Перелік дисциплін, які виносяться для вступу на освітньо-кваліфікаційний рівень магістра зі спеціальності «Автоматизоване управління технологічними процесами»



Скачати 299.78 Kb.
Дата конвертації07.12.2016
Розмір299.78 Kb.
Перелік дисциплін, які виносяться

для вступу на освітньо-кваліфікаційний рівень магістра зі спеціальності

«Автоматизоване управління технологічними процесами»
Теорія автоматичного керування

Автоматизація неперервних технологічних процесів

Основи автоматики та автоматизації

Теорія інформації

Технологічні вимірювання і прилади

Виконавчі механізми та регулюючі органи

Мікропроцесорна техніка

Автоматизовані системи керування технологічними процесами

Технічні засоби автоматизації
Програми дисциплін
Теорія автоматичного керування
Основні поняття автоматичного керування

Регулювання, керування, об’єкт регулювання. Ручне регулювання. Система автоматичного регулювання та її елементи. Вхідні та вихідні величини елементів систем регулювання. Основні принципи побудови систем автоматичного регулювання та керування: принцип за відхиленням, принцип за збуренням. Поняття від’ємного зворотного зв’язку. Розімкнуті, замкнуті та комбіновані розімкнуто-замкнуті системи автоматичного регулювання. Класифікація систем автоматичного регулювання та керування (стабілізуючі, програмні, слідкуючі, екстремальні, адаптивні та ін.) Аналогові та дискретні системи автоматичного регулювання.



Елементи систем автоматичного регулювання

Циркуляція інформації в системах автоматичного регулювання. Елементи систем. Статичні характеристики елементів. Лінійні та нелінійні елементи. Рівняння статики. Коефіцієнти передачі елементів. Статичні характеристики послідовного з’єднаних елементів. Статичні характеристики паралельно з’єднаних елементів. Статичні характеристики зустрічно-паралельного з’єднання елементів. Динамічні характеристики елементів. Математичний опис сигналів. Типові вхідні сигнали та реакція на них елементів. Перехідна функція, імпульсна перехідна функція, реакція елемента на гармонічні збурення.



Математичні моделі елементів

систем автоматичного регулювання

Складання рівнянь елементів систем автоматичного регулювання. Лінеаризація рівнянь елементів. Основні види алгебраїчних та диференціальних рівнянь, що застосовуються для опису елементів систем автоматичного регулювання. Безрозмірна форма подачі рівнянь елементів. Операторна форма запису рівнянь елементів. Функції передачі елементів систем автоматичного керування. Типові ланки систем автоматичного керування.



Частотні характеристики елементів

систем автоматичного керування

Амплітудно-фазова характеристика, дійсна та уявна частотні характеристики. Амплітудно-частотна та фазочастотна характеристики елементів (ланок) систем автоматичного керування.


Типові ланки систем

автоматичного керування та їх характеристики

Пропорційна ланка. Аперіодична ланка першого порядку, її часові функції та частотні характеристики. Знаходження параметрів аперіодичної ланки першого порядку. Інтегрувальна ланка, диференціювальна (ідеальна та реальна) ланка, їх часові та частотні характеристики. Аперіодична та коливна ланки другого порядку, їх часові функції та частотні характеристики. Знаходження параметрів ланок другого порядку. Ланка запізнення та її характеристики.



Математичні моделі лінійних систем

та перетворення їх структурних схем

Основні види з’єднань ланок. Функції передачі та частотні характеристики послідовного з’єднання ланок, паралельного з’єднання ланок та зустрічно-паралельного з’єднання ланок. Визначення функції передачі та частотних характеристик системи за функціями передачі їх елементів. Функція передачі замкнутої системи. Основи еквівалентного перетворення структурних схем систем. Застосування прямого і зворотного перетворень Лапласа для досліджень систем автоматичного керування.



Зв’язок перехідних функції системи з її функцією передачі

Зв’язок імпульсної перехідної функції системи з її функцією передачі. Аналітичні методи знаходження імпульсних перехідних функцій систем. Зв’язок перехідної функції системи з її функцією передачі. Зв’язок перехідних функцій систем з імпульсними перехідними функціями.



Логарифмічні частотні характеристики елементів системи

Логарифмічна амплітудна та логарифмічна фазова частотні характеристики типових ланок (аперіодичної першого порядку, інтегрувальної, диференціювальних ланок та ланок другого порядку).Знаходження логарифмічних частотних характеристик послідовного з’єднаних ланок та систем автоматичного керування.



Стійкість лінійних динамічних систем

Визначення стійкості динамічних систем. Системи стійкі, нестійкі і ті, що перебувають на межі стійкості. Аналітичне формулювання умов стійкості. Алгебраїчні та частотні критерії стійкості. Критерій Рауса. Критерій Гурвіца. Частотний критерій Найквіста. Для розімкнено-нестійких і стійких динамічних систем. Аналіз стійкості динамічних систем згідно з критерієм Найквіста із застосуванням логарифмічних характеристик. Вплив запізнення на стійкість систем. Частотні критерії стійкості для систем із запізненням. Запас стійкості. Критерій Михайлова. Спрощена методика знаходження стійкості систем на базі критерію Михайлова.



Побудова систем автоматичного регулювання реальними технологічними процесами

Математичні моделі об’єктів регулювання. Апроксимація реальних об’єктів типовими ланками. Побудова систем автоматичного регулювання з різними законами регулювання. Типові закони регулювання промислових автоматичних регуляторів: П-, І-, ПІ-, ПД-, ПІД-, їх функції передачі та перехідні функції, структурні схеми.



