Методические рекомендации и контрольные задания для учащихся заочной формы обучения для специальности 2 48 01 35 «Переработка нефти и газа» Новополоцк
| Вид материала | Методические рекомендации |
- Методические рекомендации и контрольные задания для учащихся заочной формы обучения, 1049.83kb.
- Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников по специальности, 1294.44kb.
- Методические рекомендации и контрольные задания для учащихся заочной формы обучения, 346.07kb.
- Методические рекомендации и контрольные задания для учащихся заочной формы обучения, 340.97kb.
- Финанс ы методические указания и контрольные задания для студентов заочной формы обучения, 825.1kb.
- Методические указания и контрольные задания для студентов -заочников образовательных, 815.61kb.
- Методические рекомендации и Контрольные задания для учащихся заочной формы обучения, 1094.78kb.
- Методические рекомендации по изучению учебной дисциплины, задания для контрольных работ, 3803.64kb.
- Методические указания и контрольные задания для студентов заочной формы обучения Составитель:, 672.87kb.
- Методические рекомендации и контрольные задания для учащихся заочной формы обучения, 730.2kb.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ
«НОВОПОЛОЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ колледж»
УТВЕРЖДАЮ
Директор колледжа
______________ А.П.Ляхович
«____»______________ 2011 г.
Основы автоматизации производства
Методические рекомендации и контрольные задания для учащихся заочной формы обучения
для специальности 2 – 48 01 35 «Переработка нефти и газа»
Новополоцк
2011
Автор: Л.Н.Демиденок, преподаватель учреждения образования «Новополоцкий государственный политехнический колледж»
Рассмотрено на заседании цикловой комиссии электротехнических дисциплин
Протокол № _____ от «____»________________ 2011 г.
Председатель комиссии _____________ Н.Ч.Жаховская
СОГЛАСОВАНО
Зам. директора по УР
_______________ С.М.Шерман
«_____»_____________ 2011 г.
Содержание
1. Пояснительная записка
2. Тематический план
3. Содержание программы
4. Методические указания к изучению дисциплины
5. Общие методические указания к выполнению контрольных работ
6. Методические указания к выполнению контрольной работы № 1
7. Задания к контрольной работе № 1
8. Приложения
9. Литература
Пояснительная записка
Программа дисциплины «Основы 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 знать на уровне представления:
- 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 знать на уровне понимания:
- 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 уметь:
- 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, учебных и методические пособия.
По четырем 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 самостоятельную работу | |||||
| Всего | В том числе | ||||||
| Для дневной формы обучения | Для заочной формы обучения | На установочные занятия | На обзорные занятия | На ЛПР | |||
| Введение | 2 | 1 | 1 | | | 1 | |
| Раздел 1. Общие сведения об автоматизации производственных процессов | 6 | 1 | | 1 | | 5 | |
| Раздел 2. Автоматический контроль | 54 | 14 | 1 | 13 | 4 | 40 | |
| Раздел 3. Автоматическое регулирование | 30 | 10 | | 10 | 2 | 20 | |
| Раздел 4. Автоматизирование системы управления технологическим процессом | 8 | 4 | | 4 | 2 | 4 | |
| Итого | 100 | 30 | 2 | 28 | 8 | 70 | |
Содержание программы
Введение
Цели, задачи и предмет дисциплины «Автоматизация химического производства», ее связь с другими дисциплинами, значение в системе подготовки техников-технологов химической промышленности.
Понятие об автоматизации технологических процессов в химической промышленности.
Раздел 1. Общие сведения об автоматизации производственных процессов
Тема 1.1. Объекты и уровни автоматизации
Основные понятия в области автоматизации: технологический процесс, режим, процесс управления, объект управления, системы управления, автоматический контроль, автоматическое регулирование, автоматическая сигнализация, блокировка, защита.
Технологический процесс, аппарат и производство химической промышленности как объекты автоматизации. Уровни автоматизации производства: автоматизация технологических процессов, автоматизация управления производством, локальная автоматизация, автоматизация инженерно-технической деятельности. Задачи уровней управления.
