Министерство образования Республики Беларусь

Учебно-методическое объединение по химико-технологическому образованию

УТВЕРЖДАЮ

Первый заместитель Министра

образования Республики Беларусь

А. И. Жук

_2012 г.

Регистрационный № ТД-_ /тип.

АВТОМАТИКА И АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ

ПРОЦЕССОВ

Типовая учебная программа для высших учебных заведений по специальности 1–36 08 01 Машины и аппараты легкой, текстильной промышленности и бытового обслуживания

СОГЛАСОВАНО СОГЛАСОВАНО

Заместитель председателя Начальник Управления высшего и концерна «Беллегпром» среднего специального образования А. В.Гуров С.И.Романюк «»2011 г. «»2012 г.

СОГЛАСОВАНО СОГЛАСОВАНО

Председатель Учебно-методического Проректор по учебной и воспитаобъединения по химико- тельной работе Государственного технологическому образованию учреждения образования «РеспублиИ.М. Жарский канский институт Высшей школы»

«»2011 г. _В.И.Шупляк «»2012 г.

Эксперт-нормоконтролер _ «»2012 г.

Минск

СОСТАВИТЕЛИ:

Кузнецов А.А профессор кафедры «Физика» учреждения образования «Витебский государственный технологический университет», доктор технических наук, доцент;

Клименкова С. А., старший преподаватель кафедры «Автоматизация технологических процессов и производств» учреждения образования «Витебский государственный технологический университет».

РЕЦЕНЗЕНТЫ:

Кафедра «Автоматизация производственных процессов и электротехники» учреждения образования «Белорусский государственный технологический университет (протокол № 2 от 30 09 2011 г.);

Дмитракович Н. М., начальник отдела научно-технических разработок учреждения «Научно-исследовательский центр Витебского областного управления МЧС Республики Беларусь», кандидат технических наук.

РЕКОМЕНДОВАНА К УТВЕРЖДЕНИЮ В КАЧЕСТВЕ ТИПОВОЙ:

Кафедрой «Автоматизация технологических процессов и производств» учреждения образования «Витебский государственный технологический университет»

(протокол № 20 от 14 июня.2011 г.);

Научно-методическим советом учреждения образования «Витебский государственный технологический университет»

(протокол № 10 от 23 июня 2011 г.);

Секцией по специальности 1-36 08 01 «Машины и аппараты легкой, текстильной промышленности и бытового обслуживания» научно-методического совета по машинам и аппаратам химических, пищевых и текстильных производств Учебно-методического объединения по химико-технологическому образованию (протокол № 4 от 20.06.2010 г.).

Ответственный за редакцию: Клименкова С.А.

Ответственный за выпуск: Букин Ю.А.

СОДЕРЖАНИЕ

1 Пояснительная записка

2 Примерный тематический план ……………………………………………… 3 Содержание учебного материала

4 Информационно-методическая часть………. ……...……………………….

1 ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

1.1 Актуальность изучения учебной дисциплины Типовая учебная программа предназначена для изучения автоматизации технологических процессов и производств легкой промышленности.

Одним из основных средств роста производительности труда, являются комплексная механизация и автоматизация производственных технологических процессов, техническое перевооружение производства.

В текстильной промышленности нашло применение автоматическое управление отдельными машинами, механизмами и технологическими процессами, обеспечивающее согласованную работу технологического оборудования в функции положения обрабатываемого материала, степени его обработки и некоторых качественных показателей.

С этой целью следует придавать большое значение развитию у студентов творческих способностей; студенты должны быть обязательно приобщены к поиску новых решений в области автоматизации; уметь ставить задачи применительно к человеко-машинным системам, широко их использовать в поиске оптимального решения проблем производственного характера, а также при разработке методов управления.

В этой связи особо важно, чтобы в процессе обучения студент освоил современные и перспективные методы автоматического контроля, технические средства автоматизации; основные принципы построения автоматизированных систем управления технологическими процессами.

Программа разработана на основе компетентностного подхода и требований к уровню подготовки выпускника, сформулированных в образовательном стандарте ОСРБ 1-36 08 01-2008 для специальности 1–36 08 01 «Машины и аппараты легкой, текстильной промышленности и бытового обслуживания».