Якість процесів регулювання. Синтез САР

Оцінка якості процесів регулювання. Інваріантна та коваріантна задачі. Показники якості. Інтегральні оцінки якості процесів регулювання. Лінійна інтегральна оцінка якості. Квадратична інтегральна оцінка якості. Методологія знаходження значень настроювальних параметрів регуляторів за мінімумом інтегральних оцінок якості. Методи аналізу якості процесів регулювання: прямі, непрямі, їх порівняльні характеристики. Основні способи знаходження перехідних процесів регулювання. Аналіз якості процесу регулювання на основі розміщення коренів характеристичного рівняння системи. Ступінь стійкості системи, його зв’язок з часом перехідного процесу. Знаходження ступеня стійкості систем. Застосування зміщеного рівняння для встановлення ступеня стійкості системи. Розрахунок параметрів САР з умови забезпечення заданого ступеня стійкості чи часу регулювання.



Методи розрахунку лінійних САР

Класифікація методів розрахунку лінійних САР. Оптимальні значення параметрів автоматичних регуляторів. Наближені методи розрахунку параметрів настроювання регуляторів. Аналітичні методи розрахунку САР: за функціями передачі елементів САР; за амплітудно-фазовою характеристикою розімкненої системи. Розрахунок параметрів настроювання регуляторів методом розширених частотних характеристик на заданий запас стійкості. Синтез САР на ЕОМ. Методи оптимального розрахунку САР. Системи автоматизованого проектування САР.



Методи підвищення якості лінійних САР

Постановка задачі корекції автоматичних систем. Вплив структури системи та параметрів елементів системи на стійкість та якість. Корекція САР шляхом включення послідовних і паралельних ланок, включення додаткових зворотних зв’язків. Застосування методу логарифмічних частотних характеристик під час синтезу САР. Способи підвищення якості САР у системах із запізненням. Інваріантні САР. Умови інваріантності лінійних САР. Принцип двоканальності. Умови фізичної реалізації інваріантних САР. Комбіновані САР. Системи взаємозв’язаного регулювання.



Випадкові процеси в лінійних САР

Теорема Вінера-Хопфа. Взаємні спектральні густини двох стаціонарних випадкових процесів. Властивості спектральних густин. Зв’язок між кореляційними функціями та спектральними густинами випадкових процесів на вході та виході САР. Визначення дисперсії на виході динамічної системи (САР) у разі випадкових збурень на її вході.



Нелінійні системи автоматичного регулювання

Визначення нелінійних систем. Особливості нелінійних систем. Типові суттєво нелінійні елементи, їх характеристики. Складання рівнянь нелінійних систем. Визначення статичних характеристик послідовного, паралельного, зустрічно-паралельного з’єднань нелінійностей.



Методи дослідження нелінійних

систем автоматичного регулювання

Метод допасовування. Дослідження нелінійних систем методом фазового простору. Фазові портрети лінійних та нелінійних систем. Особливі точки та особливі лінії на фазових портретах нелінійних систем. Приклади побудови фазових траєкторій нелінійних САР з дво- і трипозиційними регуляторами. Перехідні процеси в релейних системах, методи їх побудови та визначення показників якості за фазовими траєкторіями. Ковзні режими в нелінійних САР. Гармонічна лінеаризації нелінійних елементів. Дослідження автоколивних режимів методом гармонічного балансу, методом Попова. Дослідження абсолютної стійкості нелінійних систем методом Попова. Особливі типи нелінійностей. Формування законів регулювання регуляторів за допомогою нелінійних елементів з метою підвищення якості регулювання. САР зі змінною структурою. Автоматизоване проектування та дослідження лінійних та нелінійних систем за допомогою ПЕОМ (інструментарій Simulink в середовищі MatLab). Адаптивні системи керування.


Література

1. Попович М.Г., Ковальчук О.В. Теорія автоматичного керування: підруч. – К.: Либідь, 2007.

2. Теорія автоматичного управління: підруч. / за ред. Г.Ф. Зайцева. – К.: Техніка, 2002.

3. Теорія автоматичного керування: навч. посіб. / Л.М. Артюшин, Б.В. Дурняк,О.А. Машков, М.С. Сівов. – Львів: вид-во УАД, 2004.

4. Бесекерский В.А., Попов У.П. Теория систем автоматического управления. – СПб.: Профессия, 2004.

Автоматизація неперервних технологічних процесів


Класифікація систем автоматизації

Особливості неперервних технологічних процесів. Функції систем автоматизації неперервних технологічних процесів. Методика аналізу технологічних об’єктів керування (ТОК). Вибір вхідних, вихідних і керуючих координат ТОК. Аналіз збурень. Класифікація систем автоматизації за функціональними ознаками. Локальні системи автоматизації: системи автоматичного (СА) вимірювання; СА контролю; СА сигналізації; системи дистанційного керування; СА захисту; СА блокування. Основні принципи побудови систем автоматичного регулювання (САР): принцип за відхиленням, принцип за збуренням. САР: стабілізуючі (САР-С); програмні (САР-П); слідкуючі САР-S); екстремальні (САР-Е); оптимальні (САР-О), адаптивні та інші.



Типові контури регулювання

Регулювання витрати. Динамічні характеристики контурів витрати. Вплив динамічних характеристик регуляторів на контур витрати. Особливості впливу D- складової на контур регулювання витрати. Вибір засобів для реалізації контурів регулювання витрати. Регулювання тиску рідин, пари та газів. Динамічні характеристики технологічних об’єктів регулювання тиску. Схеми регулювання тиску в ресиверах, барабанних котлоагрегатах, випарних апаратах, ректифікаційних колонах, печах і інших апаратах. Особливості регулювання тиску в ГРП та ГРС. Вибір закону регулювання. Вибір засобів для реалізації контурів регулювання тиску. Регулювання рівня рідин та сипких матеріалів. Динамічні властивості об’єктів регулювання рівня. Схеми регулювання рівня в різних технологічних апаратах (резервуарах, випарних апаратах, ректифікаційних колонах, абсорберах, екстракторах, реакторах, барабанних котлоагрегатах і інших апаратах). Регулювання температури. Динамічні властивості об’єктів регулювання температури. Вибір закону регулювання. Динамічні властивості об’єктів регулювання складу. Схема регулювання складу в різних технологічних об’єктах. Вибір закону регулювання. Особливості регулювання: концентрації рідин та газів; рН; густини та інших показників.