Тема 1.2. Автоматизированный технологический комплекс
Автоматизированный технологический комплекс (АТК) как совокупность совместно функционирующих автоматизированной системы управления технологическим процессом (АСУТП) и технологического объекта управления (ТОУ). Обобщенная блок-схема АТК, ее основные элементы. Техническая реализация АТК в отраслях промышленности.
Тема 1.3. Системы автоматического контроля, управления и регулирования
Назначение, место и роль систем контроля, управления и регулирования в АСУТП.
Классификация систем автоматического контроля, управления и регулирования на уровне блок-схем: системы местного и дистанционного, централизованного контроля, регулирования, сигнализации, блокировки, защиты. Технические средства систем автоматического контроля, управления и регулирования. Государственная система приборов и средств автоматизации (ГСП).
Раздел 2. Автоматический контроль
Тема 2.1. Системы автоматического контроля
Элементы автоматизированного технологического комплекса, выполняющие функции контроля параметров технологического процесса, материалов и готовых изделий. Задачи контроля в АТК, функции элементов. Классификация, область применения систем автоматического контроля.
Тема 2.2. Метрологическое обеспечение достоверности контрольно-измерительной информации
Основные метрологические понятия и определения. Структурная схема метрологического обеспечения промышленного предприятия. Метрологические требования к обеспечению качества изделий и ответственность технолога за их нарушение.
Организационные основы, технические средства, правила и нормы, необходимые для достижения единств аи точности измерений.
Виды погрешностей измерений и классы точности приборов ГСП.
Тема 2.3. Измерительные преобразователи (датчики) и приборы
Измерительные преобразователи (датчики) как первичные носители информации. Типы измерительных преобразователей.
Градуировочная характеристика датчиков. Блок-схема прохождения сигналов от датчиков к электронным управляющим устройствам.
Промежуточный измерительный преобразователь для дистанционной передачи сигнала измерительной информации. Масштабный измерительный преобразователь.
Аналогово-цифровые преобразователи (АЦП): классификация , принцип действия, блок-схема включения в микропроцессорную систему, блок-схема алгоритма обмена АЦП с микропроцессорной системой.
Механические и пневматические преобразователи, их назначение и область применения.
Измерительные приборы: классификация, шкалы и диаграммы. Поверка измерительных приборов.
Практическая работа № 1
Определение метрологических характеристик прибора по шкале, его допустимых погрешностей
Тема 2.4. Контроль давления
Единицы измерения давления в системе СИ: системные и внесистемные. Виды измеряемого давления: барометрическое, абсолютное, избыточное. Классификация приборов давления по роду измеряемой величины и принципу действия.
Жидкостные приборы: U-образные, чашечные, с наклонной трубкой. Принцип их действия.
Деформационные приборы, их устройство, принцип действия. Упругие элементы пружинных приборов: трубчатые пружины, винтовые трубчатые пружины, гармониковые пружины, плоские мембраны, мембранные коробки.
Грузопоршневые манометры, область их применения.
Электрические манометры: принцип действия и назначение. Пневматические датчики давления, вторичные приборы.
Особенности выбора, установки и эксплуатации приборов давления в условиях агрессивных и вязких сред, высоких температур.
Лабораторная работа № 1
Исследование устройства пружинного мономера, его поверка, определение метрологических характеристик, расчет погрешностей измерений.
Тема 2.5. Контроль количества и расхода материалов
Классифкация приборов и единицы измерения количества и расхода материалов.
Измерение количества жидкостей и газов. Счетчики, их основные характеристики. Скоростные счетчики с винтовой и вертикальной вертушками. Счетчики объемные: с овальными шестернями, дисковыми и цилиндрическими поршнями, барабанные, ротационные. Выбор, установка, эксплуатация счетчиков на химических предприятиях.
Измерение массы твердых сыпучих и кусковых материалов. Автоматические весы, их устройство.
Измерение расхода жидкостей, газов и паров. Классификация расходомеров.
Расходомеры переменного перепада давления. Принцип измерения. Понятие идеального и реального потока вещества. Схема расходомерной установки. Стандартные сужающие устройства: диафрагмы, сопла, сопла Вентури. Выбор, основные правила установки и эксплуатации расходомеров переменного перепада давления.
