Автоматизация и управление технологическим оборудованием

УТВЕРЖДАЮ

Проректор-директор Института кибернетики

___________

«___» ____________2012 г.

Рабочая программа дисциплины

Автоматизация и управление технологическим оборудованием

НАПРАВЛЕНИЕ ООП: 151900 - Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств

ПРОФИЛЬ ПОДГОТОВКИ: Динамика и акустика станочных систем

КВАЛИФИКАЦИЯ (СТЕПЕНЬ): магистр

БАЗОВЫЙ УЧЕБНЫЙ План ПРИЕМА 2011 г.

КУРС 6; СЕМЕСТР 12;

КОЛИЧЕСТВО КРЕДИТОВ: 8

ПРЕРЕКВИЗИТЫ: Конструкции технологического оборудования, Автоматизированные технологии производства; Автоматизированные системы приводов технологического оборудования

КОРЕКВИЗИТЫ: Выпускная квалификационная работа магистра

ВИДЫ УЧЕБНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ВРЕМЕННОЙ РЕСУРС:

Лекции	15	часов (ауд.)
лабораторные работы	15	часов (ауд.)
АУДИТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ	30	часов
САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА	300	часов
ИТОГО	330	часов
ФОРМА ОБУЧЕНИЯ	очная

ВИД ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ: ЭКЗАМЕН В 12 СЕМЕСТРЕ

Обеспечивающая кафедра: «Автоматизации и роботизации в машиностроении»

ЗАВЕДУЮЩИЙ КАФЕДРОЙ: к. т.н., доцент

РУКОВОДИТЕЛЬ ООП: д. т.н., доцент

ПРЕПОДАВАТЕЛЬ: к. т.н., доцент

2012г.

1. Цели освоения дисциплины

В результате освоения данной дисциплины магистрант приобретает знания, умения и навыки, обеспечивающие достижение целей Ц1, Ц2, Ц3, Ц4 и Ц5 основной образовательной программы «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств».

Дисциплина нацелена на подготовку магистрантов к:

- научно-исследовательской, производственно-технологической и проектно-конструкторской работе в области высокоэффективных процессов и устройств перемещения в заданную точку пространства при обработке машиностроительных материалов и изделий из них, анализа и исследования характеристик устройств перемещения в объектах машиностроительных производств.

- модернизации существующих и разработке новых методов экспериментальных исследований исходя из конкретных технологических задач совершенствования процессов и устройств перемещения в заданную точку пространства при обработке машиностроительных материалов и изделий из них,

- решению научно-исследовательских и прикладных задач, возникающих при проектировании технологических процессов и оборудования для обработки и производства машиностроительной продукции,

- поиску и анализу профильной научно-технической информации, необходимой для решения конкретных инженерных задач, в том числе при выполнении междисциплинарных проектов.

2. Место дисциплины в структуре ООП

Дисциплина относится к специальным дисциплинам профессионального цикла (М.2.В.). Она и опирается на дисциплины общенаучного цикла (М.1.В.) их знания и умения. Кореквизитами для дисциплины «Автоматизация и управление технологическим оборудованием» является дисциплина «Выпускная квалификационная работа магистра».

3. Результаты освоения дисциплины

При изучении дисциплины магистранты должны научиться самостоятельно планировать проведение эксперимента, выбирать оптимальные методики и оборудование для экспериментальных исследований, рационально определять условия и диапазон экспериментов, проводить обработку полученных результатов.

Магистрант при изучении дисциплины АиУТО приобретает способности и умения в соответствии с общекультурными ОК-2, ОК-3, ОК-4, ОК-6, ОК-8, ОК-10 и профессиональными компетенциями ПК-1…5, ПК-8…16, ПК 21, ПК-23…26:

·  способность собирать, обрабатывать с использованием современных информационных технологий и интерпретировать необходимые данные для формирования суждений по соответствующим социальным, научным и этическим проблемам (ОК-4);

·  способность получать и обрабатывать информацию из различных источников с использованием современных информационных технологий, умеет применять прикладные программные средства при решении практических вопросов с использованием персональных компьютеров с применением программных средств общего и специального назначения, в том числе в режиме удаленного доступа (ОК-8);