Багатоконтурні системи регулювання

Системи каскадного регулювання, особливості, призначення, приклади реалізації систем каскадного регулювання. Системи регулювання співвідношення, особливості, призначення, приклади реалізації систем регулювання співвідношення. Комбіновані системи регулювання, особливості, призначення, приклади реалізації комбінованих систем регулювання.


Розрахунок систем автоматизації

Вибір координат керування ТОК. Складання математичної моделі ТОК. Розрахунок основних параметрів математичних моделей ТОК. Вибір і обґрунтування параметрів перехідного процесу контуру регулювання. Вибір і обґрунтування типу перехідного процесу. Визначення закону регулювання. Розрахунок оптимальних настроювальних параметрів регулятора. Інженерні методи розрахунку настройки регуляторів. Обґрунтування та вибір типу регулятора для проектованого контуру регулювання. Побудова перехідного процесу розрахованої САР. Розрахунок показників надійності САР.



Автоматизація механічних процесів

Транспортування твердих матеріалів. Стрічкові, пластинчасті, скребкові, гвинтові, вібраційні транспортери як об’єкти керування. Автоматичне керування конвеєрним транспортом. Автоматизація процесів подрібнення твердих матеріалів. Щокові, конусні, валкові дробарки як об’єкти автоматизації. Автоматичне регулювання дробарок. Оптимізація роботи дробарок. Автоматизація кульових барабанних млинів. Автоматизація процесів дозування і змішування твердих матеріалів. Маятникові, тарілчасті, лопатеві живильники як об’єкти керування. Дозатори сипких матеріалів. Динамічні і статичні характеристики дозаторів неперервної дії. Автоматичне зважування матеріалу на конвеєрах. Змішувачі твердих матеріалів як об’єкти керування. ФСА змішувачів твердих матеріалів.



Автоматизація процесів переміщення рідин та газів

Автоматизація насосів. Способи зміни продуктивності відцентрових та поршневих насосів. Методи регулювання продуктивності відцентрових та поршневих насосів. Сучасні ФСА відцентрових та поршневих насосів. Автоматизація компресорів. Машини і апарати для стиснення газів. Математичний опис поршневого компресора. Способи зміни продуктивності компресорів. Сучасні САР поршневих компресорів. САР тиску газу в колекторах нагнітання і всмоктування. САР тиску нагнітання повітряних компресорів загального призначення. Автоматизація вентиляторів. Способи зміни продуктивності вентиляторів. САР вентиляторів та вентиляційних установок.



Автоматизація теплових процесів

Автоматизація процесів нагрівання та охолодження. Структурні схеми теплообмінної апаратури. Динамічні характеристики теплообмінників змішування, кожухотрубних теплообмінників та холодильників. Теплообмінники, холодильники, конденсатори, кип’ятильники, рибойлери, нагрівальні печі, топки як об’єкти керування. Автоматизація систем опалення. Автоматизація водогрійних котлів. Автоматизація парових котельних установок. Автоматичне регулювання живлення барабанних котлоагрегатів. Автоматичне регулювання тиску пари в барабанних котлоагрегатах. Автоматичне регулювання тягодуттєвого режиму котлоагрегатів. Автоматизація РОУ. Автоматизація бойлерів. Автоматизація опалювального теплового вузла. Автоматизація систем вентиляції і кондиціонування повітря. Режими роботи вентиляційних систем. ФСА вентиляційної системи за різних режимів роботи. Кондиціонери, як об’єкти керування. Способи автоматизації кондиціонерів. Автоматизація повітряних завіс. Автоматизація систем газопостачання. Газові мережі, як об’єкти керування тиску. Динамічні характеристики газових мереж. Автоматизація газорозподільних станцій. Автоматизація процесів спалювання газів.



Функціональні схеми автоматизації (ФСА)

Призначення ФСА. Методика і загальні принципи синтезу ФСА. Визначення обсягу автоматизації окремих технологічних об’єктів. Зображення на ФСА технологічних апаратів, машин, трубопроводів та трубопровідної арматури. Оформлення таблиць з переліком обладнання. Зображення на ФСА технічних засобів автоматизації і ліній зв’язку між ними. Основні положення ГОСТ 21.404-85 «Автоматизація технологічних процесів, приладів і засобів автоматизації. Умовні позначення в схемах автоматизації». Методика побудови умовних графічних позначень на ФСА. Позиційне позначення технічних засобів автоматизації. Правила і вимоги до графічного оформлення ФСА.


Література

1. Дудников Е.Г. Автоматическое управление в химической промышленности. – М.: Химия, 1987.

2. Шувалов В.В., Огаджанов Г.А., Голубятников В.А. Автоматизация производственных процессов в химической промышленности. – М.: Химия, 1991.

3. Полоцкий Л.М., Лапшенков Г.И. Автоматизация химических производств. – М.: Высш. шк., 1982.

4. Стенцель Й. І., Поркуян О.В. Автоматизація технологічних процесів хімічних виробництв. – Луганськ.: вид-во Східноукр. нац. ун-ту, 2010.

5. Стенцель Й.І. Автоматика та автоматизація хіміко-технологічних процесів. – Луганськ.: вид-во Східноукр. нац. ун-ту, 2004.