Расходомеры постоянного перепада давления. Принцип измерения. Схема ротаметра. Стеклянные ротаметры. Ротаметры с пневматическим и электрическим выходным сигналом. Особенности ротаметров постоянного перепада давления. Выбор, основные правила установки и эксплуатации расходомеров постоянного перепада давления.
Электромагнитные расходомеры. Схема электромагнитного (индукционного) расходомера, правила его установки и эксплуатации. Преимущества электромагнитных расходомеров перед расходомерами других типов. Ультразвуковые расходомеры.
Лабораторная работа № 2
Исследование устройства расходомеров постоянного и переменного перепада давления, их поверка.
Тема 2.6. Контроль уровня жидкостей и твердых сыпучих материалов
Классификация приборов для измерения уровня. Уровнемеры для жидкостей. Принципиальные схемы визуальных, поплавковых, буйковых, пьезометрических, гидростатических, электрических, радиоизотопных, ультразвуковых уровнемеров. Устройство и принцип их действия.
Уровнемеры для твердых сыпучих материалов. Принципиальные схемы весового и механического уровнемеров.
Особенности применения уровнемеров различных типов в условиях химических производств.
Тема 2.7. Контроль температуры
Температурные шкалы, единицы измерения. Классификация приборов контроля температуры. Жидкостно-стеклянные термометры расширения.
Манометрические термометры: принцип действия, конструкция. Виды манометрических термометров: газовые, жидкостные, парожидкостные. Их характеристики, выбор и особенности установки.
Термопреобразователи сопротивления. Принцип действия и схема измерительного комплекса. Виды чувствительных элементов: металлических (медных и платиновых) и полупроводниковых (терморезисторы).
Измерительные (вторичные) приборы, работающие в комплексе с преобразователями сопротивления: неуравновешенный и уравновешенный мосты, электронный автоматический уравновешенный мост и логометр. Установка чувствительных элементов на объектах и их подключение ко вторичным приборам по двух- и трехпроводной схеме.
Термоэлектрические преобразователи. Схема измерительного комплекса. Типы технических термоэлектрических преобразователей, их устройство. Термоэлектродные провода.
Измерители термоэлектродвижущей силы (т.э.д.с.) термоэлектрических преобразователей: пирометрический милливольтметр, электронный автоматический потенциометр.
Источники погрешностей термоэлектрических термометров.
Пирометры излучения. Радиационная, яркостная и цветовая температура нагретых тел. Структурные схемы радиационного, оптического и цветового пирометров. Измерение температуры вращающихся поверхностей (валов, барабанов) и газовых потоков.
Лабораторная работа № 3
Исследование устройства термоэлектрических преобразователей, термопреобразователей сопротивления, автоматических электронных потенциометров и мостов для измерения температуры. Выполнение поверки электронного моста, потенциометра.
Тема 2.8. Контроль качества и состава материалов
Приборы контроля качества и состава материалов.
Классификация приборов для измерения концентрации растворов. Схемы и принцип действия кондуктометрических и оптических концентратомеров.
Измерение концентрации водородных ионов в растворах (рН-метрия). Устройство и принцип действия промышленных рН-метров, их виды, правила установки и эксплуатации.
Измерение плотности жидкостей. Классификация приборов. Схемы и принцип действия весового, гидростатического, поплавкового и радиоактивного плотномеров.
Измерение влажности газов и твердых тел. Классификация влагомеров. Психрометрический метод. Измерение влажности газов методом «точки росы». Гигрометрический метод измерения влажности газов. Кулонометрический и пъезосорбционный влагомеры. Принципиальные схемы различных влагомеров.
Измерение влажности твердых тел. Принципиальные схемы влагомеров для твердых тел.
Измерение вязкости жидкостей. Классификация приборов. Принципиальные схемы ротационного и ультразвукового вискозиметров.
Газовый анализ. Классификация методов и приборов. Принципиальные схемы газоанализаторов. Физические газоанализаторы: термокондуктометрические, магнитные, оптические, оптико-акустические, ультрафиолетового излучения; их принципиальные схемы. Использование газоанализаторов на предприятиях химической промышленности.
Лабораторная работа № 4
Исследование устройства термохимического газоанализатора, выполнение его поверки.