·  способность разрабатывать технические задания на проектирование и изготовление машин, приводов, оборудования, систем и нестандартного оборудования и средств технологического оснащения, выбирать оборудование и технологическую оснастку (ПК-1);

·  способность изучать и анализировать необходимую информацию, технические данные, показатели и результаты работы, систематизировать их и обобщать (ПК-16);

·  способность разрабатывать физические и математические модели исследуемых машин, приводов, систем, процессов, явлений и объектов, относящихся к профессиональной сфере, разрабатывать методики и организовывать проведение экспериментов с анализом их результатов (ПК-20);

·  способность подготавливать научно-технические отчеты, обзоры, публикации по результатам выполненных исследований (ПК-21);

·  способность подготавливать технические задания на разработку проектных решений, разрабатывать эскизные, технические и рабочие проекты технических разработок с использованием средств автоматизации проектирования и передового опыта разработки конкурентоспособных изделий, участвовать в рассмотрении различной технической документации, подготавливать необходимые обзоры, отзывы, заключения (ПК-23);

·  способность составлять описания принципов действия и устройства проектируемых изделий и объектов с обоснованием принятых технических решений (ПК-24);

·  умение применять новые современные методы разработки технологических процессов изготовления изделий и объектов в сфере профессиональной деятельности с определением рациональных технологических режимов работы специального оборудования (ПК-26).

После изучения данной дисциплины магистранты приобретают знания, умения и опыт, соответствующие результатам основной образовательной программы: Р1, Р3, Р5*. Соответствие результатов освоения дисциплины «Автоматизированные системы приводов технологического оборудования» формируемым компетенциям ООП представлено в таблице.

Формируемые компетенции в соответствии с ООП*	Результаты освоения дисциплины
	В результате освоения дисциплины магистрант должен знать: Принципы и этапы планирования научно-исследовательской работы; основные и специализированные методы и оборудование для экспериментальных исследований в области высокотехнологического машиностроительного производства; современные методы инженерного и научного анализа экспериментальных результатов.
	В результате освоения дисциплины магистрант должен уметь: Планировать, проводить и оценивать результаты экспериментальной исследовательской работы; формулировать технически задачи с учетом наличия соответствующего оборудования, методик, инструментов и материалов, ограничений; интегрировать различные методы и методики экспериментальных исследований в машиностроении для решения конкретных задач; модернизировать методики получения и обработки экспериментальных данных; выбирать и использовать методы и оборудование для анализа; критически оценивать полученные экспериментальные данные и определять их перспективность; находить и использовать научно-техническую информацию в исследуемой области из различных ресурсов, включая на иностранном языке.
	В результате освоения дисциплины магистрант должен владеть: Опытом работы с научно-исследовательским оборудованием; устойчивыми навыками проведения эксперимента с учетом выбора оптимальных методик и оборудования для исследований, рационального определения условий и диапазона экспериментов, обработки, систематизации и анализа полученных результатов; опытом работы и использования в ходе проведения исследований к научно-технической информации, Internet-ресурсов, баз данных и каталогов, электронных журналов и патентов, поисковых ресурсов и др. в области высокотехнологического машиностроительного производства, в том числе, на иностранном языке.

*Расшифровка кодов результатов обучения и формируемых компетенций представлена в Основной образовательной программе подготовки магистров по направлению 552909 «Динамика и акустика станочных систем»

4.  Структура и содержание дисциплины

4.1.  Структура дисциплины по разделам, формам организации и контроля обучения

№	Название раздела/темы	Аудиторная работа (час)	СРС (час)	Итого	Формы текущего контроля и аттестации
Лекции	Практ./ семинар	Лаб. зан.
1	1	2					Устный отчет
2	2	2					Промежуточный отчет
3	3	2					Отчеты по лабораторным работам
4	4	2					Презентация
5	5	2					Отчеты по лабораторным работам
6	6	2					Презентация
7	7	2					Презентация
8	8	2					Групповой отчет
9	Промежуточная аттестация	2					Экзамен
	Итого	15	-	15	300	330

При сдаче отчетов и письменных работ проводится устное собеседование.