Основи автоматики та автоматизації
Основні поняття дисципліни

Ступені автоматизації: часткова, комплексна і повна. Складові частини автоматизації (системи: технологічного контролю, автоматичного регулювання, дистанційного керування, захисту й автоматичного ввімкнення резерву, блокування, автоматичного керування, сигналізації та зв’язку). Ручне регулювання. Автоматичне регулювання. Основні елементи системи автоматичного регулювання (САР). Принципи регулювання. Вхідні та вихідні величини елементів автоматики. Коефіцієнт перетворення. Коефіцієнт підсилення. Коефіцієнт стабілізації. Похибка (абсолютна, відносна, зведена). Поріг чутливості та причини, що його викликають. Зона нечутливості. Динамічні характеристики елементів автоматики. Характеристики точності приладів і засобів автоматизації. Номінальна статична характеристика перетворення. Характеристики похибки та її систематичної і випадкової складових. Варіація вихідного сигналу і варіація переміщення рухомого органу. Функції впливу. Поняття зворотного зв’язку як одного з основних понять автоматики. Коефіцієнт зворотного зв’язку. Додатний і від’ємний зворотний зв’язок. Електричні, пневматичні та гідравлічні засоби автоматизації. Класифікація сигналів ДСП. Електричні, пневматичні та гідравлічні сигнали. Аналогові та дискретні (позиційні, кодові) сигнали.



Об’єкти автоматичного регулювання та їх властивості

Класифікація об’єктів регулювання: за видом регульованої величини, за характером матеріальних і енергетичних внутрішніх зв’язків, за призначенням, за динамічними властивостями. Об’єкти з зосередженими і розподіленими параметрами. Властивості об’єктів автоматичного регулювання, їх вхідні та вихідні величини. Збурення. Швидкість розгону. Одноємнісні та багатоємнісні об’єкти регулювання. Самовирівнювання. Коефіцієнт самовирівнювання. Об’єкти регулювання з самовирівнюванням і без самовирівнювання. Запізнення. Транспортне, ємнісне і повне запізнення. Приклади об’єктів регулювання, які за динамічними властивостями відповідають типовим елементарним ланкам. Методи дослідження властивостей об’єктів регулювання. Експериментальне визначення параметрів об’єктів регулювання. Крива розгону і перехідна функція. Види збурень об’єктів регулювання. Метод імпульсної характеристики. Інтеграл Дюамеля та приклад його практичного застосування.



Автоматичні регулятори. Закони регулювання

Класифікація регуляторів. Регулятори прямої дії. Будова та принцип дії регуляторів прямої дії, способи встановлення завдання регуляторам. Статична характеристика системи регулювання. Лінійні та нелінійні закони регулювання. Регулятори дискретної дії: релейні та імпульсні. Система двопозиційного регулювання рівня рідини. Статична характеристика двопозиційного регулятора з зоною нечутливості та без неї. Статична характеристика трипозиційного регулятора. Вплив зони нечутливості на роботу виконавчого механізму і регулюючого органу та на точність регулювання. Лінійні закони регулювання. Пропорційні та інтегральні регулятори. Функція передачі, статична і динамічна характеристики пропорційного та інтегрального регулятора. Границі пропорційності, їх означення та фізичний зміст. Основні властивості, переваги і недоліки пропорційних та інтегральних регуляторів. Функція передачі, статична і динамічна характеристики інтегрального регулятора. Час інтегрування. Пропорційно-інтегральні регулятори. Функція передачі, статична і динамічна характеристики пропорційно-інтегрального регулятора. Настроювальні параметри регуляторів. Означення часу ізодрому, його фізичний зміст. Пропорційно-диференціальні регулятори. Час диференціювання, або час випередження, його означення. Функція передачі та структурне представлення пропорційно-диференціального регулятора. Пропорційно-інтегрально-диференціальні регулятори. Функція передачі та структурне представлення пропорційно-інтегрально-диференціального регулятора. Регулятори із змінною структурою.



Вплив властивостей об’єкта регулювання і автоматичного регулятора на характер процесу регулювання

Вплив властивостей об’єкта регулювання і автоматичного регулятора на характер процесу регулювання. Характер процесу регулювання у випадку регулювання об’єкта без самовирівнювання і запізнення інтегральним регулятором без зони нечутливості. Вплив самовирівнювання на характер процесу регулювання. Вплив запізнення об’єкта регулювання на


характер процесу регулювання. Вплив зони нечутливості автоматичного регулятора на характер процесу регулювання. Характер процесу регулювання у випадку регулювання об’єкта без самовирівнювання і запізнення пропорційним регулятором без зони нечутливості. Характер процесу регулювання у випадку регулювання об’єкта без самовирівнювання і запізнення пропорційно-інтегральним регулятором без зони нечутливості. Вплив настроювальних параметрів ізодромного регулятора (границь пропорційності та часу ізодрому) на характер процесу регулювання. Характер процесу регулювання у випадку регулювання об’єкта без самовирівнювання і запізнення пропорційно-інтегрально-диференціальним регулятором без зони нечутливості.


Література

1. Шарков А.А. Автоматическое регулирование и регуляторы. – М.: Химия, 1990.

2. Клюев А.С. Автоматическое регулирование. – М.: Энергия, 1973.

3. Основы автоматического регулирования и управления / Л.И. Каргу и др. – М.: Высш. шк., 1974.

4. Такер Г.К., Уиллс Д.М. Упрощенные методы анализа систем автоматического регулирования. – М.-Л.: Госэнергоиздат, 1963.

5. Пістун Є.П., Стасюк І.Д. Основи автоматики та автоматизації: конспект лекцій. – Львів: вид-во НУ «Львівська політехніка», 2010.

Теорія інформації
Кількісні міри інформації

Статистичні міри інформації. Кількість інформації і невизначеність. Ентропія як міра невизначеності. Основні властивості ентропії. Ентропія і кількість інформації взаємопов’язаних джерел повідомлень. Властивості сумісної ентропії. Ентропія неперервних повідомлень. Поняття диференційної ентропії. Диференційна ентропія типових законів розподілу ймовірностей. Надлишковість повідомлень.