Обязательная контрольная работа № 1
Тема 2.9. Приборы контроля загрязнения окружающей среды
Новые приборы контроля загрязнения окружающей среды. Анализаторы физических и химических параметров степени загрязнения окружающей среды: анализаторы определения ртути, аналитические наборы тестов воды, рН-метры определения кислотности промышленных сточных вод, мониторы пыли, тумана, дыма и смога в воздухе, спектрофотометры определения органических веществ в водах и шлаках.
Раздел 3. Автоматическое регулирование
Тема 3.1. Системы автоматического регулирования
Функциональная схема системы автоматического регулирования. Назначение элементов САР. Регулируемая величина, ее текущее и заданное значение, рассогласование, регулирующее и возмущающее воздействие.
Классификация систем автоматического регулирования по характеру алгоритма управления (замкнутые и разомкнутые системы) и по принципу функционирования (стабилизирующие, программные, следящие).
Переходные процессы в САР, их виды и причины возникновения. Устойчивость САР. Функциональные схемы разомкнутых и замкнутых, стабилизирующих, программных и следящих САР.
Системы автоматического поиска. Функциональная схема системы экстремального регулирования.
Статические и динамические характеристики элементов САР.
Типовые динамические звенья САР: усилительные, апериодические, колебательные, интегрирующие, дифференцирующие. Виды соединения звеньев: последовательное, параллельное, встречно-параллельное.
Тема 3.2. Объекты регулирования
Классификация объектов регулирования. Типовые объекты регулирования химических производств: устройства по транспортировке и подготовке сырья, аппараты и установки по переработке сырья, теплообменные и другие аппараты и т.д.
Свойства объектов регулирования: емкость, самовыравнивание, запаздывание.
Объекты одноемкостные и многоемкостные. Влияние емкости объекта на качество регулирования. Объекты без самовыравнивания, с самовыравниванием на выходе и входе, с идеальным самовыравниванием. Коэффициент (степень) самовыравнивания. Разгонная (переходная) характеристика объектов. Влияние самовыравнивания в объектах на качество регулирования.
Запаздывание в объектах: чистое и переходное. Влияние запаздывания на качество регулирования.
Возмущающее воздействие в объектах регулирования. Основные источники возмущения. Зависимость формы переходных процессов от вида и места приложения возмущающего воздействия.
Объекты с взаимосвязанными регулируемыми величинами.
Тема 3.3. Автоматические регуляторы
Классификация автоматических регуляторов по виду регулируемой величины (регуляторы давления, температуры, расхода, уровня и др.), роду действия (прямого и косвенного действия), способу действия (прерывистого, непрерывного, импульсного действия), по законам регулирования (интегральные, пропорциональные, пропорционально-интегрально-дифференциальные), по аппаратурному оформлению (приборные и аппаратные).
Пропорциональные регуляторы (П-регуляторы), их особенности. Принципиальные схемы П-регуляторов косвенного и прямого действия.
Пропорционально-интегральные регуляторы (ПИ-регуляторы), их особенности. Принципиальная схема ПИ-регулятора.
Пропорционально-интегрально-дифференциальные регуляторы (ПИД-регуляторы). Принципиальная схема ПИД-регулятора.
Свойства, настроечные параметры и область применения различных регуляторов.
Тема 3.4. Серийные средства автоматизации и вспомогательные устройства
Регуляторы прямого действия, их преимущества и недостатки, область применения. Регуляторы косвенного действия, преимущества и недостатки, область применения.
Пневматические регуляторы и приборы. Преимущества и недостатки пневматических приборов. Унифицированные входные и выходные сигналы. Универсальная система элементов промышленной пневмоавтоматики (УСЭППА). Принципы построения УСЭППА. Пневматическая панель дистанционного управления. Ее устройство и принцип действия. Переход с ручного управления на автоматическое и с автоматического на ручное.
Пневматические и электрические исполнительные устройства (мембранно-пружинный и поршневой) и используемые регулирующие органы – клапаны одно- и двухседельные, трехходовые, диафрагменные, шланговые, заслоночные.
Позиционеры. Выбор исполнительных устройств по пропускной способности. Схема установки регулирующих органов.