4.2.  Содержание разделов дисциплины

Раздел 1. Семинар. Введение

·  -Типы производств и информация, требующаяся для систем управления.

·  -Взаимосвязь между гибкостью производства и сложностью задач управления.

Раздел 2. Функции программного управления

·  -Общая характеристика задач программного управления.

·  Система управления как виртуальная машина.

а) задачи управления на уровне ЦПУ;

б) задачи управления на уровне станка с ЧПУ: геометрическая, логическая, терминальная, технологическая;

в) задачи управления на уровне ГПМ: диспетчеризация, идентификация мониторинга, терминальная.

Раздел 3. Цикловое программное управление: составление циклограмм, формализация задач.

Раздел 4. Задачи управления на уровне станка с ЧПУ:

·  -геометрическая: фазы решения, формализация геометрического образа, кодирование, интерполяция, управление приводами.

·  -проблема интеграции с различными датчиками ЧПУ.

·  -логическая задача ЧПУ.

·  -автоматизация вспомогательных операций. Цикловая электроавтоматика. Циклы и операции. Программирование циклов при помощи функций.

·  -терминальная задача ЧПУ. Анализ проявлений взаимодействия СУ со средой.

·  -технологическая задача ЧПУ. Управление качеством обработки, коррекция технологических режимов.

·  -сравнение различных СЧПУ.

Раздел 5. Классификация СЧПУ, программное обеспечение, архитектура различных систем ЧПУ. Точность и надежность станков с ЧПУ.

Раздел 6. Подготовка управляющих программ для СЧПУ.

·  -составление РТК.

·  -использование стандартных циклов и подпрограмм

·  -коррекция инструмента.

Раздел 7. Технологическая оснастка и наладка станков с ЧПУ.

Раздел 8. Системы контроля деталей на СЧПУ.

Раздел 9. Системы контроля деталей снятых со станка с ЧПУ.

Лабораторный практикум

Перечень лабораторных работ.

·  Изучение пультов программного управления станками, символикой управляющих символов органов управления станков и роботов, их зарисовка.

·  Подготовка УП для микроконтроллера тип МКП-1. Составление циклограммы работы ПР и запись алгоритма его работы на микроконтроллере.

·  Программирование обработки детали на токарном станке с ЧПУ модели ТПК-125.

·  Программирование обработки 3D-детали с помощью CAM-программы SolidCAM.

·  Программирование ЧПУ класса CNC фирмы «HEIDENHAIN» на примере системы iTNC530.

4.3.  Распределение компетенций по разделам дисциплины

Распределение по разделам дисциплины планируемых результатов обучения по основной образовательной программе, формируемых в рамках данной дисциплины и указанных в пункте 3.

№	Формируемые компетенции	Разделы дисциплины
1	2	3	4	5	6	7	8
1.	З.1.1			х	х	х	х	х	х
2.	З.1.2.		х				х	х	х
3.	З.3.1.	х
4.	З.3.3.	х
5.	З.5.1.	х	х
6.	У.1.1.		х			х
7.	У.1.2.							х	х
8.	У.3.1.	х
9.	У.5.1.	х
10.	У.5.2.			х	х	х	х
11.	У.5.3.		х				х
12.	В.1.1.	х					х
13.	В.1.2.			х			х
14.	В.1.3.				х	х		х	х
15.	В.3.2.	х
16.	В.3.3.				Х	х		х	х
17.	В.5.1.			х			х
18.	В.5.2.		х

5.  Образовательные технологии

При освоении дисциплины используются следующие сочетания видов учебной работы с методами и формами активизации познавательной деятельности магистрантов для достижения запланированных результатов обучения и формирования компетенций.

