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.

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА, ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОНИКИ И АВТОМАТИЗАЦИЯ

ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ

Типовая учебная программа для высших учебных заведений по специальности 1-50 01 01 «Технология пряжи, тканей, трикотажа и нетканых материалов»

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 объединения по химико- воспитательной работе технологическому образованию Государственного учреждения _ И.М. Жарский образования «Республиканский «»2011 г. институт высшей школы»

_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.);

Ивченко М. М., директор Открытого акционерного общества «Витебский комбинат шелковых тканей».

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 23.06.2011 г.);

Научно-методическим советом по технологиям легкой промышленности Учебно-методического объединения по химико-технологическому образованию (протокол № 6 от 20.06.2011 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 по дисциплине «Электротехника, основы электроники и автоматизация производственных процессов» относится к числу наиболее важных дисциплин при подготовке современных инженеров.

Электротехника, основы электроники и автоматизации производственных процессов – широкая область науки и техники. Электричество прочно вошло во все области народного хозяйства. Знание электромагнитных явлений, распределения и применения электрической энергии, устройства электрических машин, методов измерений, основ производственных процессов и производств.

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: студенты высшей школы должны быть обязательно приобщены к поиску новых решений в области автоматизации;

уметь ставить задачи применительно к системам автоматического управления, 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 для специальности ОСРБ 1- 50 01 01- «Технология пряжи, тканей, трикотажа и нетканых материалов».

1.2 Цели и задачи учебной дисциплины Целью дисциплины является изучение общих положений и основных законов электротехники, устройства и принципа действия электрических машин и аппаратов, процессов, происходящих в устройствах промышленной электроники; формирование у студентов теоретических знаний по изучению теории автоматического регулирования и управления в прядильном, трикотажном и ткацком производствах, умения осуществлять подбор и сочетание автоматических устройств.

Основными задачами дисциплины являются: формирование фундаментальных знаний в области электротехники, электромагнитных явлений и принципов их использования, а также элементной базы и основ схемотехники электронных аналоговых и цифровых устройств. Подготовка специалистов, владеющих современными знаниями и методами управления и регулирования технологическими параметрами текстильной промышленности, умеющих применять современные технические средства автоматики и автоматизации в производственных процессах текстильной промышленности.

1.3 Требования к уровню освоения содержания учебной дисциплины В соответствии с образовательным стандартом ОСРБ 1-50 01 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 текстильной 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 текстильной 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 неоптимальности 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 текстильных изделий 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 – основные законы электрических цепей постоянного и переменного тока;

– основные характеристики электрических машин и аппаратов;

– физические основы работы электронных устройств;

– методы преобразования технологических параметров в электрические сигналы;

– основные понятия, определения и задачи автоматического регулирования технологических процессов;

– методы исследования автоматизации производственных процессов;

– методы и средства измерения основных технологических параметров;

– принципы автоматического регулирования в технических средствах автоматизации;

– методы автоматизации технологических процессов текстильного производства.

уметь:

– читать схемы и собирать простые электрические цепи;

– применять электроизмерительную аппаратуру для исследования параметров электрических тцепей;

– пользоваться учебной и справочной электротехнической литературой;

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

– использовать методы оценки качества автоматических систем регулирования.

1.4 Междисциплинарные связи Содержание тем опирается на приобретенные ранее студентами компетенции при изучении естественнонаучных дисциплин «Высшая математика», «Информатика», «Физика», «Теоретическая механика».

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), реализуемые на лекционных занятиях;

- элементы учебно-исследовательской деятельности, 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- 01 01-2008.

Общая трудоемкость дисциплины составляет максимально 258 часов (для специальности 1-50 01 01 07 - 164 часа), что соответствует десяти зачетным единицам, из них всего часов аудиторных - 170, в том числе лекции - 102, лабораторные занятия - 68, самостоятельная работа - 88. Рекомендуемые формы итоговой оценки приобретенных компетенций – зачет, 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,

№ разделов 3. Основы промышленной гических устройств устройств Автоматизированные системы управления производственными процессами Автоматические системы управления и регулирова ния технологических процессов Автоматизированный контроль технологичесПК-11, ПК-15, ПК- ких параметров текстиль ной промышленности

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. Электрическая энергия, ее особенности и области применения. Значение и роль электротехники и электроники в развитии автоматизированных систем управления производственными процессами текстильной промышленности.