Математичні моделі сигналів

Класифікація сигналів. Математичні моделі детермінованих сигналів. Часові та частотні (спектральні) моделі. Енергетична інтерпретація спектра сигналу. Математичні моделі випадкових сигналів. Основні статистичні властивості та числові характеристики випадкового процесу. Властивості стаціонарного випадкового процесу. Кореляційна функція стаціонарного випадкового процесу та її властивості.



Дискретизація і квантування сигналів

Дискретизація за часом. Рівномірна дискретизація за часом. Критерії вибору відліків. Частотний критерій Котельникова. Кореляційний критерій Желєзнова. Критерій найбільшого відхилення. Критерій середнього квадратичного відхилення. Квантування за рівнем. Рівномірне квантування. Способи віднесення значення неперервної функції до відповідного рівня квантування.



Кодування сигналів

Основні поняття та означення. Цифрове кодування. Код Грея. Ефективне кодування. Побудова ефективних кодів за методиками Шеннона-Фано і Хаффмена. Завадостійке кодування. Побудова завадостійких кодів з перевіркою на парність, з подвоєнням елементів, інверсних та циклічних кодів. Коректувальна здатність коду. Показники якості коректувального коду.



Передавання інформації

Види каналів передавання. Інформаційна модель каналу. Узгодження характеристик сигналу і каналу. Дискретні канали передавання. Пропускна здатність каналів. Теореми Шеннона для дискретних каналів. Неперервний канал із завадами. Пропускна здатність каналу.



Завадостійкість каналів передавання інформації

Класифікація завад. Критерії оцінки завадостійкості. Підвищення завадостійкості передавання інформації. Підвищення завадостійкості приймання інформації. Фільтрація сигналів (частотна, методом накопичення, кореляційна). Виявлення та розпізнавання сигналів на тлі завад.


Література

1. Цапенко М.П. Измерительные информационные системы. – М.: Энергоатомиздат, 1990.

2. Кузьмин И.В., Кедрус А.Н. Основы теории информации и кодирования. – М.: Сов. радио, 1989.

3. Орнатский П.П. Теоретические основы информационно-измерительной техники. – М.: Высш. шк., 1983.

4. Цымбал В.П. Задачник по теории информации. – К.: Вища шк., 1996.

5. Кловский Д.Д., Шилкин В.А. Теория передачи сигналов в задачах. – М.: Связь, 1988.

Технологічні вимірювання і прилади
Засоби вимірювання і їх основні елементи

Вимірювальні перетворювачі, вторинні прилади, системи автоматичного контролю. Класифікація приладів. Державна система приладів, системи приладів провідних виробників.



Методи та прилади для вимірювання тиску

Класифікація методів. Вимоги до приладів вимірювання тиску. Рідинні прилади для вимірювання тиску. Зразкові рідинні прилади. Деформаційні прилади. Пружинні манометри. Мембранні і сильфонні прилади для вимірювання тиску. Манометри з дистанційними передачами. Електроконтактні манометри. Електричні манометри. Тензорезисторні перетворювачі. Основні структури тензорезисторних перетворювачів. Структурні схеми побудови тензорезисторних перетворювачів. Перетворювачі серії «Сапфір» і їхні аналоги. Функціональні можливості, схеми ввімкнення і призначення. Ємнісні перетворювачі. тиску Диференційні манометри. Основні принципи захисту від перевантажень. Основні типи конструкцій і їхні аналоги. Методи вимірювання глибокого вакууму. Теплові і іонізаційні прилади. Методи перевірки приладів для вимірювання тиску та розрідження. Вантажопоршневі манометри. Автоматичні задавачі тиску. Калібратори тиску.



Прилади для вимірювання температури

Принципи побудови і відтворення температурної шкали. Класифікація приладів для вимірювання температури. Термометри розширення. Рідинні термометри. Термометричні рідини і їх властивості. Перевірка рідинних термометрів. Ділатометричні термометри. Біметалеві термометри. Манометричні термометри: газові, рідинні та конденсаційні. Термометри опору. Вторинні прилади для роботи з термометрами опору. Мостові вимірювальні схеми. Перетворювачі для роботи з термометрами опору, основні структурні схеми. Автоматичні мости. Прилади з цифровою індикацією. Потенціометричний метод вимірювання опору. Перевірка термометрів опору і вторинних приладів. Калібратори для перевірки термометрів опору. Термоелектричні термометри. Джерела нестабільності термоелектричних термометрів. Робота в окислювальних, нейтральних і відновлювальних середовищах, каталітичні явища. Компенсація температури вільних кінців термоелектричних термометрів. Видовжувальні провідники для термоелектричних термометрів. Перетворювачі для роботи з термоелектричними термометрами. Перетворювачі з мікропроцесорними пристроями й їхні функціональні можливості. Автоматичні потенціометри. Прилади з цифровою індикацією. Перевірка термоелектричних термометрів та вторинних приладів. Калібратори і установки для перевірки термоелектричних термометрів і вторинних приладів. Безконтактні методи вимірювання температури. Пірометри випромінювання, основні принципи їх побудови. Радіаційні, оптичні і колірні пірометри. Методи перевірки пірометрів.



Вимірювання кількості та витрати рідин

Визначення і одиниці вимірювання. Методи вимірювання витрати й їх класифікація. Вимірювання витрати методом змінного перепаду тиску. Теоретичні основи методу. Стандартні звужуючі пристрої і їх розрахунок. Розрахунок параметрів середовищ. Методи монтажу звужуючих пристроїв і дифманометрів для різних середовищ і різних взаємних розміщень. Вимірювання витрати методом швидкісного напору. Теоретичні основи методу, область застосування, конструкції пневмометричних трубок. Методи визначення. Вимірювання витрати методом змінного рівня. Теоретичні основи методу. Щілинні витратоміри, область застосування. Ультразвукові витратоміри, електромагнітні витратоміри. Теплові витратоміри. Парціальний метод вимірювання витрати. Витратоміри з силовою дією на потік.



