей (кондуктометрические, потенциометрические, оптические).

3. Микропроцессорные средства обработки информации и управления для АСУ ТП. Управляющие ЭВМ 4. Манометрические термометры. Термометры расширения.

5. Жидкостные манометры (одно-, двухтрубные, поплавковые).

6. Вискозиметры.

7. Способы и методика построения графических условных обозначений 8. Понятие об автоматизированных системах управления технологическими процессами (АСУ ТП) Вопросы, рассматриваемые на аудиторных занятиях 1. Основные понятия и определения теории управления.

2.Государственная система приборов (ГСП).

3.Основные понятия метрологии. Виды и методы измерений.

4.Средства измерений и их основные элементы. Структура измерительных систем для прямых измерений.

5.Погрешности измерений и измерительных приборов.

6.Манометрические термометры. Термометры расширения.

7.Термоэлектрические термометры. Милливольтметры. Потенциометры.

8.Термометры сопротивления.

9.Жидкостные манометры (одно-, двухтрубные, поплавковые).

10.Деформационные манометры (мембранные, сильфонные, трубчатопружинные).

11.Электрические манометры (сопротивления, мембранноемкостные, пьезоэлетрические).

12.Приборы для измерения расхода и количества вещества (общие сведения). Счетчики.

13.Расходомеры переменного перепада давления.

14.Расходомеры динамического давления. Расходомеры постоянного перепада давления.

15.Расходомеры переменного уровня. Электромагнитные расходомеры.

16.Приборы для измерения уровня (поплавковые, гидростатические, мерные стекла).

17.Электрические уровнемеры.

18.Газоанализаторы.

19.Влагомеры (общие сведения, психрометры, весовые, кондуктометрические, потенциометрические, оптические).

20.Анализаторы состава жидкостей (кондуктометрические, потенциометрические, оптические).

21.Вискозиметры.

22.Приборы для измерения плотности.

23.Применение микропроцессорных устройств в автоматизированной технике измерений.

24.Структурная схема и принцип действия автоматической системы регулирования по отклонению.

25.Структурная схема и принцип действия автоматической системы регулирования по возмущению.

26.Структурная схема и принцип действия автоматической системы регулирования построенной по комбинированному принципу.

27.Понятие стабилизирующей, программной, следящей АСР.

28.Математическое описание АСР и их элементов.

29.Методы получения математических моделей статики и динамики.

30.Динамические характеристики линейных элементов, преобразование Лапласа.

31.Понятие передаточной функции и переходной характеристики.

32.Способы соединения элементов АСР (последовательное, параллельное согласное, параллельное встречное 33.Типовые звенья АСР и их характеристики (усилительное, запаздывания) 34.Типовые звенья АСР и их характеристики (интегрирующее, дифференцирующее).

35.Типовые звенья АСР и их характеристики (апериодическое первого порядка).

36.Типовые звенья АСР и их характеристики (усилительное, запаздывания) 37.Типовые звенья АСР и их характеристики (апериодическое второго порядка).

38.Понятие о статических, астатических и неустойчивых объектах и их свойства (емкость, самовыравнивание, постоянная времени, время разгона, коэффициент усиления).

39.Автоматические регуляторы (основные сведения).

40.Двухпозиционные регуляторы.

41.Типовые законы регулирования - пропорциональный (П-регулятор) 42.Типовые законы регулирования - интегральный (И-регулятор) 43.Типовые законы регулирования - пропорционально-интегральный (ПИ-регулятор) 44.Типовые законы регулирования - пропорциональнодифференциальный (ПД-регулятор) 45.Типовые законы регулирования - пропорционально-интегральнодифференциальный (ПИД-регулятор) 46.Понятие об устойчивости АСР. Критерии устойчивости.

47.Качество переходных процессов в АСР и его критерии.

48.Выбор закона регулирования и приближенные методы расчета параметров настройки регуляторов.

49.Регуляторы прямого действия.