Методы и формы активизации деятельности	Виды учебной деятельности
ЛК	Семинар	ЛБ	СРС
Дискуссия	х	х
IT-методы	х		х	х
Командная работа		х	х	х
Разбор кейсов		х
Опережающая СРС	х	х	х	х
Индивидуальное обучение			х	х
Проблемное обучение		х	х	х
Обучение на основе опыта		х	х	х

Для достижения поставленных целей преподавания дисциплины реализуются следующие средства, способы и организационные мероприятия:

-  изучение теоретического материала дисциплины на лекциях с использованием компьютерных технологий;

-  самостоятельное изучение теоретического материала дисциплины с использованием Internet-ресурсов, информационных баз, методических разработок, специальной учебной и научной литературы;

-  закрепление теоретического материала при проведении лабораторных работ с использованием учебного и научного оборудования и приборов, выполнения проблемно-ориентированных, поисковых, творческих заданий.

6. Организация и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов (CРC)

6.1 Текущая и опережающая СРС, направленная на углубление и закрепление знаний, а также развитие практических умений заключается в:

-  работе магистрантов с лекционным материалом, поиск и анализ литературы и электронных источников информации по заданной проблеме и выбранной теме магистерской диссертации,

-  выполнении домашних заданий,

-  переводе материалов из тематических информационных ресурсов с иностранных языков,

-  изучении тем, вынесенных на самостоятельную проработку,

-  изучении теоретического материала к лабораторным занятиям,

-  изучении инструкций к приборам и подготовке к выполнению лабораторных работ,

-  подготовке к экзамену.

6.1.1. Темы, выносимые на самостоятельную проработку:

Содержание программы – 300 час.

Включает подготовку к рубежным и итоговым контрольным работам (экзаменам), просмотр видеофильмов и фотоматериалов по станкам с ЧПУ и роботам. Знакомство с системами ЧПУ «FANUC», «SIEMENS», «Балтсистем». Знакомство с РОБОСТУДИЕЙ

Для координации самостоятельной деятельности студента предусмотрены не реже 1 раза в неделю специальные консультации.

6.2 Творческая проблемно-ориентированная самостоятельная работа

(ТСР) направлена на развитие интеллектуальных умений, комплекса универсальных (общекультурных) и профессиональных компетенций, повышение творческого потенциала магистрантов и заключается в:

-  поиске, анализе, структурировании и презентации информации, анализе научных публикаций по определенной теме исследований,

-  анализе статистических и фактических материалов по заданной теме, проведении расчетов, составлении схем и моделей на основе статистических материалов,

-  выполнении расчетно-графических работ,

-  исследовательской работе и участии в научных студенческих конференциях, семинарах и олимпиадах,

6.2.1. Примерный перечень научных проблем и направлений научных исследований:

1.  Разработка алгоритмов управления станком, роботом в зависимости от его механического представления

7. Средства текущей и итоговой оценки качества освоения дисциплины (фонд оценочных средств)

Оценка успеваемости магистрантов осуществляется по результатам:

- самостоятельного (под контролем учебного мастера) выполнения лабораторной работы,

- взаимного рецензирования магистрантами работ друг друга,

- анализа подготовленных магистрантами рефератов,

- устного опроса при сдаче выполненных индивидуальных заданий, защите отчетов по лабораторным работам и во время экзамена в десятом семестре (для выявления знания и понимания теоретического материала дисциплины).

7.1. Требования к содержанию экзаменационных вопросов

Экзаменационные билеты включают три типа заданий:

1.  Теоретический вопрос.

2.  Проблемный вопрос.

3.  Задача

Итоговый контроль осуществляется с учетом текущего рейтинга и результатов экзамена.

7.2. Примеры экзаменационных вопросов

1.  Дать определение

2.  Какое

3.  Задача

Текущий контроль осуществляется в форме ежемесячных рейтинговых контрольных работ.

Итоговый контроль осуществляется с учетом текущего рейтинга и результатов экзамена.

Примеры контрольных заданий на этапе экзамена:

Примеры контрольных заданий на этапе экзамена:

БИЛЕТ №1

1.  Перечислить и дать определение применяемым коррекциям в ЧПУ.

2.  Наладка режущего инструмента для станков с ЧПУ.