Методи вимірювання рівня рідин і сипких матеріалів

Класифікація методів. Механічні рівнеміри. Гідростатичні рівнеміри. Перетворювачі гідростатичного тиску. Гідростатичні рівнеміри з мікропроцесорними пристроями і їхні функціональні можливості. Ємнісні і електричні рівнеміри. Сигналізатори рівня. Ультразвукові, акустичні і радіолокаційні рівнеміри. Радіоізотопні рівнеміри. Рівнеміри зі слідкуючими системами.



Методи та прилади для аналізу складу газів

Класифікація методів. Термокондуктометричні, термохімічні, термомагнітні газоаналізатори. Абсорбційно-оптичні газоаналізатори. Газоаналізатори ультрафіолетового і інфрачервоного поглинання. Електрохімічні газоаналізатори. Кулонометричні, полярографічні, хемілюмінесцентні газоаналізатори. Перевірка газоаналізаторів. Хроматографічний метод аналізу газів. Види хроматографії. Основні елементи хроматографів. Мікропроцесорні системи обробки і керування в хроматографії.



Методи та прилади для аналізу складу рідин

Класифікація методів. Кондуктометричний метод аналізу. Контактні кондуктометри. Безконтактні кондуктометри. Компенсація температурної похибки в кондуктометрах. Вимірювальні схеми кондуктометрів. Перевірка кондуктометрів. Іоноселективний метод аналізу складу рідин. рХ-метрія, рН-метрія. Вимірювальні комірки рХ-метрів. Компенсація температурної похибки. Перевірка рХ-метрів.


Література

1. Кулаков М.В. Технологические измерения и приборы для химических производств. – М.: Машиностроение, 1983.

2. Промышленные приборы и средства автоматизации / В.Я. Баранов, Т.Х. Безновская и др. – Л.: Машиностроение, 1987.

3. Кремлевский П.П. Расходомеры и счётчики количества. – Л.: Машиностроение, 1989.

Виконавчі механізми та регулюючі органи
Загальні відомості про виконавчий пристрій,

як ланки системи автоматичного керування

Місце і роль виконавчого пристрою в системі автоматичного керування. Основні поняття і терміни. Класифікація виконавчих пристроїв. Загальні вимоги до виконавчих пристроїв, їх монтажу та експлуатації. Основні характеристики виконавчих пристроїв загальнопромислового призначення. Надійність виконавчих пристроїв. Сучасні напрямки вдосконалення і розробки виконавчих пристроїв.



Виконавчі механізми і додаткові блоки, необхідні для їх роботи

Класифікація виконавчих механізмів. Будова, принцип роботи і основні характеристики виконавчих механізмів. Вибір та розрахунок пневматичних виконавчих механізмів. Статичні та динамічні характеристики пневматичних виконавчих механізмів. Додаткові блоки пневматичних виконавчих механізмів: позиціонери, панелі керування та ін. Вибір і розрахунок гідравлічних виконавчих механізмів. Статичні та динамічні характеристики гідравлічних виконавчих механізмів. Додаткові блоки гідравлічних виконавчих механізмів. Електродвигунні та електромагнітні виконавчі механізми. Вибір і розрахунок електричних виконавчих механізмів. Статичні та динамічні характеристики електричних виконавчих механізмів. Схеми керування електричними виконавчими механізмами. Контактні і безконтактні пускові пристрої електричних виконавчих механізмів. Додаткові блоки електричних виконавчих механізмів.



Регулюючий орган як складова частина виконавчого пристрою системи автоматичного керування

Класифікація регулюючих органів. Конструкції регулюючих органів. Область використання. Основні параметри і характеристики дросельних регулюючих органів. Задача розрахунку і вибору регулюючих органів. Регулюючий орган як елемент гідравлічної ланки об’єкта автоматизації. Залежність витрати через гідравлічний опір від перепаду тиску на ньому. Вплив перехідних патрубків на витрату через регулюючий орган в робочих умовах. Режими руху рідини через регулюючий орган. Кавітація і кипіння. Режими руху газу або пари через регулюючий орган. Швидкість звуку. Витрата газу або пари через регулюючий орган у разі турбулентного або ламінарного потоку. Пропускні характеристики регулюючих органів: лінійна, рівновідсоткова та спеціальна. Вибір пропускної характеристики в залежності від характеристик об’єкта автоматизації. Профілювання затворів регулюючих органів. Спеціальні схеми з’єднання регулюючих органів з трубопроводом. Вибір та розрахунок механічних зв’язків виконавчих механізмів і регулюючих органів.



Спеціальні виконавчі пристрої

Технологічні механізми і агрегати, які виконують функції виконавчих пристроїв: принцип роботи, область використання, статичні і динамічні характеристики, способи керування. Нагнітаючі виконавчі пристрої: принцип роботи, область використання, статичні і динамічні характеристики, способи керування.


Література

1. Иткина Д.М. Исполнительные устройства систем управления в химической промышленности. – М.: Химия, 1984.

2. Патрикеев В.Г., Сербулов Ю.С. Специальные исполнительные устройства химической промышленности. – Воронеж: изд-во Воронежского ун-та, 1982.

3. Емельянов А.И., Емельянов В.А. Исполнительные устройства промышленных регуляторов. – М.: Машиностроение, 1975.

4. Трубопроводная арматура с автоматическим управлением: справочник / Д.Ф. Гуревич и др. – Л.: Машиностроение, 1982.

Мікропроцесорна техніка


Системи числення

Непозиційні та позиційні системи числення. Перевід чисел із однієї системи числення в іншу. Алгебраїчні операції над числами в різних системах числення.



Елементи математичного апарату цифрової техніки

Поняття булевої змінної та булевої функції однієї та двох змінних. Способи задавання булевих функцій. Операції та закони булевої алгебри. Функціонально повні системи булевих функцій (базис). Мінімізація булевих функцій. Метод винесення за дужки та склеювання. Діаграми Вейча (карти Карно).