50.Исполнительные устройства (исполнительные механизмы и регулирующие органы).

51.Понятие об автоматизированных системах управления технологическими процессами (АСУ ТП) 52.Классификация АСУ ТП.Понятие о распределенных АСУ ТП 53.Микропроцессорные средства обработки информации и управления для АСУ ТП.Управляющие ЭВМ 54.Проектирование схем автоматизации 55.Стадии проектирования систем автоматизации 56.Структурные и функциональные схемы автоматизации 57.Изображение приборов и средств автоматизации по ГОСТ 21.404- 58.Способы и методика построения графических условных обозначений 59.Автоматизация проектирования систем управления 60.Пример схемы автоматизации типового ТП отрасли.

1.Автоматизация ТП размораживания мяса.

2. Автоматизация ТП варки колбас в термокамере АГН- 3. Автоматизация ТП сепарирования крови 4. Автоматизация ТП обработки колбас в универсальной термокамере KWU 5. Автоматизация ТП камеры горячего копчения 6. Автоматизация ТП обработки рубцов 7. Автоматизация ТП изготовление пельменей 8. Автоматизация ТП обработки шерстяных субпродуктов 9. Автоматизация ТП переработки переработки кости Я8-ФЛК 10.Автоматизация ТП сушки обезжиренной кости Я8-ФОБ-М 11. Автоматизация ТП сушильной камеры 12. Автоматизация ТП обработки мягкого жир сырья на линии «Ленинград»

13. Автоматизация ТП обработки мягкого жир сырья на линии «Шарплес»

14. Автоматизация ТП камеры созревания 15. Автоматизация ТП камеры интенсивного охлаждения колбас 16. Автоматизация ТП приготовления колбасного фарша 17. Автоматизация ТП выварки желатина и обработки бульона 18. Автоматизация ТП камера сушки сырокопченых колбас 19. Автоматизация ТП вытопки шквары 20. Автоматизация ТП а производства консервов «мясо тушеное».

21. Автоматизация ТП сушки сырокопченых колбас 22. Автоматизация варочного котла Вулкан 23. Автоматизация камеры холодного копчения 24. Автоматизация универсальной термокамеры Я16-АФЖ 25. Автоматизация универсальной термокамеры АГРОС 26. Автоматизация ТП обработки колбас в термокамере КОН 27. Автоматизация камеры хранения 28. Автоматизация варочного котла КПЭ 29. Автоматизация ТП стерилизации консервов в автоклаве периодического действия 7. Учебно-методическое и информационное обеспечение а) основная литература 1. Алейников, А.К. Системы управления химико-технологическими процессами / А.К. Алейников, Е.П. Решетняк, А.В. Комиссаров. Саратов: ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ», 2008. - 416 с. ISBN 978-5Никулин, Е.А. Основы теории автоматического управления. Частотные методы анализа и синтез систем./ Учебное пособие для вузов. - СПб.: БХВ-Петербург, 2004. – 640с. ISBN 5-94157-440- 3. Беспалов, А.В. Системы управления химико-технологическими процессами. – М.: ИКЦ «Академкнига», 2007. - 690 с. ISBN 978-5Свириденко, А.К. Оборудование для транспортировки, хранения и переработки молока / А.К. Свириденко, А.Н. Березин, А.Я. Змеев. Саратов: Из-во СГУ, 2003. - 243 с. ISBN 5-292- 5. Бесекерский, В.А. Теория систем автоматического управления. – 4-е изд., перераб. и доп. / В.А. Бесекерский, Е.П. Попов. – СПб. : Изд-во "Профессия", 2004. – 752 с. ISBN 5-93913-035- 6. Шишмарев, В.Ю. Основы автоматического управления: учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений/ В.Ю.Шишмарев. – М.: Издательский центр «Академия», 2008. – 352с. ISBN 978-5-7695-3952- б) дополнительная литература Митин, В.В Автоматика и автоматизация производственных процессов мясной и молочной промышленности / В.В. Митин, В.И. Усков, Н.Н.