3.  Расшифруйте часть УП станка фрезерной группы типа 6902ПМФ2. Если есть ошибки, то укажите их:

БИЛЕТ №2

1.  Перечислить и дать определение нулевым точкам станка.

2.  Перечислить и дать характеристику стандартным циклам для станков фрезерной группы.

3.  Получите по заданной программе траекторию движения центра инструмента для «Cielle» и нарисуйте ее:

8. Учебно-методическое и информационное обеспечение модуля (дисциплины)

Основная литература

1.  Программирование для автоматизированного оборудования: Учебник для средних проф. учебных заведений// , ; Под редакцией . – М.: Высшая школа 2003. – 592с.: ил.

2.  Должиков программирования и наладки станков с ЧПУ: Учебное пособие. – Томск: Изд. ТПУ, 2001. – 112с.

3.  Серебреницкий, Павел Павлович. Программирование автоматизированного оборудования : учебник / , . — М. : Дрофа, 2008.

4.  Фролов обработки деталей на станках с ЧПУ: Учебное пособие / ; Тульский политехн. ин-т.—Тула: Изд-во Тульского политехнического ин-та, 1991.—130 с.

5.  Марголит и наладка станков с программным управлением и промышленных роботов: Учебное пособие / .—М.: Машиностроение, 1991.—272 с.: ил.

6.  Андреев, Геннадий Иванович. Работа на станках с ЧПУ. Система ЧПУ FANUC. Работа на токарных станках, фрезерная обработка / , . — М.: ИТО, 2007. — 84 с.: ил.

7.  Сосонкин, Владимир Лазаревич. Программирование систем числового программного управления: учебное пособие / , . — М.: Логос, 2008. — 344 с.: ил.

8.  Методические указания по программированию на станках:

-  «ТПК-125» с УЧПУ «Н22-1М»; «6902ПМФ2» с УЧПУ «Размер-2М»; «ДОФТС» с УЧПУ «Контур-2»; «Микрон» с УЧПУ типа «HEIDENHEIN»; KOSY-2 с управлением от персонального компьютера; Cielle «α16x10» с управлением от персонального компьютера.

Вспомогательная литература

1.  , Черпаков наладчика агрегатных станков и автоматических линий. М.: Высшая школа, 1999. – 384с.

2.  Схиртладзе оператора на станках с программным управлением: Учебное пособие для проф. Учеб. заведений. – 2-е изд., Стереотип. – М.: Высш. шк.; Изд. Центр «Академия», 1998. – 175с.: ил.

3.  , Новиков широкого профиля. М.: Высшая школа, 1998. – 464с.

4.  Гузеев, Виктор Иванович. Режимы резания для токарных и сверлильно-фрезерно-расточных станков с числовым программным управлением : справочник / , , ; под ред. . — М. : Машиностроение, 2005. — 368 с. : ил.

5.  Григорьев, Сергей Николаевич. Инструментальная оснастка станков с ЧПУ : справочник / , , . — М. : Машиностроение, 2006. — 544 с. : ил.

6.  CAD/CAM “Pro/ENGINEER”. Руководство пользователя системы, разработанной в компании РСТ.

7.  CAD/CAM Solid Works + его приложения CAM Works и Solid CAM. Руководство пользователя системы разработанное в компании Solid Works.

8.  CAD/CAM Power Shape + его приложение Power Mill. Руководство пользователя системы разработанное в компании DelCAM.

9.  CAD/CAM ArtCam. Руководство пользователя системы разработанное в компании DelCAM.

Интернет-ресурсы:

9. Материально-техническое обеспечение модуля (дисциплины)

Персональные компьютеры для CAM систем обработки

Лабораторные комплексы по станкам и роботам кафедры «Автоматизация и роботизация в машиностроении».

* приложение – Рейтинг-план освоения дисциплины в течение семестра.

Программа составлена на основе Стандарта ООП ТПУ в соответствии с требованиями ФГОС-2010 по направлению и профилю подготовки «Динамика и акустика станочных систем».

Автор:

Программа одобрена на заседании кафедры АРМ ИК

(протокол № ____ от «___» _______ 2012 г.).