РАЗДЕЛ 2. ЭЛЕКТРОТЕХНИКА

Тема 2.1 Электрические цепи постоянного тока Структура электрической цепи. Основные соотношения в линейных цепях постоянного тока. Режимы работы электрической цепи. Расчет простых и сложных электрических цепей постоянного тока. Понятие о цепях с нелинейными элементами и их расчете.

Тема 2.2 Электрические цепи переменного тока Получение переменного синусоидального тока. Основные соотношения в цепях переменного синусоидального тока. Векторные диаграммы.

Представление электрических величин в комплексной форме. Методы расчета цепей переменного тока. Простейшие электрические фильтры.

Тема 2.3 Трехфазные цепи переменного тока Основные понятия и схемы трехфазных цепей. Соотношения между токами и напряжениями в трехфазных цепях при соединении звездой и треугольником. Симметричный и несимметричный режимы работы трехфазной цепи.

Тема 2.4 Переходные процессы Понятие о переходных процессах в цепях и законах коммутации.

Переходной, установившийся и свободный режимы. Переходные процессы в простейших цепях при подключении к источнику постоянного напряжения и коротком замыкании цепей.

Тема 2.5 Электрические измерения Виды и методы измерений электрических величин. Принцип действия и устройство основных типов электроизмерительных приборов.

Тема 2.6 Магнитные цепи Основные понятия и законы магнитных цепей. Неразветвленные и разветвленные магнитные цепи. Прямая и обратная задачи расчета магнитных цепей.

Тема 2.7 Трансформаторы Назначение, устройство, принцип действия и области применения трансформаторов. Режимы работы. Понятие о трехфазных и измерительных трансформаторах. Кпд трансформатора.

Тема 2.8 Асинхронные двигатели Устройство и принцип действия трехфазного асинхронного двигателя (АД). Механическая характеристика АД. Пуск, торможение и регулирование частоты вращения двигателя.

Тема 2.9 Двигатели постоянного тока Устройство и принцип действия машин постоянного тока. Способы возбуждения машин постоянного тока. Механические характеристики двигателя постоянного тока. Пуск, торможение и регулирование частоты вращения двигателя постоянного тока.

РАЗДЕЛ 3. ОСНОВЫ ПРОМЫШЛЕННОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ

Полупроводники, их проводимость и вольт-амперные характеристики.

Полупроводниковые приборы: диоды, транзисторы, и интегральные микросхемы. Управляемые и неуправляемые выпрямители, усилители, логические элементы, мультивибраторы, триггеры, микропроцессоры.

РАЗДЕЛ 4. ЭЛЕКТРОПРИВОД ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ

Определение понятия электропривода. Типовые режимы работы электропривода. Методы выбора электродвигателя.

РАЗДЕЛ 5. АППАРАТУРА УПРАВЛЕНИЯ И ЗАЩИТЫ

ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ

Контакторы, конечные выключатели и реле. Условные графические обозначения аппаратуры на схемах. Общие принципы релейно-контакторного и бесконтакторного управления электротехническими устройствами. Типовые схемы управления.

РАЗДЕЛ 6. АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

ПРОИЗВОДСТВЕННЫМИ ПРОЦЕССАМИ

Состав и классификация систем управления. Структура и классификация автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУТП). Основы проектирования АСУТП. Системы автоматизированного проектирования (САПР) трикотажного, прядильного и текстильного производств. Основные компоненты САПР.

РАЗДЕЛ 7. АВТОМАТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЕ И

РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

Основные понятия теории автоматического управления. Математическое моделирование систем автоматического регулирования и управления технологическим процессом. Принципы построения автоматического регулирования автоматических систем текстильной промышленности. Анализ систем автоматического регулирования и управления. Основные законы регулирования. Классификация по функциональным признакам регуляторов, область применения. Качество автоматических систем регулирования и управления технологических процессов.

РАЗДЕЛ 8. АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ КОНТРОЛЬ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ТЕКСТИЛЬНОЙ

ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Основы метрологии измерений технологических параметров текстильной промышленности. Методы и способы измерений технологических параметров трикотажного, прядильного и текстильного производств. Технические средства автоматизации производственных процессов. Элементы автоматики и автоматизации производственных процессов и производств. Классификация, принцип работы и область применения измерительных приборов и устройств для измерения технологических параметров технологических процессов трикотажного, прядильного и текстильного производств.

4 ИНФОРМАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

4.1 Основная литература 1. Электротехника с основами электроники /А.А. Федорченко, Ю.Г.

Синдеев –М.: Дашков и К, 2007. – 416 с.