1.2 Цели и задачи учебной дисциплины Цель дисциплины – формирование знаний, умений и профессиональных компетенций, навыков автоматизированного управления регулирования и контроля технологическими процессами легкой промышленности, изучения теории автоматического управления и основных законов регулирования.

Основными задачами дисциплины являются: подготовка специалистов, владеющих современными знаниями и методами управления и регулирования технологических параметров легкой промышленности, использование современных технических средств автоматики и автоматизации.

1.3 Требования к уровню освоения содержания учебной дисциплины В соответствии с образовательным стандартом ОСРБ 1-36 08 01-2008 в результате изучения дисциплины студент должен обладать компетенциями академическими (АК):

АК-1 – уметь работать самостоятельно и постоянно повышать свой профессиональный уровень;

АК-2 – уметь применять полученные базовые научно-теоретические знания для решения научных и практических задач в области проектирования изделий легкой промышленности и разработки их технологии производства;

АК-3 – иметь навыки организации проведения исследований, информационного обеспечения, а также системного и сравнительного анализа;

АК-4 – уметь осуществлять комплексный подход к решению поставленных задач;

АК-5 – уметь использовать технические и программные средства компьютерной техники;

АК-6 – уметь создавать и использовать в своей деятельности объекты интеллектуальной собственности;

АК-7 – уметь применять методы математической статистики при обработке данных эксперимента;

АК-8 – уметь грамотно оформлять различные документы и излагать результаты исследования;

АК-9 – уметь формулировать и выдвигать новые идеи.

социально-личностными (СЛК):

СЛК-1 – иметь высокую гражданственность и патриотизм, знать права и соблюдать обязанности гражданина;

СЛК-2 – быть способным к социальному взаимодействию и межличностным коммуникациям;

СЛК-3 – знать и соблюдать нормы здорового образа жизни;

СЛК-4 – иметь способность к критике и самокритике;

СЛК-5 – уметь работать в коллективе;

СЛК-6 –уметь использовать знание основ социологии, физиологии и психологии труда;

СЛК-7- иметь способность находить правильные решения в условиях чрезвычайных ситуаций в цехах легкой промышленности.

профессиональными (ПК):

ПК-1 – осуществлять разработку новых моделей и технологических процессов, обеспечивающих эффективное использование основных и вспомогательных материалов;

ПК-2 – создавать условия для соответствия режимов действующим стандартам, правилам и нормам;

ПК-3 – на основе анализа выявлять причины не оптимальности технологического процесса и разрабатывать пути их устранения;

ПК-4 – в составе группы выпускников осуществлять выбор оптимальных режимов работы оборудования при использовании новых материалов для повышения технико-экономических показателей работы и повышения качества продукции;

ПК-5 – анализировать перспективы и направления развития промышленного проектирования изделий легкой промышленности и технологических процессов их изготовления;

ПК-6 – намечать основные этапы научных исследований;

ПК-7 – исследовать свойства новых материалов с целью разработки рекомендаций по их применению;

ПК-8 – организовывать работу по подготовке научных статей, рефератов и заявок на изобретение и лично участвовать в ней;

ПК-9 – осуществлять разработку энерго- и ресурсосберегающих технологий;

ПК-10 – подготавливать техническую документацию к тендерам, проводить экспертизу тендерных материалов и консультаций заказчиков проектов по этим материалам;

ПК-11 – принимать участие во внедрении результатов НИР в производство;

ПК-12 – осуществлять поиск, систематизацию и анализ информации по перспективам развития отрасли, инновационным технологиям, проектам и решениям;

ПК-13 – определять цели инноваций и способы их достижения;

ПК-14 – работать с научной, технической и патентной литературой;

ПК-15 – разрабатывать новые технологические процессы на основе математического моделирования и оптимизации;

ПК-16 – применять методы анализа и организации внедрения инноваций.