Вспомогательное оборудование пневматических приборов: воздушный фильтр, редуктор давления воздуха, панель дистанционного управления.
Электрические регуляторы и приборы. Комплекс регулирующих и функциональных блоков «Контур» (Р-25), «Каскад» (Р-21).
Современные микропроцессорные технические средства автоматизации. Программируемые контролеры, таймеры, электронные ЭТ-20, ЭТ-99, регистраторы технологические многоканальные серии РМТ 39, 49, преобразователи давления АИР-10, измерители-регуляторы «Сосна 002…005, 53202», измерительные преобразователи модульные ИПМ 0196 Ех/мо, ИПМ 0399 и другие средства, выпускаемые НПО «Энергоприбор».
Гидравлические регуляторы, их особенности.
Лабораторная работа № 5
Исследование систем автоматического регулирования температуры и давления, измерение характеристик заданных параметров. Исследование устройства серийных регуляторов, вторичных приборов, исполнительных механизмов и регулирующих органов.
Тема 3.5. Составление схем автоматизации
Стадии разработки конструкторской документации: техническое предложение, эскизный проект, технический проект, рабочая документация.
Функциональные схемы автоматизации. Графическое оформление схем автоматизации. Нанесение условных обозначений и изображений средств автоматизации на функциональные схемы автоматизации.
Назначение и виды щитов и пультов, их изображение на схемах.
Сигнализация, защита и блокировка в технологических процессах.
Составление и чтение функциональных схем автоматизации типовых технологических процессов.
Практическая работа № 2
Чтение, составление и графическое оформление функциональных схем контроля и регулирования параметров.
Практическая работа № 3
Чтение, составление и графическое оформление функциональных схем автоматизации технологических процессов.
Обязательная контрольная работа № 2
Раздел 4. Автоматизированные системы управления технологическими процессами
Тема 4.1. Общие сведения об автоматизированных системах управления
Значение автоматизации управления производством. Объекты управления. Структура и специфика задач управления. Роль оператора автоматизированной системы управления. Представление информации оператору. Классификация АСУТП по характеру производства, месту в системе управления, информационному объекту, характеру задач и степени централизации.
Перспективы автоматизации технологических процессов в отрасли.
Тема 4.2. Технические средства и подсистемы АСУТП
Подсистемы АСУТП. Комплекс технических средств (КТС). Автоматизированных систем управления: индивидуальные, групповые преобразователи, устройства локальной автоматики, управляющая вычислительная техника, устройства связи с объектами и оперативным персоналом.
Совместимость комплекса технических средств с локальными вычислительными средствами.
Агрегатная система средств телемеханики (АССТ). Комплекс агрегатных средств контроля и автоматической диспетчеризации.
Математическое и алгоритмическое обеспечение АСУТП.
Структурная схема АСУТП.
Тема 4.3. Автоматические манипуляторы с программным управлением (промышленные роботы)
Комплексная автоматизация производств анна базе применения программируемых контроллеров и роботов. Промышленные роботы, их назначение и классификация. Конструктивные схемы роботов и системы управления ими.
Применение роботов для автоматизации и механизации различных технологических процессов.
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 все 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 автоматизации производства». Программа дисциплины включает следующие разделы «Общие сведения об автоматизации производственных процессов», «Автоматический контроль», «Автоматическое регулирование», «АСУ ТП».
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 производства.
Общие методические указания к выполнению контрольных работ
Целью контрольных работ является закрепление знаний, полученных при изучении курса и самостоятельной работы с рекомендуемой литературой, приобретение навыков работы над схемами приборов, а также в умении использования справочных терминов.
Контрольная работа № 1 состоит из заданий, охватывающих все разделы дисциплины «Основы автоматизации производства».
В заданиях к контрольной работе сформированы 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 выполнена в ученической тетради с полями для заметок или с использованием компьютера. Условия заданий переписываются полностью; схемы и рисунки изображаются четко; на графиках указывается 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 работа получила неудовлетворительную оценку, то учащийся выполняет ее снова по старому или новому варианту в зависимости от указания преподавателя и отправляет на повторную проверку. В случае возникновения затруднений учащийся обращается в колледж для получения консультации.
Вопросы для выполнения контрольных работ
1. Дать определение ТОУ. Рассмотреть управление входными и выходными параметрами.
