Методические рекомендации и контрольные задания для учащихся заочной формы обучения для специальности 2-36 07 01 Машины и аппараты химических производств и предприятий строительных материалов Новополоцк 2009
| Вид материала | Методические рекомендации |
- Методические рекомендации и Контрольные задания для учащихся заочной формы обучения, 1094.78kb.
- Методические рекомендации и контрольные задания для учащихся заочной формы обучения, 340.97kb.
- Методические рекомендации и контрольные задания для учащихся заочной формы обучения, 730.2kb.
- Методические рекомендации и выполнение контрольных заданий для учащихся заочной формы, 667.12kb.
- Методические рекомендации и выполнение контрольных заданий для учащихся заочной формы, 667.06kb.
- Методические рекомендации и выполнение контрольных заданий для учащихся заочной формы, 779.21kb.
- Методические указания к выполнению практических работ по дисциплине «Экономика и управление, 238.85kb.
- Рабочая программа по дисциплине дс №09 Машины и аппараты химических производств для, 240.33kb.
- Методические рекомендации и контрольные задания для учащихся заочной формы обучения, 329.57kb.
- Методические указания по дипломному проектированию по специальности 170500 «Машины, 167.73kb.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
Учреждение образования «Новополоцкий государственный политехнический техникум»
УТВЕРЖДАЮ
Директор УО НГПТ
___________А. П. Ляхович
________________________
Основы автоматики и автоматизации производства
Методические рекомендации и контрольные задания для учащихся заочной формы обучения
для специальности 2-36 07 01 Машины и аппараты химических производств и предприятий строительных материалов
Новополоцк 2009
Разработчик: Т. И. Гаевская, преподаватель специальных дисциплин учреждения образования «Новополоцкий государственный политехнический техникум
Рассмотрены на заседании цикловой комиссии электротехнических дисциплин
Протокол №_______ от ____________________ 2009 г.
Председатель комиссии: ___________________ Н.Ч. Жаховская
СОГЛАСОВАНО
Зам. директора по УР
____________ С. М. Шерман
________________________
СОДЕРЖАНИЕ
- Пояснительная записка……………………………………………..
- Тематический план………………………………………………….
- Содержание программы……………………………………………..
- Методические указания к изучению дисциплины……………...
- Общие методические указания к выполнению контрольных работ
- Методические указания к выполнению контрольной работы №1
- Методические указания к выполнению контрольной работы №2
- Задания к контрольной работе №1
- Задания к контрольной работе №2
- Приложения
- Литература
Пояснительная записка.
Программа дисциплины «Основы автоматики и автоматизации производства» предусматривает изучение различных элементов автоматики, контрольно-измерительных приборов, систем автоматического контроля, регулирования и управления производственными процессами и вопросов применения вычислительных средств в автоматизации.
В результате изучения дисциплины учащиеся должны з н а т ь н а у р о в н е п р е д с т а в л е н и я:
- основы теории автоматического управления;
- принципы информационного и математического обеспечения и основные технические средства автоматизированных систем управления технологическими процессами;
- назначение и принцип действия контрольно-измерительных приборов;
- правила эксплуатации и условия работы измерительных приборов.
Должны з н а т ь н а у р о в н е п о н и м а н и я:
- принцип действия и особенности автоматических устройств технологического оборудования;
- устройство и принцип действия основных элементов автоматики;
- состав и принцип действия основных видов автоматизированных систем управления технологическими операциями;
- структуру систем контроля и регулирования технологических процессов;
- влияние контроля, регулирования и управления технологическими процессами на охрану окружающей среды, безопасность труда и качество продукции.
Должны у м е т ь:
- выбирать средства автоматизации для контроля, регулирования, управления технологическими процессами и аппаратами;
- читать и составлять простые схемы систем автоматического контроля, регулирования и управления технологическими процессами и отдельными аппаратами.
На занятиях необходимо соблюдать единство терминологии и стандартные условные обозначения. Размерности физических величин следует приводить в Международной системе единиц.
Программой предусматривается выполнение по отдельным темам лабораторных и практических работ для закрепления теоретических знаний и приобретения навыков работы с измерительными приборами и лабораторными стендами.
Чтобы обеспечить глубокое усвоение учащимися программного материала на занятиях используются действующие макеты, схемы, промышленные образцы элементов и устройств, а также справочники, учебные и методические пособия.
По четырём основным разделам программы учащиеся выполняют домашние контрольные работы, которые позволяют оценить уровень знаний учащихся в процессе самостоятельной работы с учебной литературой.
ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН
| Раздел, тема | Количество учебных часов | Время на само-стоя-тельную рабо-ту | ||||
| Всего | В том числе | |||||
| Для дневной формы обучения | Для заочной формы обучения | На устано-вочные занятия | На обзор-ные занятия | На лабора-торные и практи-ческие | ||
| Введение. Раздел 1. Элементы автоматики. Раздел 2. Технологические измерения и контрольно-измерительные приборы. Раздел 3. Автоматическое регулирование и регуляторы. Раздел 4. Основные правила начертания и чтения схем автоматизации. Раздел 5. Вычислительные средства автоматизации. ИТОГО | 2 20 44 32 8 4 110 | 1 5 10 12 4 32 | 1 1 1 1 1 4 | 2 9 9 1 22 | 2 2 2 6 | 1 15 34 20 4 4 78 |
СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММЫ
Введение.
Задачи и содержание дисциплины. История развития автоматики. Новейшие достижения отечественной и зарубежной науки и техники в развитии автоматизированных систем управления.
Раздел 1. Элементы автоматики.
Тема 1.1. Классификация и параметры элементов автоматики.
Классификация на пассивные и активные элементы автоматики. Классификация элементов по выполняемым функциям и в зависимости от вида энергии на входе и выходе.
Общие параметры элементов автоматики: коэффициент передачи, чувствительность и погрешность.
Тема 1.2. Датчики.
Назначение и классификация датчиков. Основные параметры датчиков. Потенциометрические датчики: конструкция, разновидности и схемы включения.
Тензометрические датчики: проволочные, фольговые, полупроводниковые. Конструкция и принцип действия датчиков, области применения.
Датчики реактивного сопротивления: индуктивные и ёмкостные. Назначение, конструкция и принцип действия.
Пьезоэлектрический датчик. Конструкция, назначение и области применения пьезодатчиков.
Фотоэлектрические датчики. Назначение и конструкция простейшего фотодатчика. Классификация фотодатчиков, их достоинства и недостатки.
Электромашинные датчики угла – сельсины. Схема трансформаторного включения сельсинов. Принцип действия схемы. Вращающиеся трансформаторы.
Датчики специального назначения: радиолокационные, ультразвуковые, вибрационные, датчики давления и другие.
Лабораторная работа №1.
Исследование потенциометрических датчиков.
Лабораторная работа № 2.
Изучение работы сельсина.
Тема 1.3. Переключающие элементы и устройства.
Электромагнитные реле. Классификация и параметры реле. Конструкция и принцип работы реле с поворотным якорем, реле с герконом и поляризованного реле. Контакторы и магнитные пускатели, их особенности и области применения.
Раздел 2. Технологические измерения и контрольно-измерительные приборы.
Тема 2.1. Основные метрологические понятия.
Понятие о метрологическом обеспечении промышленного предприятия. Основные понятия и определения техники измерений. Виды погрешностей измерений и классы точности приборов. Метрологические требования обеспечения качества изделий и ответственность механиков за их нарушения.
Тема 2.2. Дистанционные передачи контролируемых величин.
Определение системы дистанционной передачи и её состав. Общая характеристика первичных преобразователей ( датчиков ), вторичных приборов. Разновидности каналов связи. Оптоволоконные линии связи.
Тема 2.3. Измерение температуры.
Классификация приборов измерения температуры. Температурные шкалы. Понятие о термометрах расширения. Манометрические термометры: газовые, жидкостные и парожидкостные. Принцип действия, конструкция, выбор и особенности установки манометрических термометров.
Термопреобразователи сопротивления. Принцип действия и измерительная схема.
Измерительные ( вторичные ) приборы, работающие в комплексе с преобразователями сопротивления: неуравновешенный и уравновешенный мосты, логометр.
Термоэлектрический преобразователь. Понятие о термоэлектрическом эффекте. Типы и особенности применения терм
Тема 2.4. Измерение давления и разрежения.
Единицы измерения давления в системе СИ, внесистемные единицы. Виды измеряемого давления: барометрическое, абсолютное, избыточное. Классификация приборов измерения давления по роду измеряемой величины и принципу действия.
Общая характеристика жидкостных приборов. Пружинные и мембранные приборы. Упругие элементы пружинных приборов.
Грузопоршневые и электрические манометры, их принцип действия и особенности применения.
Пневматические датчики давления и вторичные приборы.
Условные обозначения приборов и схемы систем автоматического контроля давления.
Тема 2.5. Измерение количества и расхода материалов.
Классификация приборов измерения количества и расхода материалов.
Измерение количества жидкостей и газов. Счётчики скоростные, объёмные. Выбор, установка и эксплуатация счётчиков на химических предприятиях.
Измерение расхода жидкостей, газов и паров. Классификация расходомеров. Расходомеры переменного перепада давления, принцип измерения и схема расходомерной установки.
Расходомеры постоянного перепада давления, принцип измерения. Стеклянные ротаметры. Ротаметры с пневматическим и электрическим выходными сигналами. Выбор расходомеров, основные правила их установки и эксплуатации.
Общая характеристика электромагнитных расходомеров.
Дозирование твёрдых и жидких материалов. Виды дозаторов: механический, объёмный, весовой и насос-дозатор.