Для приобретения профессиональных компетенций ПК-1–ПК-16 в результате изучения дисциплины студент должен - классификацию и структуру систем управления;

- схемы автоматизации типовых технологических процессов;

- математические модели типовых технологических процессов;

- этапы проектирования систем автоматизации;

- технические средства автоматизации производственных процессов;

- использовать технические средства для контроля и регулирования параметров технологических процессов;

- владеть методикой постановки задачи автоматизации технологических процессов, подбора элементов автоматики для конкретной задачи;

- применять первичные преобразователи;

- выбирать регулирующие блоки и исполнительные механизмы;

- оценивать устойчивость и качество работы автоматической системы регулирования.

1.4 Междисциплинарные связи Содержание тем опирается на приобретенные ранее студентами компетенции при изучении естественнонаучных дисциплин «Высшая математика», «Основы электроники и микропроцессорная техника», «Физика».

1.5 Методы (технологии) обучения В качестве методов обучения рекомендуется проведение лабораторных занятий с организацией деловых игр, решением задач и тестов, выполнением контрольных заданий, самостоятельной работы и контроля за ее выполнением.

При изучении дисциплины предлагается использовать в учебном процессе инновационные образовательные технологии, адекватные компетентностному подходу в подготовке специалиста (вариативные модели управляемой самостоятельной работы студентов, учебно-методические комплексы, модульные и рейтинговые системы обучения, тестовые и другие системы оценки уровня компетенций студентов).

Основными методами (технологиями) обучения, отвечающими целям изучения дисциплины, являются:

- элементы проблемного обучения (проблемное изложение, вариативное изложение, частично-поисковый метод), реализуемые на лекционных занятиях;

- элементы учебно-исследовательской деятельности с использованием творческого подхода, реализуемые на лабораторных занятиях, а также при самостоятельной работе.

1.6 Организация самостоятельной работы студентов При изучении дисциплины используются следующие формы самостоятельной работы:

- контролируемая самостоятельная работа в виде решения индивидуальных задач в аудитории во время проведения лабораторных занятий под контролем преподавателя в соответствии с расписанием;

- управляемая самостоятельная работа, в том числе в виде выполнения индивидуальных специальных заданий с консультациями преподавателя;

- тестирование.

1.7 Диагностика компетенций студента Для оценки достижений студентов используется следующий диагностический инструментарий (в скобках - какие компетенции проверяются):

- проведение текущих контрольных опросов по отдельным темам (ПК- ПК-16);

- защита выполненных на лабораторных работах индивидуальных заданий (АК-1 – АК-5, АК-8, ПК-6, ПК-14);

- защита выполненных в рамках управляемой самостоятельной работы индивидуальных заданий (АК АК-5, АК-8, ПК-16);

- компьютерное тестирование знаний студента;

- сдаче экзамена по дисциплине (АК-1, АК-7, АК-8, ПК-6, ПК-7, ПК-14).

2 ПРИМЕРНЫЙ ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН

Дисциплина относится к циклу общепрофессиональных и специальных дисциплин (обязательный компонент) образовательного стандарта ОСРБ 1- 08 01-2008.

Общая трудоемкость дисциплины составляет 148 часов, что соответствует четырем зачетным единицам, из них всего часов аудиторных - 60, в том числе лекции - 30, лабораторные занятия - 30, самостоятельная работа - 88. Рекомендуемые формы итоговой оценки приобретенных компетенций – экзамен.

Дисциплина является лабораторно-ориентированной.

Последовательность изучения тем соответствует иерархии этапов изучения дисциплины: формирование исходной информации по данным литературных источников, постановка задачи управления и регулирования, обоснование методов и средств измерения, принципов регулирования автоматических систем, оформление результатов научных исследований и передача информации.

ПРИМЕРНОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЧАСОВ ПО РАЗДЕЛАМ

структура технологических процессов кой промышленности 6 Автоматизированные и автоматические системы управления технологическими процессами

3 СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОГО МАТЕРИАЛА

3.1 Разделы, темы и их содержание

РАЗДЕЛ 1 ВВЕДЕНИЕ. ПРЕДМЕТ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ. СТРУКТУРА И ОБЪЕМ ДИСЦИПЛИНЫ

Предмет и задачи дисциплины. Основные разделы дисциплины. Основные понятия. Структура и объем дисциплины. Место изучаемой дисциплины в цикле дисциплин специальности и специализаций. Направления развития автоматизации на современном этапе. Комплексный подход к автоматизации легкой промышленности.

РАЗДЕЛ 2. АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ.

КЛАССИФИКАЦИЯ, ВИДЫ, СТРУКТУРА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ

ПРОЦЕССОВ

Постановка задач автоматизации технологических процессов. Виды технологических процессов, их классификация. Технологический процесс как объект управления, задачи автоматического управления. Структура технологических процессов легкой промышленности. Управление технологическими процессами. Виды параметров технологических процессов. Классификация автоматических (циклические и ациклические процессы) и автоматизированных процессов (АСУ ТП).

РАЗДЕЛ 3. АВТОМАТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ И

УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ ЛЕГКОЙ

ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Тема 3.1.Система регулирования в производстве.

Основные понятия и определения автоматической системы регулирования. Замкнутые и разомкнутые системы. Принцип регулирования по отклонению, структура, принцип работы, область применения системы регулирования в легкой, текстильной промышленности и бытовом обслуживании Типы обратных связей в системах регулирования по отклонению. Принцип регулирования по возмущению структура, принцип работы, область применения системы регулирования в легкой, текстильной промышленности и бытовом обслуживании Комбинированные системы автоматического регулирования, структура, принцип работы, область применения системы регулирования в легкой, текстильной промышленности и бытовом обслуживании.

Тема 3.2. Теория автоматического управления.

Основные схемы автоматизации: структурные, функциональные и принципиальные схемы. Понятие математической модели, цели и задачи математического моделирования, типы математических моделей как объектов управления и регулирования. Статический анализ автоматической системы регулирования, статические характеристики автоматической системы регулирования (АСР). Динамический анализ автоматических систем регулирования, важнейшие характеристики АСР. Преобразование Лапласа, понятие передаточной функции. Структурные схемы и их преобразование. Простейшие звенья, их модели и основные характеристики. Понятие устойчивости. Критерии устойчивости. Определение алгебраических и частотных критериев устойчивости (по Михайлову, Найквисту, по Раусу-Гурвицу). Качество процесса регулирования (прямые и косвенные показатели качества).

Тема 3.3. Качество процессов регулирования.

Методы повышения качества и устойчивости систем регулирования технологических процессов легкой промышленности.

РАЗДЕЛ 4. АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ КОНТРОЛЬ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ЛЕГКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Элементы метрологии и техники измерений. Параметры измерительных приборов. Измерительные схемы. Методы измерения. Измерение технологических параметров: температуры, влажности, уровня, расхода и количества вещества, химического состава веществ, механических параметров, давления и разряжения вещества и так далее в текстильной, легкой промышленности и бытового обслуживания. В разделе рассматриваются методы построения средств измерений, устройство, принцип действия и виды. Методы преобразования технологических параметров в электрические сигналы.

РАЗДЕЛ 5. ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА АВТОМАТИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

Технические средства для контроля и регулирования параметров технологического процесса. Устройство, принцип действия и область применения измерительных преобразователей, вторичных приборов, исполнительных механизмов, регулирующих органов, задающих устройств, элементов сравнения, усилителей.

РАЗДЕЛ 6. АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ И АВТОМАТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ

Состав и классификация автоматических систем управления технологическими процессами легкой промышленности. Основы проектирования автоматизированных систем управления технологическими процессами. Примеры автоматических систем управления в легкой, текстильной промышленности и бытовом обслуживании. Системы автоматизированного проектирования в легкой, текстильной промышленности и бытовом обслуживании. Основные законы регулирования. Линейные и нелинейные системы автоматического регулирования технологических процессов. Регуляторы дискретного и непрерывного действия.

Информационные аспекты автоматизации. Задачи и алгоритмы обработки информации в системе управления непрерывными технологическими процессами. Контроль достоверности и коррекции измеренных значений контролируемых переменных объекта управления. Задачи и алгоритмы оптимального управления технологическими процессами, сложными технологическими комплексами, непрерывными, периодическими и дискретными технологическими процессами в текстильной, легкой и бытовой промышленности.

4 ИНФОРМАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

4.1 Основная литература 1. Плужников, Л.Н. Автоматизация технологических процессов легкой промышленности: Учеб. для вузов. / Л.Н. Плужников, А.В. Елин, А.В. Кочегаров, В.Н. Наумов; Под ред. Л.Н. Плужникова – 2-е изд.., перераб. и доп.

– М.: Легпромбытиздат, 1993. - 368с.

2. Петелин, Д.П. Автоматизация производственных процессов текстильной промышленности: Учеб. для вузов в 5-ти книгах. / Д.П. Петелин, Э.М.

Ромаш, А.Б. Козлов и др. – М.: Легпромбытиздат, 1993.

3. Айзенберг, Л.Г. Автоматизация производственных процессов и АСУ в легкой промышленности / Л.Г. Айзенберг, А.Б. Кипнис, Ю.И. Стороженко – М.: Легпромбытиздат, 1990.–304с.

4. Петров, И.К. Курсовое и дипломное проектирование по автоматизации производственных процессов: Учеб. пособие для студентов вузов обуч по спец. «Автоматизация и комплексная механизация химико-технолог.

процессов» / И.К. Петров, Д.П. Петелин, М.С. Тюльпанов, М.В. Козлов;

Под ред. И.К. Петрова. - М: Высш. школа, 1986. – 352с.

5. Коновалов, Л.И. Элементы и системы автоматики / Коновалов Л.И. Петелин Д.П.-М.:Высш.шк., 1985.

6. Лазарева, Г. Я. Основы теории автоматического управления : учеб. пособие / Г.Я. Лазарева, Ю. Ф. Мартемьянов – Тамбов: Изд-во Тамбовского гос. технол. ун-та, 2003. – 308с. Электронный вариант.

7. Автоматизация технологических процессов легкой промышленности:

Учеб.для вузов / Л. Н. Плужников, А. В. Елин, А. В. Кочеров, В. Н. Наумов; Под ред. Л.Н. Плужникова. - 2-е изд.,перераб.и доп. - М.: Легпромбытиздат, 1993. - 368с.

8. Волчкевич, И.И. Автоматизация производственных процессов: учебное пособие для студентов вузов / - 2-е изд., стер. / И.И. Волчкевич. - Москва:

Машиностроение, 2007. - 380с 4.2 Дополнительная литература 1. Орловский, Б.В. Основы автоматизации швейного производства / Б.В.

Орловский - М.: Легпромбытиздат, 1988. – 216 с.

2. Иващенко, Н.Н. Автоматическое регулирование. / Иващенко Н.Н. – М:

Машиностроение, 1973. – 589 с.

3. Автоматика и автоматизация технологических процессов: методические указания к лабораторным работам для студентов спец. 1-36 08 01 Машины и аппараты легкой, текстильной промышленности и бытового обслуживания / С. А.Клименкова, К. Н. Ринейский, А. П. Давыдько. УО ВГТУ.Витебск, 2006. - 52с.

4. Забродин, Д.А. Исследование надежности поточных линий прядильного производства и автоматизация принятия управляющих решений: автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук: спец. 05.13.06 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (легкая промышленность) / Д. А. Забродин.

МГТУ им. А. Н. Косыгина. - Москва, 2006. - 16с.

4.3 Компьютерные программы, электронные учебнометодические пособия 1. Операционная система Windows XP.

2. Пакеты MathCAD и MatLAB.

3. Пакет Multisim 2001.

4.4. Примерный перечень тематики лабораторных занятий 1. Экспериментальное определение математической модели объекта моделирования.

2. Исследование позиционной системы регулирования.

3. Исследование импульсной системы регулирования.

4. Исследование датчиков линейных и угловых перемещений.

5. Изучение принципа работы усилителя, классификация, область применения.

6. Исследование аналоговых пневматических регуляторов.

7. Исследование электрических исполнительных механизмов.

8. Исследование методов измерения технологических параметров легкой промышленности.

9. Исследование закона регулирования и основных качественных показателей качества процесса регулирования.

10. Исследование схем управления исполнительными механизмами.

11. Исследование синтеза циклических систем управления.

12. Исследование работы параметров электромагнитного реле 13. Исследование простейших логических устройств.

14. Исследование систем автоматического регулирования и управления в расчетах на ЭВМ.

15. Исследование качества регулирования с использованием современной вычислительной техники.