2. Дать определение технологического режима, объяснить виды возмущающих воздействий на него. Указать классификацию ТОУ по классам, типам процесса.
3. Рассмотреть систему управления ТОУ. Определить обеспечение управления и устройства сигнализации.
4. Дать определение устройствам регулирования. Выделить виды устройств регулирования и защиты. Указать устройства программно-логического управления.
5. Рассмотреть классификацию систем управления технологическими объектами. Объяснить выбор параметров, видов параметров управления и средств автоматизации.
6. Дать определение понятиям «средства управления», «приборы». Рассмотреть классификацию приборов. Указать основные сведения из метрологической терминологии.
7. Дать определение погрешности измерений, класса точности средства измерения. Указать, как погрешности подразделяются. Определить предел допускаемой погрешности одним из трех способов.
8. Дать определение относительной, абсолютной и приведенной погрешности приборов. Составить выражения для определения данных погрешностей.
9. Объяснить, какими сигналами выполняется передача информации в системе управления. Построить схему передачи. Указать цифровые системы и протоколы передачи данных.
10. Дать определение Государственной системе приборов. Указать структуры ГСП, основные приборы. Описать состав основных приборов.
11. Объяснить принцип действия пневматических преобразователей. Начертить схему, описать работу указанной схемы.
12. Объяснит принцип действия электрических преобразователей. Начертить схему, описать работу указанной схемы.
13. Дать определение видам давлений. Составить выражения видов давлений. Указать методы и средства измерения давления.
14. Рассмотреть, на чем основано действие жидкостных средств измерения давления. Составить выражение для определения давления.
15. Охарактеризовать деформационные средства измерения давления. Указать принцип их действия. Начертить схему средств измерения.
16. Объяснить, для измерения, какого давления используются дифференциальные манометры. Начертить схемы конструкций.
17. Описать последовательность монтажа устройств для отбора импульсов давления и разрежения. Начертить соединительные линии, схемы.
18. Объяснить, как выполняется ремонт, регулировка и поверка приборов для измерения давления и разрежения.
19. Объяснить измерение расхода и количества вещества, проходящего через поперечное сечение трубопровода в единицу времени. Указать средства измерения.
20. Указать, какие существуют методы измерения расхода и количества вещества. Описать измерение расхода с помощью объемного метода.
21. Описать, на чем основан метод переменного перепада давлений при измерении расхода. Рассмотреть принцип действия и конструкции расходомеров.
22. Объяснить, как реализовывается метод постоянного перепада давления при измерении расхода вещества. Рассмотреть, как выполняется ремонт и поверка расходомеров, счетчиков.
23. Дать определение уровнемеров. Описать, как подразделяются устройства для измерения уровня, система построения уровнемеров. Объяснить реализацию поплавкового метода контроля уровня жидкости.
24. Рассмотреть, как реализуется манометрический и емкостной методы измерения уровня. Объяснить реализацию ультраакустического и радиационного метода измерения уровня.
25. Описать, как выполняется измерение уровня уровнемерами-дифманометрами и пьезометрическими уровнемерами. Начертить схемы измерения уровня жидкости с дифманометрами уровнемерами.
26. Указать средства измерения, применяемые для измерения уровня сыпучих материалов. Объяснить, как выполняется ремонт, наладка и поверка уровнемеров.
27. Дать определение понятия «температура». Описать приборы и методы измерения температуры. Объяснить принцип действия и выполнение измерения жидкостными стеклянными термометрами.
28. Описать систему построения манометрических термометров. Объяснить принцип измерения и указать где применяются.
29. Дать определение понятиям «термопара» и «термометр сопротивления». Объяснить, как данными термопреобразователями производится измерение температуры.
30. Рассмотреть принцип действия и устройство фотоэлектрических и радиационных пирометров для измерения температуры. Указать где применяются пирометры и их особенности.
31. Описать последовательность предмонтажной проверки и регулировки приборов для измерения температуры. Объяснить способы монтажа и поверки данных приборов.
32. Дать определение понятию «солемер». Указать для чего применяют солемеры. Объяснить принцип действия первичного и вторичного преобразователей солемеров.
33. Объяснить, на чем основан принцип действия термокондуктометрических газоанализаторов. Описать какие применяются в данных газоанализаторах чувствительные элементы. Нарисовать схему прибора.
34. Объяснить, на чем основан термохимический метод анализа газовой смеси. Указать типы термохимических газоанализаторов. Нарисовать схему прибора.
35. Описать принцип действия термомагнитного газоанализатора. Нарисовать схему измерительной цепи газоанализатора.
36. Объяснить, на чем основан принцип действия фотоколориметрических газоанализаторов, газоанализаторов инфракрасного поглощения. Нарисовать схемы. Рассмотреть, для измерения концентрации, каких газов эти приборы предназначены.
37. Дать определение гигрометров. Объяснить принцип действия гигрометров точки росы и кулонометрических влагомеров. Рассмотреть чувствительные элементы данных приборов и что служит мерой влажности.
38. Объяснить, на чем основан принцип действия психрометрических гигрометров. Указать, как применяется психрометрическая разность.
39. Объяснить, на чем основан принцип действия оптикоакустических газоанализаторов. Начертить схему измерения.
40. Дать определение понятию «концентрация водородных ионов в растворах (рН)». Объяснить каким характеризуют условным числом. Рассмотреть приборы для измерения активности рН.
41. Объяснить, на чем основан способ измерения концентрации водородных ионов в растворах (рН). Указать какие средства и электроды для этого применяются.
42. Указать, как делятся по принципу действия приборы для измерения плотности жидких и сыпучих тел. Описать принцип действия ареометров. Объяснить измерение плотности с помощью весового метода. Начертить схему прибора.
43. Объяснить какой принцип измерения плотности жидких и сыпучих тел с помощью манометрического метода, ультразвуковых и радиоизотопных методов. Начертить схемы приборов.
44. Объяснить какими приборами измеряется вязкость жидких веществ. Указать какие методы измерения для этого применяются. Пояснить принцип действия приборов.
45. Указать метод определения состава и содержания веществ а, который применяется в хроматографах. Описать принцип действия хроматографического разделения. Начертить схему хроматографической установки. Объяснить принцип ее работы.
46. Объяснить принцип работы детектора преобразующего изменение состава газа, выходящего из хроматографической колонны в электрический сигнал. Начертить схему детектора. Рассмотреть применяемые методы при составлении смесей газов для калибровки хроматографов.
47. Указать для чего служат шахтные интерферометры при контроле загрязнения окружающей среды. Начертить схему интерферометра. Объяснить, как получается интерференционная картина.
48. Объяснить для каких целей применяются газоанализаторы СКМ, СПМ. Рассмотреть, на чем основана работа приборов. Указать виды сигнализации при появлении в воздухе концентрации газов выше ПДК.
49. Пояснить принцип действия сигнализатора наличия газов и паров типа СТХ. Начертить пневматическую схему датчика сигнализатора.
50. Указать для чего применяется переносной индикатор типа «Универсал». Начертить структурную схему газоанализатора. Пояснить принцип работы.
51. Объяснить работу лазерной газоаналитической системы ЛГА и механического объемно-поглотительного газоанализатора. Начертить схемы анализаторов. Пояснить принцип работы.
52. Дать определение понятиям «автоматические системы», «автоматические регуляторы», «регулирование и управление». Указать классификацию элементов автоматических систем и их функциональное назначение. Пояснить физические принцип действия.
53. Объяснить, из каких составных частей, взаимодействующих между собой, состоит система автоматического управления. Указать классификацию автоматических систем регулирования по алгоритму функционирования.
54. Дать характеристику элементов и общие свойства автоматических систем. Объяснить передаточную функцию звена в автоматическом управлении, соединение звеньев и построение структурных схем.
55. Рассмотреть типовые динамические звенья в автоматическом управлении. Указать их передаточные функции.
56. Объяснить какие объекты регулирования и их характеристики введения в теорию автоматического регулирования. Указать по каким признакам классифицируются автоматические регуляторы.
57. Дать определение И-регулятора, П-регулятора, ПИ-регулятора и ПИД-регулятора, времени Т-регулятора. Объяснит законы регулирования, выполняемые данными автоматическими регуляторами.
58. Дать определение понятию «пневматические регуляторы». Объяснить, из сочетания, каких элементов созданы приборы этой системы регулирования. Рассмотреть, какие пневматические регуляторы созданы из элементов УСЭППА. Указать назначение и законы регулирования этих регуляторов.
59. Дать классификацию электрических регуляторов исполнительных механизмов. Указать каким требованиям они должны удовлетворять. Начертить схемы регуляторов.
60. Дать определение понятию «гидравлические регуляторы». Пояснить, как преобразовывается перемещение в давление. Рассмотреть работу элементов гидроавтоматики и исполнительных механизмов. Начертить схемы.
61. Объяснить, какие условные графические изображения и условные обозначения измеряемых величин приняты в схемах автоматики. Рассмотреть условные обозначения функций выполняемых приборами и уточнения значений измеряемой величины в схемах автоматики.
62. Объяснить, какие приняты обозначения для отражения функциональных признаков приборов. Указать примеры построения условных обозначений в схемах автоматики.
63. Рассмотреть два способа построения условных графических обозначений принятые в схемах автоматики. Описать примеры построения.
64. Объяснить, что должна обеспечить технологическая сигнализация. Начертить схемы сигнализации одного параметра. Рассмотреть схемы сигнализации состояния. Описать принцип ее работы.
65. Указать виды щитов и пультов, используемых для централизации средств контроля и управления техпроцессами. Описать размещаемое на них оборудование автоматики.
66. Дать определение понятию «АСУ ТП». Пояснить основное ее назначение. Указать функции АСУ ТП, ее подсистемы.
67. Объяснить режим работы АСУ ТП. Указать виды ее обеспечений. Рассмотреть классификацию средств робототехники и виды роботизированных технологических комплексов.
Методические указания
к выполнению контрольной работы № 1
Основные понятия
Автоматика – это отрасль науки и техники, которая охватывает теорию т принципы построения автоматических устройств 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 определенного режима их работы.
Основные метрологические понятия: измерение, погрешность измерения, класс точности прибора. Измерением называют нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств. Погрешность – это отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины. Класс точности – это обобщенная 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 надежный 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. Прибор 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). Счетчик 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 твердых 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 концентрации.
Газоанализатор – это прибор, который позволяет количественно оценивать содержание интересующего компонента в газовой смеси.
Контрольная работа № 1 содержит два теоретических вопроса изучаемой дисциплины. Содержание этих вопросов 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.
Варианты для выполнения контрольных работ
| Номера вариантов | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 |
| Номера вопросов | 6, 64 | 8, 62 | 10, 60 | 12, 58 | 14, 56 | 16, 54 | 18, 52 | 20, 50 | 22, 48 | 24, 46 | 26, 44 | 27, 43 | 28, 42 | 29, 41 |
| Номера вариантов | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 |
| Номера вопросов | 25, 45 | 23, 47 | 21, 49 | 19, 51 | 17, 53 | 15, 55 | 13, 57 | 11, 59 | 9, 61 | 7, 63 |
Литература
Основная
1. Автоматизация производственных процессов в химической промышленности. Шувалов В.В. Голубятников В.А. М.: Химия, 1991. – 480 с.
2. Основы автоматизации химических производств и техника вычислений. Мелюшев Ю.К. М.: Химия, 1982. – 360 с.
3. Автоматическое регулирование и регуляторы в химической промышленности. Шарков А.А. М.: Химия, 1990. – 288 с.
Дополнительная
4. Автоматизация химических производств. Полоцкий Л.М., Лапешенков Г.И. М.: Химия, 1982. – 269 с.
5. Автоматическое регулирование. Клюев А.С. М.: Высшая школа, 1986. – 351 с.
6. Монтаж приборов и систем автоматизации. Каминский М.А. М.: Высшая школа, 2005 – 304 с.
7. КИП и инструменты. Зайцев С.А. М.: Академия, 2002. – 464 с.
8. Справочник слесаря по КИП. Гресько А.А. Долгая Л.А., Киев.: Техника, 1988. – 176 с.
9. Теплотехнические измерения. Андриевский А.А. М.: Энергосбережение, 2006. – 213 с.