Условные обозначения приборов и схемы систем автоматического контроля количества и расхода материалов.
Тема 2.6. Измерение уровня жидких и сыпучих материалов. Классификация приборов для измерения уровня.Уровнемеры для жидкостей. Общая характеристика визуальных, поплавковых, буйковых, пьезометрических, гидростатических, электрических и других уровнемеров.
Уровнемеры для твёрдых сыпучих материалов. Общая характеристика весового и механического уровнемеров.
Условные обозначения приборов и схемы систем автоматического контроля уровня.
Тема 2.7. Контроль качественных показателей материалов.
Измерение концентрации жидкостей. Методы измерения: кондуктометрический, Оптический, электрометрический. Общая характеристика кондуктометров.
Оптические приборы контроля концентрации жидкостей.
Измерение плотности жидкостей. Виды приборов для измерения плотности жидкостей по принципу действия.
Измерение влажности. Методы контроля влажности газов и твёрдых тел.
Измерение вязкости жидкостей. Методы измерения и общая характеристика вискозиметров.
Тема 2.8. Специальные средства контроля.
Газовый анализ. Общая характеристика химических, термокондуктометрических, магнитных и оптических газоанализаторов.
Понятие о хроматографии. Методы жидкостной хроматографии: проявительный анализ, фронтальный анализ, вытеснительный анализ.
Масс-спектрометрия. Последовательность операций при масс-спектрометрическом анализе.
Раздел 3. Автоматическое регулирование и регуляторы.
Тема 3.1. Основные понятия и определения теории автоматического регулирования.
Назначение и функциональная схема системы автоматического регулирования ( САР ). Классификация САР. Понятие об элементарных динамических звеньях. Общее дифференциальное уравнение и передаточная функция динамического звена. Графические характеристики динамических звеньев. Виды динамических звеньев. Показатели качества САР в установившемся и переходном режимах. Понятие устойчивости системы. Алгебраические и частотные критерии устойчивости.
Практическая работа №1.
Определение устойчивости САР.
Тема 3.2. Объекты регулирования и их свойства.
Классификация объектов регулирования. Типовые объекты регулирования химических производств. Свойства объектов регулирования: ёмкость, самовыравнивание, запаздывание. Возмущающие воздействия в объектах регулирования.
Тема 3.3. Автоматические регуляторы.
Назначение и структурная схема регулятора. Классификация регуляторов по виду регулируемой величины, по роду и способу действия, по характеристикам действия.
Интегральные регуляторы ( И-регуляторы ), их особенности. Схемы И-регуляторов прямого и косвенного действия.
Пропорционально-интегральные регуляторы ( ПИ-регуляторы ), их особенности. Схема ПИ-регулятора.
Пропорционально-интегрально-дифференциальные регуляторы ( ПИД-регуляторы ). Схема ПИД-регулятора.
Электрические, пневматические и гидравлические регуляторы.
Микропроцессорные регуляторы.
Тема 3.4. Исполнительные механизмы и регулирующие органы.
Назначение и показатели исполнительных механизмов, их классификация.
Электрические исполнительные механизмы, гидравлические и пневматические.
Общая характеристика регулирующих органов.
Тема 3.5. Схемы сигнализации, защиты и блокировки.
Назначение и виды сигнализации: технологическая, предупредительная, аварийная, контрольная. Схема электрической сигнализации двух технологических параметров.
Устройства автоматической защиты на примере схемы управления электродвигателем.
Блокировка, назначение и реализация.
Общие сведения о микропроцессорных системах сигнализации и защиты.
Раздел 4. Основные правила начертания и чтения схем автоматизации.
Тема 4.1. Основные правила начертания и чтения схем автоматического контроля.
Условные обозначения приборов контроля и параметров контроля. Графическое оформление функциональных схем автоматического контроля. Последовательность чтения схем.
Практическая работа №2.
Изучение условных обозначений приборов, применяемых в функциональных схемах систем автоматического контроля.
Тема 4.2. Основные правила начертания и чтения схем систем автоматического регулирования.
Условные обозначения регуляторов на функциональных схемах. Знаки регулирования. Графическое оформление схем систем автоматического регулирования. Последовательность чтения схем.
Раздел 5. Вычислительные средства автоматизации.
Тема 5.1. Управляющие вычислительные комплексы ( УВК ).
Состав УВК и назначение основных элементов. Способы соединения отдельных устройств в УВК. Основные характеристики УВК радиальной и магистральной структуры.
Тема 5.2. Применение микроконтроллеров в системах управления.
Назначение и типы микроконтроллеров.
Структура типового микроконтроллера. Виды памяти и периферийных устройств. Общие сведения о программировании микроконтроллеров.
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ИЗУЧЕНИЮ ДИСЦИПЛИНЫ
Важнейшим направлением развития промышленности и в целом народного хозяйства нашей страны является автоматизация производственных процессов. При автоматизации повышается производительность оборудования, улучшается качество получаемой продукции, уменьшаются энергетические и сырьевые затраты. Автоматизация позволяет повысить производительность труда, сократить численность обслуживающего персонала, улучшить условия труда, обеспечить безопасность работы.
Современное производство характеризуется всё возрастающей сложностью и многообразием операций и оборудования. Управление таким производством возможно лишь при широком использовании методов и средств автоматизации, которыми должны владеть инженеры и техники. В современных условиях от техника-механика требуются знания не только технологии и оборудования, но и автоматических средств контроля и управления – от простейших приборов до управляющих вычислительных комплексов. Изучение этих вопросов и предусматривает дисциплина «Основы автоматики и автоматизации производства». Программа дисциплины включает следующие разделы: «Элементы автоматики»; «Технологические измерения и контрольно-измерительные приборы»; «Автоматическое регулирование и регуляторы»; «Основные правила начертания и чтения схем автоматизации»; «Вычислительные средства автоматизации».
Перед выполнением контрольных работ необходимо усвоить основные положения и разделы дисциплины – это основы методов контроля и регулирования технологических параметров; принципы действия и конструкцию контрольно-измерительных приборов и автоматических регуляторов, управляющих устройств, применяемых при автоматизации; схемы автоматического контроля и регулирования различных физических величин, характеризующих технологический процесс, а также средства вычислительной техники, которая широко используется в автоматизированных производствах.
ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ.
Целью контрольных работ является закрепление знаний, полученных при изучении курса и самостоятельной работе с рекомендуемой литературой, приобретение навыков работы над схемами приборов, а также в умении использования справочных терминов.
Контрольная работа №1 состоит из заданий, охватывающих раздел 1 «Элементы автоматики» и раздел 2 «Технологические измерения и контрольно-измерительные приборы».
Контрольная работа№2 содержит задания по разделу 3 «Автоматическое регулирование и регуляторы» и разделу 4 «Основные правила начертания и чтения схем автоматизации».
В заданиях к контрольным работам сформулированы конкретные вопросы, на которые следует дать полные ответы.
Работа выполняется по индивидуальному варианту, который соответствует порядковому номеру учащегося в списке журнала на начало учебного семестра и уточняется преподавателем.
Работа может быть оформлена в ученической тетради с полями для заметок или с использованием компьютера. Условия заданий переписываются полностью; схемы и рисунки изображаются чётко; на графиках указывают масштаб. Автоматическое копирование текстов, рисунков, схем и других материалов без переработки запрещается. После получения работы с оценкой и замечаниями преподавателя надо исправить отмеченные ошибки и повторить недостаточно усвоенный материал. Если контрольная работа получила неудовлетворительную оценку, то учащийся выполняет её снова по старому или новому варианту в зависимости от указания преподавателя и отправляет на повторную проверку. В случае возникновения затруднений при выполнении контрольной работы учащийся может обратиться в техникум для получения консультации.
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ №1.
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ
Автоматика – это отрасль науки и техники, которая охватывает теорию и принципы построения автоматических устройств и систем, выполняющих свои функции без участия человека.
Автоматизация подразумевает применение технических средств и систем управления, частично или полностью освобождающих человека от непосредственного участия в процессах получения, преобразования, передачи или использования энергии, материалов или информации. Цель автоматизации – повышение производительности и эффективности труда, улучшение качества продукции, устранение человека от работы в условиях, опасных для здоровья.
Датчик (первичный преобразователь) – это устройство, применяемое для преобразования входной контролируемой или управляемой величины в выходной электрический сигнал, удобный для передачи по каналам связи.
Вторичный прибор (измерительный) – это устройство, воспринимающее сигнал от датчика и преобразующее его в перемещение указателя или стрелки относительно шкалы, а также осуществляющее при необходимости запись значений контролируемой величины на специальной диаграммной бумаге.
Переключатель – это элемент, применяемый для коммутации электрических цепей или приборов с целью выбора определённого режима их работы.
Основные метрологические понятия: измерение, погрешность измерения, класс точности прибора. Измерением называют нахождение значения физической величины опытным путём с помощью специальных технических средств.
Погрешность – это отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины. Класс точности – это обобщённая характеристика средств измерений, определяемая пределами допускаемых основной и дополнительных погрешностей, а также другими свойствами средства измерения, влияющими на точность, значения которых устанавливают в стандартах на отдельные виды средств измерений.
Температура – это величина, характеризующая тепловое состояние тела или системы. Существуют контактные и бесконтактные методы измерения температуры. В первом случае обеспечивается надёжный тепловой контакт чувствительного элемента прибора с объектом измерения. Если отсутствует возможность такого контакта, то применяют различные бесконтактные методы измерения. Приборы для контактного измерения температуры – это термометры расширения, термосопротивления и термопары. Приборы для измерения температуры бесконтактным методом – это пирометры излучения.
Давление – это величина, характеризующая силу, действующую на элемент поверхности. Устройства для измерения давления и разности (перепада) давлений называются манометры и дифманометры.
Расход вещества определяется его количеством, проходящим в единицу времени через данное сечение канала (трубопровода). Счётчик количества измеряет количество вещества за промежуток времени (сутки, смену, месяц). Расходомер измеряет количество вещества в единицу времени (мин., час).
Уровнемер – это прибор для непрерывного измерения уровня жидкости или твёрдых сыпучих материалов. Сигнализатор уровня применяется для сигнализации предельного уровня вещества.
Количество каких-либо веществ в жидкостях т. е. концентрацию измеряют с помощью приборов, называемых концентратомеры. Кондуктометр – это прибор, принцип работы которого основан на измерении электропроводности жидкостей, зависящей от их концентрации.
Газоанализатор – это прибор, который позволяет количественно оценивать содержание интересующего компонента в газовой смеси.
Контрольная работа №1 содержит два теоретических вопроса, первый относится к разделу 1 «Элементы автоматики», второй – к разделу 2 «Технологические измерения и контрольно-измерительные приборы», изучаемой дисциплины. Содержание этих разделов указано в программе дисциплины. Для правильного и качественного ответа на вопрос необходимо усвоить основные понятия и термины, изложенные выше. Затем самостоятельно изучить рекомендуемую литературу или найти информацию в других источниках. Ответ на вопрос должен быть конкретным с пояснением физической сущности работы того или иного устройства. При описании прибора или устройства следует обязательно пояснять свой ответ схемами, графиками и рисунками. При изложении принципа работы некоторых приборов указать необходимые формулы. Во многих вопросах требуется сравнить различные приборы с точки зрения их технических характеристик, особенностей работы, отметить достоинства и недостатки, а также области применения.
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ №2.
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ
Автоматическое управляющее устройство осуществляет воздействие на управляемый объект, в соответствии с алгоритмом управления. Большая группа таких устройств, вырабатывающих управляющие воздействия в результате сравнения действительного (измеренного) и заданного значений управляемой величины, носит название автоматических регуляторов, или просто регуляторов.
Регулируемой величиной называется параметр технологического процесса (давление, температура, уровень, расход, концентрация, вязкость и т. д.), значение которого автоматический регулятор поддерживает постоянным или закономерно изменяющимся.
Значение регулируемой величины, которое следует поддерживать в данный момент по условиям нормального протекания технологического процесса, называется заданным значением регулируемой величины, а измеренное в данный момент времени значение регулируемой величины называется текущим значением регулируемой величины.
Нерегулируемые величины, влияющие на регулируемую величину, называются возмущающими воздействиями, или возмущениями.
Регулирующий орган – это элемент осуществляющий регулирующее воздействие на объект с целью изменения расхода вещества или энергии.
Исполнительный механизм преобразует выходной сигнал регулятора в перемещение регулирующего органа.
Устройства сигнализации предназначены для извещения обслуживающего персонала о состоянии контролируемых объектов. Сигнализация может быть световая и звуковая. Технологическая сигнализация извещает о нарушении нормального хода технологического процесса. Предупредительная сигнализация извещает о больших, но ещё допустимых отклонениях параметров процесса от заданных. Аварийная сигнализация извещает о недопустимых отклонениях параметров процесса или о внезапном отключении какого-либо оборудования. Контрольная сигнализация извещает о состоянии контролируемых объектов.
Система автоматического регулирования технологического процесса (САР) представляет собой совокупность регулируемого объекта и автоматического регулятора, взаимодействующих друг с другом. Основной задачей САР является поддержание регулируемого параметра равным заданному значению или изменение его по определённому закону.
Типы схем: структурные, функциональные, принципиальные, монтажные и схемы соединений.
Функциональная схема автоматизации является основным техническим документом, определяющим функциональную структуру и объём автоматизации технологических установок и отдельных агрегатов промышленного объекта. Функциональная схема представляет собой чертёж, на котором условными обозначениями изображают технологическое оборудование, коммуникации, органы управления, приборы контроля и регулирования с указанием связей между ними.
Прочитать функциональную схему - это означает определить:
структуру каждого узла контроля, сигнализации, регулирования;
- организацию пунктов контроля и управления;
- принятую блокировку механизмов;
- наличие защиты и аварийной сигнализации;
- параметры технологического процесса, подлежащие контролю и регулированию;
- технические средства, с помощью которых решается тот или иной функциональный узел контроля, сигнализации, регулирования и управления.
Контрольная работа №2 содержит один теоретический вопрос и задание по описанию схемы технологического процесса. Теоретический вопрос относится к разделу 3 «Автоматическое регулирование и регуляторы», задание относится к разделу 4 «Основные правила начертания и чтения схем автоматизации». Содержание этих разделов указано в программе дисциплины. Для правильного и качественного ответа на вопрос и выполнения задания необходимо усвоить основные понятия и термины, изложенные выше. Затем самостоятельно изучить рекомендуемую литературу или найти информацию в других источниках. Ответ на вопрос должен быть конкретным с пояснением физической сущности работы регулятора или другого устройства. При описании регулятора следует обязательно пояснять свой ответ схемами, графиками и рисунками, а также указывать необходимые формулы. Для выполнения задания желательно пользоваться учебником «Автоматизация производственных процессов в химической промышленности», авторы В.В. Шувалов, Г.А. Огаджанов, В.А. Голубятников. Часть 2 этого учебника содержит функциональные схемы автоматизации технологических процессов, которые указаны в вариантах задания.
Задания к контрольной работе № 1.
Задание 1. Дать полные ответы на следующие вопросы. Привести необходимые примеры, поясняющие схемы и рисунки.
| Вариант задания | Содержание вопроса |
| 1 | Дайте определение понятию «элемент автоматики» и приведите классификацию элементов автоматики. Охарактеризуйте общие параметры и режимы работы элементов автоматики. |
| 2 | Объясните назначение датчика, общий состав и приведите классификацию датчика по различным признакам. Укажите особенности микропроцессорных датчиков. |
| 3 | Опишите конструкцию и принцип действия потенциометрических датчиков активного сопротивления. Укажите их достоинства, недостатки и особенности применения. |
| 4 | Опишите конструкцию и принцип действия индуктивных датчиков. Укажите их достоинства, недостатки и особенности применения. |
| 5 | Опишите конструкцию и принцип действия ёмкостных датчиков. Укажите их достоинства, недостатки и особенности применения |
| 6 | Изложите назначение фотодатчика и его общий состав. Начертите структурную схему фотодатчика со световым потоком, прерываемым объектом управления и опишите её принцип работы. |
| 7 | Начертите структурные схемы фотодатчика со световым потоком, отражённым от объекта управления и со световым потоком, излучаемым объектом управления и опишите принцип работы этих схем. |
| 8 | Объясните назначение и принцип работы тензометрического датчика. Составьте сравнительную характеристику проволочных и фольговых тензометрических датчиков. |
| 9 | Опишите конструкцию и принцип работы однофазного сельсина. Дайте определение понятию «вращающийся трансформатор», укажите особенности конструкции этого устройства и области применения. |
| 10 | Объясните назначение и принцип работы тактильных датчиков. Укажите их достоинства, недостатки и области применения. |
| 11 | Охарактеризуйте пьезоэлектрические датчики по конструкции, назначению и особенностям применения. Сформулируйте, что такое прямой и обратный пьезоэффект. |
| 12 | Сформулируйте, чем отличаются механические и электронные переключатели. Охарактеризуйте нажимные механические переключатели и галетные переключатели. Приведите их условные обозначения на схемах. |
| 13 | Приведите классификацию электронных переключателей. Начертите принципиальную схему транзисторного переключателя, поясните состав и принцип работы схемы. Укажите способы увеличения быстродействия транзисторного переключателя. |
| 14 | Приведите классификацию электромагнитных реле. Нарисуйте конструкцию поляризованного реле и опишите принцип его работы. |
| 15 | Нарисуйте конструкцию реле с поворотным якорем и с втяжным якорем. Опишите принцип работы этих элементов и перечислите материалы, применяемые для изготовления контактов реле. |
| 16 | Объясните принцип работы индукционного и электротеплового реле. Нарисуйте конструкцию этих элементов. Укажите технические параметры и области применения индукционного и электротеплового реле. |
| 17 | Опишите конструкцию и принцип работы герконовых переключателей и реле с герконом. Укажите основные достоинства и области применения этих элементов. |
| 18 | Дайте определение понятию «контактор», перечислите разновидности контакторов. Начертите принципиальную схему магнитного пускателя и поясните назначение элементов схемы. |
| 19 | Приведите классификацию генераторных датчиков и укажите их особенности. Охарактеризуйте термоэлектрические датчики, изготовленные в виде микросхем. |
| 20 | Объясните общий принцип работы тахометрических датчиков. Составьте сравнительную характеристику синхронных и асинхронных тахогенераторов переменного тока. |
Задание 2. Дать полные ответы на следующие вопросы. Привести необходимые примеры, поясняющие схемы и рисунки.
| Вариант задания | Содержание вопроса |
| 1 | Сформулируйте основные метрологические понятия «измерение», «измерительный прибор», «погрешность измерения», «класс точности средств измерений». Приведите классификацию погрешностей и их определение. |
| 2 | Приведите классификацию приборов измерения температуры по принципу действия. Дайте общую характеристику жидкостным стеклянным термометрам и проанализируйте особенности их эксплуатации. |
| 3 | Опишите принцип действия термопары, её свойства и конструктивные элементы. Поясните, что такое термобатарея. Начертите график зависимости термоЭДС от температуры горячего спая для двух видов термопар. |
| 4 | Опишите устройство и принцип действия манометрических термометров. Приведите разновидности этих устройств по различным признакам и укажите особенности их применения. |
| 5 | Охарактеризуйте жидкостные приборы измерения давления. Приведите необходимые схемы, поясняющие конструкцию приборов и укажите пределы измерения давления. |
| 6 | Объясните принцип действия пружинных приборов измерения давления и назовите их достоинства. Начертите схемы манометра с винтовой трубчатой пружиной и манометра с гармониковой пружиной и опишите принцип работы каждой схемы. |
| 7 | Начертите схемы мембранных приборов измерения давления и опишите принцип работы одного из приборов. Перечислите области применения этих приборов. |
| 8 | Назовите отличительные особенности радиационных и оптических пирометров. Начертите принципиальную схему фотоэлектрического пирометра и опишите состав схемы и принцип работы. |
| 9 | Приведите классификацию приборов для контроля уровня жидкостей. Дайте сравнительный анализ гидростатическим и радиационным уровнемерам по их конструкции и особенностям эксплуатации. |
| 10 | Объясните устройство и принцип действия поплавковых и буйковых уровнемеров. Начертите необходимые схемы. Укажите пределы измерения уровня этими приборами. |
| 11 | Раскройте сущность понятий «массовый расход» и «объёмный расход», укажите единицы измерения этих величин. Объясните принцип работы расходомеров переменного перепада давления. Перечислите стандартные и нестандартные сужающие устройства. |
| 12 | Объясните принцип работы расходомеров постоянного перепада давления (ротаметров). Начертите схему ротаметра со стеклянной конусной трубкой и опишите принцип работы схемы. Укажите, как производится отсчёт показаний этого прибора и его монтаж. |
| 13 | Начертите схему электромагнитного расходомера. Поясните назначение элементов схемы и принцип её работы. Перечислите достоинства электромагнитных расходомеров. |
| 14 | Назовите методы измерения концентрации жидкостей. Опишите кондуктометрические приборы измерения концентрации и приведите их схемы. |
| 15 | Объясните сущность колориметрического и рефрактометрического методов контроля концентрации растворов. Начертите схему автоматического рефрактометра и поясните принцип её работы. |
| 16 | Поясните назначение газоанализаторов и приведите классификацию этих приборов. Опишите принцип действия и схему газоанализатора ультрафиолетового поглощения. |
| 17 | Приведите классификацию приборов измерения плотности жидкостей. Начертите принципиальные схемы пьезометрического дифференциального и поплавкового плотномеров и поясните их принцип работы. |
| 18 | Приведите классификацию приборов для контроля влажности газов. Дайте сравнительный анализ гигрометрических приборов по их конструкции и особенностям эксплуатации. |
| 19 | Опишите сущность трёх методов измерения вязкости жидкости. Начертите схему электрического вибрационного вискозиметра и объясните принцип его работы. |
| 20 | Сформулируйте, что такое хроматография и какими методами она реализуется. Начертите принципиальную схему хроматографа. Поясните назначение элементов схемы и принцип её работы. |
Задания к контрольной работе №2.
Задание 1. Дать полные ответы на следующие вопросы. Привести необходимые примеры, поясняющие схемы и рисунки.
| Вариант задания | Содержание вопроса |
| 1 | Начертите типовую структурную схему системы автоматического регулирования (САР) и поясните назначение элементов схемы. Приведите классификацию САР. |
| 2 | Дайте определение понятию «элементарное динамическое звено». Запишите общее дифференциальное уравнение динамического звена и преобразуйте его в операторную форму. Поясните смысл передаточной функции динамического звена. |
| 3 | Перечислите виды динамических звеньев. Охарактеризуйте пропорциональное, интегрирующее и дифференцирующее динамические звенья. Начертите графические характеристики этих динамических звеньев. |
| 4 | Объясните необходимость коррекции САР. Опишите два способа коррекции и приведите схемы элементов коррекции. |
| 5 | Назовите и охарактеризуйте показатели качества систем автоматического регулирования в установившемся и переходном режимах. |
| 6 | Объясните понятие устойчивости систем автоматического регулирования (САР). Сформулируйте частотные критерии устойчивости САР. Ответ поясните необходимыми графиками. |
| 7 | Начертите типовую структурную схему регулятора и поясните назначение элементов схемы. Приведите классификацию регуляторов по различным признакам. |
| 8 | Объясните, что такое позиционные регуляторы и какие они бывают. Опишите принцип действия позиционного регулятора на примере регулирования уровня. |
| 9 | Составьте общую характеристику интегральных регуляторов. Начертите принципиальную схему интегрального регулятора прямого действия и поясните принцип работы схемы. |
| 10 | Составьте общую характеристику пропорциональных регуляторов. Начертите принципиальную схему пропорционального регулятора косвенного действия и поясните принцип работы схемы. |
| 11 | Составьте общую характеристику пропорционально-интегральных регуляторов. Начертите принципиальную схему регулятора гидравлического типа и поясните принцип работы схемы. |
| 12 | Объясните общий принцип действия дифференциальных регуляторов. Начертите принципиальную схему регулятора с предварением и опишите принцип работы схемы. |
| 13 | Приведите классификацию регуляторов непрямого действия. Дайте сравнительный анализ электрических и гидравлических регуляторов по их конструкции и особенностям эксплуатации. |
| 14 | Опишите основные достоинства микропроцессорных регуляторов. Начертите структурную схему регулятора «Ремиконт» и поясните назначение элементов схемы. |
| 15 | Приведите классификацию исполнительных механизмов. Нарисуйте конструкцию мембранного исполнительного механизма и опишите принцип его работы. |
| 16 | Приведите классификацию регулирующих органов. Нарисуйте конструкцию регулирующих клапанов, опишите принцип их работы и особенности монтажа. |
| 17 | Поясните, что такое технологическая и контрольная сигнализация. Начертите структурную схему электрической сигнализации двух технологических параметров и поясните принцип работы схемы. |
| 18 | Опишите устройства автоматической защиты и блокировки. На примере принципиальной электрической схемы управления реверсивным электродвигателем поясните, как производится блокировка. |
| 19 | Приведите классификацию многоконтурных систем регулирования и начертите их структурные схемы. На примере одной схемы поясните принцип регулирования. |
| 20 | Охарактеризуйте экстремальные системы регулирования. Поясните принцип работы системы с запоминанием экстремального значения регулируемой величины на основе структурной схемы. Укажите области применения экстремальных систем регулирования. |
Задание 2. Нарисовать схему технологического процесса; назвать технологическое оборудование, элементы автоматики, приборы контроля и регулирования, устройства сигнализации и блокировки в схеме;
перечислить параметры, подлежащие регулированию и контролю.
| Вариант задания | Название схемы |
| 1 | Схема автоматизации процесса перемещения потока жидкости. |
| 2 | Схема автоматизации процесса смешения жидкостей. |
| 3 | Схема автоматизации процесса отстаивания жидких систем. |
| 4 | Схема автоматизации процесса центрифугирования жидких систем. |
| 5 | Схема автоматизации процесса фильтрования жидких систем. |
| 6 | Схема автоматизации электрической очистки газа. |
| 7 | Схемы автоматизации процесса нагревания. |
| 8 | Схема автоматизации процесса искусственного охлаждения. |
| 9 | Схема автоматизации процесса выпаривания. |
| 10 | Схема автоматизации процесса кристаллизации. |
| 11 | Схема автоматизации процесса ректификации. |
| 12 | Схема автоматизации процесса абсорбции. |
| 13 | Схема автоматизации процесса сушки. |
| 14 | Схема автоматизации контактного окисления аммиака. |
| 15 | Схема автоматизации реакторного блока установки гидроочистки дизельного топлива. |
| 16 | Схема автоматизации стадии нейтрализации при производстве аммиачной селитры. |
| 17 | Схема автоматизации процесса синтеза карбамида. |
| 18 | Схема автоматизации производства экстракционной фосфорной кислоты. |
| 19 | Схема автоматизации производства жёлтого фосфора. |
| 20 | Схема автоматизации процесса вулканизации резиновых изделий в котлах с обогревом «глухим» паром и в котлах с обогревом острым паром. |
ЛИТЕРАТУРА.
Основная:
1. Зимодро, А.Ф. Основы автоматики Текст / А. Ф. Зимодро, Г. Л. Скибинский. – Л.: Энергоатомиздат, 1984. – 160 с.
2. Чекваскин, А. Н. Основы автоматики Текст / А. Н. Чекваскин, В, Н. Сёмин, К. Я. Стародуб. – М.: Энергия, 1977. – 448 с.
3. Мелюшев, Ю. К. Основы автоматизации химических производств и техника вычислений Текст / Ю. К. Мелюшев. – М.: Химия, 1982. – 360 с.
4. Рульнов, А.А. Автоматизация систем водоснабжения и водоотведения Текст / А.А. Рульнов, К.Ю. Евстафьев. – М.: ИНФРА-М, 2007.- 204 с.
5. Шувалов, В.В. Автоматизация производственных процессов в химической промышленности Текст / В. В. Шувалов, Г.А. Огаджанов, В. А. Голубятников. – М.: Химия, 1991. – 480 с.
Дополнительная:
1. Квартин, М. И. Электромеханические и магнитные устройства автоматики Текст / М. И. Квартин. – М.: Высш. шк., 1978. – 352 с.
2. Юревич, Е. И. Теория автоматического управления Текст / Е. И. Юревич. – Л.: Энергия, 1975. – 416 с.
3. Трофимов, А. И. Справочник слесаря КИП и А Текст / А. И. Трофимов, А. А. Ширяев. – М.: Энергоатомиздат, 1986. – 256 с.