2. Электротехника /Под ред. В.С.Пантюшина –М.: Высшая школа, 1976.

3. Электротехника /И.С. Рыбков –М.: РИОР, 2007. – 160 с.

4. Электротехника: Учебник /П.А. Бутырин -М.: Академия, 2007, - 272 с.

5. Электротехника /А.С. Касаткин, М.В. Немцов -М.: Высшая школа, 2003. –542 с.

6. Борисов, Ю.М. и др. Электротехника. –М.: Энергоатомиздат, 1985.

7. Электротехника, электроника и импульсная техника /А.Г. Морозов – М.: Высшая школа, 1987.

8. Электрические цепи: методические указания к лабораторным работам по электротехнике /А. В. Ильющенко, В. Ф. Куксевич -Витебск: УО ВГТУ, 2006. - 35с.

9. Электрические цепи постоянного тока: методические указания к лабораторным работам по электротехнике /Г. П. Рыжков и др.Витебск: УО ВГТУ, 2005. - 47с.

10. 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.

11. 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.

12. Айзенберг, Л.Г., Кипнис, А.Б., Стороженко, Ю.И. Автоматизация производственных процессов и АСУ в легкой промышленности. – М.:

Легпромбытиздат, 1990.–304с.

13. Курсовое и дипломное проектирование по автоматизации производственных процессов: Учеб. пособие для студентов вузов обуч по спец. «Автоматизация и комплексная механизация химикотехнолог. процессов» / И.К. Петров, Д.П. Петелин, М.С. Тюльпанов, М.В. Козлов; Под ред. И.К. Петрова. - М: Высш. школа,1986. – 352с.

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

15. Г. Я. Лазарева, Ю. Ф. Мартемьянов Основы теории автоматического управления : учеб. пособие. – Тамбов: Изд-во Тамбовского гос.

технол. ун-та, 2003. – 308с. Электронный вариант.

4.2 Дополнительная литература 1. Электротехника и электроника /Б.И. Петленко и др.–М.: Академия, 2. Электратэхнiка: Падручнiк /Ф. Р. Кiтуновiч -Мн.: Выш.шк., 1997. с.: iл.

3. Основы промышленной электроники /Под ред. В.Г.Герасимова –М.:

Высшая школа, 1986.

4. Методические указания к выполнению расчетно-графических работ по электротехнике и основам электроники Г. П. Рыжков-Витебск: УО 5. Автоматизация типовых технологических процессов и установок:

Учебник для ВУЗов/ А.М. Корытин, Н.К. Петров, С.Н. Радимов, Н.К.

Шапарев. – 2-е изд., перераб. И доп. М.:Энергоатомиздат, 1988. – 6. Проектирование станочной автоматики. / Чернов, Е.А.– М.:

Машиностроение, 1989. - 304с.: ил.

7. Основы автоматизации. Под ред. Г.В. Королева – М: Высш. школа, 8. Новое в технике прядильного производства / Коган А.Г., Рыклин Д.Б., Медвецкий С.С. Витебск: УО «ВГТУ», 2005.-195с.

9. Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (легкая промышленность) / Д. А. Забродин. Москва:

МГТУ им. А. Н. Косыгина. - 2006. - 16с:

10. Методические указания по выполнению контрольных работ по курсам «Автоматизация процессов производства» для студентов технологических специальностей заочной формы обучения.

Ринейский К.Н., Клименкова С.А. Витебск: УО «ВГТУ», 2002.

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 лабораторных занятий 1. Ознакомление со стендами и порядком измерения основных электротехнических величин.

2. Исследование цепей постоянного тока с одним источником эдс.

3. Исследование сложных электрических цепей постоянного тока.

4. Исследование цепи синусоидального тока с последовательным и параллельным соединением элементов.

5. Исследование трехфазных цепей при соединении фаз звездой и треугольником.

6. Исследование переходных процессов.

7. Исследование электрических фильтров.

8. Исследование трансформатора.

9. Исследование машин постоянного и переменного тока.

10. Исследование схем выпрямления переменного тока.

11. Исследование усилителя на биполярном транзисторе.

12. Исследование мультивибратора и одновибратора.

13. Экспериментальное определение типа математической модели.

14. Исследование двухпозиционных систем регулирования.

15. Определение качественных показателей процесса регулирования.

16. Исследование простейших логических устройств.

17. Исследование методов измерения технологических параметров.

18. Исследование функциональных элементов автоматизации.

19. Исследование схем управления исполнительных механизмов автоматических систем управления.