Смирнов. - М.: Агропромиздат,1987. - 240с.

Решетняк, Е.П. Руководство к выполнению курсовой работы по дисциплине «Системы управления химико-технологическими процессами» Методическое пособие для студентов специальностей:

260303 – «Технология мяса и мясопродуктов», 260301 – «Технология молока и молокопродуктов»/ Е.П. Решетняк, А.К. Алейников. - Саратов:

Из-во ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ», 2009. - 44с.

Алейников, А.К. Лабораторный практикум по дисциплине «Системы управления химико-технологическими процессами» Методическое пособие для студентов специальностей: 260303 – «Технология мяса и мясопродуктов», 260301 – «Технология молока и молокопродуктов»/ А.К. Алейников, Е.П. Решетняк, И.В. Харина. - Саратов: Из-во ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ», 2008. - 64с.

Бородин, И.Ф. Автоматизация технологических процессов / И.Ф.

Бородин, Ю.А. Судник. - М.: КолосС, 2004. -344с. ISBN 5-9532-0030- Решетняк, Е.П. Функциональные схемы автоматизации оборудования по переработке молока. Ч1: Учебное пособие для студентов специальности 260303 – «Технология молока и молочных продуктов» / Е.П. Решетняк, А.К. Алейников, Е.В. Полукаров; ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ». – Саратов, 2010. – 111 с.

Кожевников, М.М. Технические средства АСУТП для пищевой промышленности: Справочное пособие по курсу «Автоматика, автоматизация и АСУТП» для студентов технологических специальностей пищевой промышленности / М.М. Кожевников, В.И.

Никулин. – Могилев: УО МГУП, 2008. – 95с.

7. Решетняк,Е.П. Электронный конспект лекций по дисциплине АСУТП./ Е.П. Решетняк.– Саратов:

- СГАУ, 2009.

в) базы данных, информационно-справочные и поисковые системы, поисковые системы Rambler, Yandex, Google:

Электронная библиотека СГАУ - http://library.sgau.ru АСУ ТП обозначает автоматизацию технологических процессов портал по автоматике http://automation-system.ru/ 8. Материально-техническое обеспечение дисциплины Для проведения занятия используется следующее материальнотехническое обеспечение:

При чтении лекций используется мультимедийный проектор.

Лабораторные работы студенты выполняют на специализированных лабораторных стендах, оснащенных современными средствами автоматизации (измерители-регуляторы фирмы «Овен» - ТРМ-202, МПР-51, эмуляторы ЭП10, магазины сопротивления, термометры сопротивления, термоэлектрические преобразователи). Кроме этого для моделирования систем автоматизации используется дисплейный класс, оснащенный персональными компьютерами. В распоряжении преподавателя и студентов имеются плакаты по основным разделам дисциплины.

Лабораторные стенды:

1. Изучение промышленных приборов для измерения и регулирования технологических параметров.

2. Экспериментальное определение динамических свойств объекта 3. Исследование процесса двухпозиционного регулирования.

4. Определение динамических характеристик САУ с помощью 5. Исследование типовых динамических звеньев САУ.

6. Определение передаточных функций САУ с помощью ЭВМ.

7. Исследование алгебраических критериев устойчивости САУ с 8. Измерение температуры с помощью термометров сопротивления и мостовых измерительных схем.

9. Измерение влажности с помощью МПР Лабораторное оборудование:

1. Эмулятор печи ЭП-10.

2. Регулятор температуры ТРМ202.

3. Регулятор температуры- влажности МПР-51.

4. Персональные ЭВМ.

5. Термометры сопротивления.

6. Магазины сопротивления.

7. Преобразователь интерфейса АС2.

8. Преобразователь интерфейса АС3м.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом рекомендаций и ПрООп ВПО по направлению подготовки 260200. Продукты питания животного происхождения.