Комбінаційні цифрові пристрої

Поняття комбінаційного цифрового пристрою. Елементна база комбінаційних цифрових пристроїв. Етапи синтезу комбінаційних цифрових пристроїв. Формулювання та запис умов роботи. Мінімізація логічної функції. Перехід до заданого базису елементів. Правило суперпозиції. Побудова структурної схеми.



Послідовні цифрові пристрої

Загальна структура послідовного цифрового пристрою. Автомати Мілі, Мура та Сі-автомати. Повністю визначені, частково визначені та ініціальні автомати. Найпростіші послідовні цифрові пристрої. Класифікація. RS-, D-, T- та JK- тригери. Етапи синтезу синхронних послідовних цифрових пристроїв. Формування та запис умов роботи послідовного цифрового пристрою. Мінімізація таблиць переходів та виходів. Перевід таблиць переходів та виходів апарата Мілі в таблиці переходів та виходів апарата Мура і навпаки. Кодування таблиць переходів та виходів. Визначення логічних функцій збудження елементів пам’яті та функцій виходів. Складання структурної схеми послідовного цифрового пристрою на логічних елементах та елементах пам’яті.



Загальна структурна схема

та основні вузли мікропроцесорних систем

Загальна структурна схема та основні вузли мікропроцесорних систем.



Технічні характеристики мікроконтролера сімейства 8х51

Структурна схема мікроконтролера. Універсальний арифметико-логічний пристрій. Резидентна пам’ять. Засоби мікропрограмного керування та синхронізації. Порти вводу-виводу інформації. Доступ до зовнішньої пам’яті. Таймер та лічильник мікроконтролера. Послідовний інтерфейс мікроконтролера. Система переривань.



Програмне забезпечення мікроконтролера сімейства 8х51

Програмне забезпечення мікроконтролера сімейства 8х51. Особливості програмування в командах мікропроцесора на мові Асемблер та мовах високого рівня. Типи і формати даних мікроконтролера. Характеристика системи команд мікроконтролерів сімейства 8х51. Команди передачі та завантаження даних. Команди арифметичних та логічних операцій. Команди передачі керування у програмі. Операції над бітами.



Запам’ятовувальні пристрої

Класифікація та основні характеристики запам’ятовувальних пристроїв. Ієрархія пам’яті мікропроцесорних систем. Організація пам’яті. Адресні, асоціативні та стекові запам’ятовувальні пристрої. Постійні запам’ятовувальні пристрої. Програмовані постійні запам’ятовувальні пристрої. Ультрафіолетові та електричні перепрограмовані запам’ятовувальні пристрої. Підключення постійних запам’ятовувальних пристроїв до мікроконтролера сімейства 8х51.Оперативні запам’ятовувальні пристрої. Статичні та динамічні оперативні запам’ятовуючі пристрої. Підключення оперативних запам’ятовувальних пристроїв до мікроконтролера сімейства 8х51.



Аналогово-цифрові та цифроаналогові перетворювачі. Технічні характеристики АЦП та ЦАП. Схеми підключення АЦП та ЦАП до мікроконтролера сімейства 8х51

Аналогово-цифрові та цифроаналогові перетворювачі. Технічні характеристики АЦП та ЦАП. Схеми підключення АЦП та ЦАП до мікроконтролера сімейства 8х51.



Контролери послідовного каналу вводу-виводу

Контролери послідовного каналу вводу-виводу.


Література

1. Рицар Б.Є. Цифрова техніка. – К.: НМК, 1991.

2. Сташин В.В., Урусов А.В., Мологонцева О.Ф. Проектирование цифровых устройств на однокристальных микроконтролерах. – М.: Энергоатомиздат, 1990.

3. Стрепко І.Т., Тимченкко О.В., Дурняк Б.В. Проектування систем керування на однокристальних мікро-ЕОМ. – К.: Фенікс, 1998.

Автоматизовані системи керування технологічними процесами
Основні поняття дисципліни

Поняття про АСК ТП. Технологічний об’єкт керування. Автоматизований технологічний комплекс. Функціональна структура АСК ТП. Інформаційні функції АСК ТП, функції керування та допоміжні. Технічні структури АСК ТП: централізована, розподілена. Програмне і математичне забезпечення АСК ТП. Інформаційне і організаційне забезпечення АСК ТП. Оперативний персонал АСК ТП. Режими функціонування АСК ТП: інформаційно-порадний, комбінований (супервізорний) і безпосереднього цифрового керування. Стадії створення АСК ТП. Техніко-економічна ефективність впроваджуваних АСК ТП.



Первинна обробка інформації в АСК ТП

Алгоритми і завдання первинної обробки інформації в АСК ТП. Вибір розрядності представлення інформації в КОМ і частоти опиту вимірювальних перетворювачів. Інтерполяція і екстраполяція сигналу. Фільтрація вимірюваних величин від завад. Експоненціальний фільтр. Фільтр ковзного середнього. Статистичні фільтри. Цифрові фільтри. Аналітичне градуювання вимірювальних перетворювачів і корекція результатів вимірювань.



Математичне забезпечення АСК ТП

Контроль і підвищення достовірності початкової інформації. Алгоритми контролю. Обчислення узагальнених показників процесу. Типові задачі обчислення невимірюваних величин і узагальнених показників. Обчислення інтегральних і усереднених значень вимірюваних величин. Обчислення невимірюваних величин за рівняннями регресії (посередні вимірювання). Автоматичне розшифрування хроматорграм. Прогнозування показників процесу.



Оптимальне керування технологічними процесами

Типові постановки завдань оптимального керування технологічними процесами. Декомпозиція і агрегування оптимізаційних задач. Керування технологічними процесами з паралельною структурою. Оптимальне керування системами з послідовною структурою і рециклами. Способи спрощення розв’язування задач оптимального керування технологічними процесами. Оптимальне керування періодичними процесами. Уточнення моделі керованого об’єкта за даними поточних вимірювань.



Технічне і програмне забезпечення АСК ТП

Технічне забезпечення АСК ТП. Керуючий обчислювальний комплекс. Пристрої зв’язку з об’єктом. Пристрої зв’язку з оперативним персоналом. Архітектура керуючих обчислювальних комплексів. Системи безпосереднього цифрового керування. Програмне забезпечення АСК ТП. Основні поняття. Спеціальне програмне забезпечення АСК ТП. Розробка функціонально-алгоритмічної структури АСК ТП.



Технічна реалізація цифрових систем

автоматичного керування технологічними процесами

Вхідні та вихідні сигнали керуючих ЕОМ і вимоги до них. Варіанти структурних схем цифрових АСР. Схеми регулювання витрати матеріальних потоків та їх співвідношення за допомогою цифрових АСР. Функціональна схема автоматизації теплообмінника змішування на базі загальнопромислового контролера. Супервізорний режим функціонування цифрової АСР на прикладі автоматизації кожухотрубного теплообмінника. Принципи формування багатоконтурних АСР на базі керуючої ЕОМ. Комбіновані системи регулювання. Структурна і функціональна схеми комбінованої цифрової АСР. Каскадні системи регулювання (дво- і триконтурні). Структурна і функціональна схеми триконтурної каскадної цифрової АСР. Системи пов’язаного регулювання. Структурна і функціональна схеми двопов’язаної АСР. Приклади АСК ТП. АСК ТП мікробіологічного синтезу лізину в біореакторах періодичної дії на хімічному комбінаті. АСК ТП виробництва електричної і теплової енергії на ТЕС.


Література

1. Шувалов В.В, Огаджанов Г.А., Голубятников В.А. Автоматизация производственых процессов в химической промышленности. – М.: Химия, 1991.

2. Стефани Е.П. Основы построения АСУ ТП. – М.: Энергоиздат, 1982.

3. Автоматическое управление в химической промышленности / Е.Г. Дудников, А. Казаков, Ю.Н. Софиева и др. – М.: Химия, 1987.

Технічні засоби автоматизації
Основні етапи i сучасні тенденції у розвитку ТЗА

Структура i функціональний склад ТЗА. Застосування мікропроцесорної техніки. Структура систем керування технологічними процесами та класи застосовуваних технічних засобів (пристрої отримання, передавання, перетворення, зберігання та відображення інформації). Електричні, пневматичні та гідравлічні відгалуження ТЗА. Класифікація сигналів державної системи приладів (ДСП). Сигнали аналогові, дискретні (позиційні, кодові). Основні види аналогових електричних сигналів. Стандартизація та система вимог до ТЗА. Агрегатування i уніфікація. Блочно-модульний принцип побудови ТЗА. Основні характеристики надійності та метрологічні характеристики ТЗА.



Пневматичні ТЗА

Загальна характеристика пневматичних ТЗА та особливості їх застосування. Елементна база пневмоавтоматики. Пневматичні повторювачі та підсилювачі. Побудова пристроїв множення на коефіцієнт, динамічних ланок (аперіодичних, інтегрувальних, диференціювальних). Пристрої алгебраїчних операцій. Дискретні пневматичні пристрої. Регулятори з П-, ПІ-, ПІД-законами регулювання. Регулятори співвідношення. Пристрої динамічного перетворення та добування квадратного кореня.



Електричні ТЗА

Електричні засоби автоматизації, їх особливості та область застосування. Приклади комплексів ТЗА. Структурні схеми електричних регуляторів. Регулятори з неперервним вихідним сигналом (Р17). Безударне перемикання режимів роботи. Вузол для формування уніфікованих струмових вихідних сигналів. Регулятори з імпульсним вихідним сигналом, їх структура та приклади технічної реалізації (Р27, РС29, УКР 01). Регулятори з дистанційним встановленням коефіцієнта підсилення та часу ізодрому (Р28). Пристрої динамічного перетворення та оперативного керування. Допоміжні пристрої. Комплекси технічних засобів автоматичного регулювання i логічного керування. Побудова систем автоматичного регулювання на електричних ТЗА.



Мікропроцесорні контролери

Цифрове керування технологічними процесами. Особливості цифрового керування. Програмно-керована обробка даних у мікропроцесорних пристроях. Принципи реалізації ПІД-закону регулювання з фільтром і без фільтра. Мікропроцесорні контролери для задач автоматизації технологічних процесів. Регулюючі та логічні мікроконтролери (Протар, Пролог). Програмований регулятор «ПРОТАР110». Основні функцiональнi блоки. Функціональна схема жорсткої структури. Структура довільного програмування регулятора «ПРОТАР110». Особливості програмування регулятора «ТАР110». Блок для автоматичного визначення настроювальних параметрів ПІД-регулятора. Особливості роботи мікропроцесорних регуляторів DAMATPOL, види дiї, типи конфiгурацiї, основні режими роботи. Програмовані регулятори «SIEMENS» та інших виробників. Особливості роботи мікропроцесорного контролера SIPART 6DR2004.



Гідравлічні ТЗА

Елементи та пристрої гідроавтоматики. Принципи побудови гідравлічних регуляторів за типовими законами регулювання. Електрогідравлічні САР.


Література

1. Наладка средств автоматизации и автоматических систем регулирования / А.С. Клюев, А.Т. Лебедев и др. – М.: Энергоатомиздат, 1989.



2. Беляев Г. Б., Кузищин В.Ф., Смирнов Н.И. Технические средства автоматизации в теплоэнергетике. – М.: Энергоиздат, 1982.

3. Шарков А.А., Притыко Г.М., Палюх Б.В. Автоматическое регулирование и регуляторы. – М.: Химия, 1990.


База даних захищена авторським правом ©lecture.in.ua 2016
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка