Методические указания и контрольные задания для студентов специальности 1«Автоматизация технологических процессов и производств (легкая промышленность)» заочной формы обучения (стр. 1 )

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ

«ВИТЕБСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Технические средства

автоматизации

Методические указания

и контрольные задания для

студентов специальности 1

Автоматизация технологических процессов и производств

(легкая промышленность)

заочной формы обучения

Витебск

2008

УДК 658.

Технические средства автоматизации для студентов специальности

1 –Автоматизация технологических процессов и

производств (легкая промышленность) заочной формы обучения

Витебск: Министерство образования РБ, УО "ВГТУ", 2008 г.

Составитель: ст. препод.

В методических указаниях приводятся рабочая программа курса, задания для выполнения контрольных работ, правила их оформления, порядок защиты, теоретическая и справочная информация о технических средствах автоматизации, указывается основная и дополнительная литература.

Методические указания составлены в соответствии с программой курса «Технические средства автоматизации» для студентов специальности 1 –«Автоматизация технологических процессов и производств (легкая промышленность)» заочной формы обучения.

Одобрено кафедрой «Автоматизация технологических процессов и производств» УО "ВГТУ" 11.01.2008 г. протокол

Рецензент: Зав. кафедрой АТПП, доц., к. т.н.

Редактор: доц.

Рекомендовано к опубликованию редакционно-издательским советом УО "ВГТУ" _________ г., протокол №______

Ответственный за выпуск

Учреждение образования "Витебский государственный технологический университет"

_______________________________________________________________

Подписано в печать____________. Формат_______. Уч.-изд. лист._______

Печать ризографическая. Тираж________экз. Заказ №_______________. Цена_________руб.

Отпечатано на ризографе Учреждения образования «Витебский государственный технологический университет».

Лицензия ЛП № 000/0133005 от 1 апреля 2004 г.

Республика Беларусь, г. Витебск, Московский пр-т, 72.

СОДЕРЖАНИЕ

I ВВЕДЕНИЕ В ДИСЦИПЛИНУ. 4

II ЛИТЕРАТУРА.. 4

III СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ.. 5

1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВАХ АВТОМАТИЗАЦИИ 5

2 ЭЛЕМЕНТЫ И УСТРОЙСТВА ПНЕВМОАВТОМАТИКИ.. 5

3 ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА АВТОМАТИКИ.. 5

4 СРЕДСТВА ПОЛУЧЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ.. 5

5 АГРЕГАТНЫЕ КОМПЛЕКСЫ ЦЕНТРАЛИЗОВАННОГО КОНТРОЛЯ И РЕГУЛИРОВАНИЯ.. 6

6 ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ РЕГУЛЯТОРЫ И ПРОМЫШЛЕННЫЕ КОНТРОЛЛЕРЫ 6

7 ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ И РЕГУЛИРУЮЩИЕ ОРГАНЫ.. 6

8 НАДЕЖНОСТЬ ЭЛЕМЕНТОВ И СИСТЕМ.. 6

IV ТРЕБОВАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ И ОФОРМЛЕНИЮ КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ 7

V КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №1. 7

VI КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №2. 12

  I  ВВЕДЕНИЕ В ДИСЦИПЛИНУ

Повышение эффективности производства предусматривает широкое использование автоматических и автоматизированных систем управления. В состав этих систем входят разнообразные технические средства для получения, преобразования и переработки информации и информирования управляющих воздействий на технологический процесс. Изучение указанных технических средств является одним из основных этапов подготовки инженеров по автоматизации.

В результате изучения данной дисциплины студент должен знать:

- принципы построения и функционирования электрических, пневматических и гидравлических устройств, регуляторов и приборов;

- принцип построения и работы технических средств автоматизированных систем управления;

- методы определения статических, динамических и надёжностных характеристик типовых средств автоматизации;

- выбирать технические средства, необходимые для реализации заданных алгоритмов регулирования и управления;

- конструировать из серийных элементов технические средства автоматизации с заданными характеристиками и алгоритмами функционирования.

Изучение данной дисциплины основывается на устном материале, излагаемом в курсах: "Высшая математика" (дифференциальные уравнения и теория вероятностей), "Электротехника" (анализ электрических цепей), " Метрология" (электрические измерения и приборы), "Электронные устройства автоматики" (усилители, преобразователи, логические устройства), "Теория автоматического управления" (методы анализа линейных и нелинейных систем, типовые законы регулирования).

Основой изучения курса является самостоятельная проработка студентом материала курса. Студенты должны выполнить 2 контрольные работы и одну курсовую. В указаниях приводятся конкретные варианты контрольных заданий.

  II  СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВАХ АВТОМАТИЗАЦИИ

Государственная система приборов (ГСП) контроля и регулирования производственных процессов. Назначение и принци­пы построения ГСП. Основные системы (ряды), ветви и подветви ГСП. Устройства получения, преобразования, обработки и выработки ко­мандной информации. Классификация средств автоматизации по виду используемой энергии.

2 ЭЛЕМЕНТЫ И УСТРОЙСТВА ПНЕВМОАВТОМАТИКИ

Универсальная система элементов промышленной автоматики (УСЭППА). Аналоговые элементы пневмоавтоматики: дроссели, делители, пневмоемкости, усилители, элементы сравнения, повторители, задатчики: назначение, устройство принцип действия, характеристики. Дискретные элементы пневмоавтоматики, реле, пневмоклапаны, пневмокнопки, пневмотумблеры, пневопреобразователи, триггеры. Логические элементы: назначение, устройство принцип действия, характеристики.

Аналоговые пневматические функциональные устройства: сумматоры, устройства умножения и деления на постоянный коэффициент, интегрирующие и дифференцирующие устройства, устройства памяти, генераторы.

Элементы и простейшие устройства набора элементов одномембранной пневмоавтоматики "НЭМП". Элементы и простейшие устройства струйной пневмоавтоматики.

Структурные и принципиальные схемы серийных регулирующих устройств.

3 ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА АВТОМАТИКИ

Элементы и устройства гидроавтоматики (клапаны, распределители, преобразователи, усилители). Назначение, устройство, принцип действия.

Гидравлические регуляторы. Принципы их построения, структурные и принципиальные схемы серийных П-; И-; ПИ – регуляторов.

4 СРЕДСТВА ПОЛУЧЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ

Средства измерения температуры, давления, перепада давления и разряжения.

Расход жидкостей, газа, пара и счета готовой продукции, измерения и сигнализации уровня.

Состав и свойства вещества, измерения сил, масс, весодозирующие устройства, средства измерения кинематических ве­личин.

Вторичные приборы локальных систем автоматизации.

5 АГРЕГАТНЫЕ КОМПЛЕКСЫ ЦЕНТРАЛИЗОВАННОГО КОНТРОЛЯ И РЕГУЛИРОВАНИЯ

Агрегатно-блочные комплексы АКЭСР. Современные промышленные комплексы технических средств автоматизации. Типы и структуры комплексов, устройство, принцип действия основных Функциональных блоков.

6 ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ РЕГУЛЯТОРЫ И ПРОМЫШЛЕННЫЕ КОНТРОЛЛЕРЫ

Общие принципы построения регуляторов. Структурные схемы аналоговых регуляторов, параметры настройки.

Дискретные двух-, трехпозиционные, релейно-импульсные. Структурные схемы регуляторов реализующих П-; И-; ПИ-; ПИД- алгоритмы регулирования.

Промышленные контроллеры: программируемые логические (ПЛК) и на базе ПК (РС-контроллеры). Особенности структуры и функций. Промышленные контроллеры для распределенных АСУ ТП, стандартные интерфейсы.

7 ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ И РЕГУЛИРУЮЩИЕ ОРГАНЫ

Классификация исполнительных механизмов. Электрические исполнительные двигатели постоянного и переменного токов. Расчет мощности и выбор ИД. Электрические исполнительные механизмы ПР, ДР, ИМ, МЭО, МЭМ.

Электромагниты постоянного и переменного токов. Расчет и выбор электромагнита. Коммутационная аппаратура цепей систем автоматизации.

Пневматические и гидравлические исполнительные механизмы.

Назначение, устройство и основные характеристи­ки регулирующих органов. Расчет и выбор регулирующих органов.

8 НАДЕЖНОСТЬ ЭЛЕМЕНТОВ И СИСТЕМ

Характеристики надежности элементов и систем. Основные определения и понятия теории надежности. Числовые характеристики надежности. Понятие о резервировании. Методы расчета показателей надежности.

Рабочая программа рассчитана на 44 учебных часа, из них 24 отводится на лекционный материал, 10 – на лабораторные работы, 10 – на практические занятия. Курс "Технические средства автоматизации" изучается в течение 9 и 10 семестров. Для усвоения теоретического материала выполняются две контрольные работы и курсовой проект.

  III  ТРЕБОВАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ И ОФОРМЛЕНИЮ КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ

Методические указания для выполнения контрольных работ по курсу "Технические средства автоматизации" составлены в соответствии с учебным планом подготовки специалистов по автоматизации техпроцессов.

Прежде чем приступить к выполнению контрольной работы, нужно внимательно ознакомиться с данными указаниями. Несоблюдение этих указаний может стать причиной того, что работа не будет принята к рецензированию. Нужно помнить, что выполнение контрольных работ является важным элементом в изучении теоретического материала. Bсe задачи нужно решать самостоятельно, используя проработанный теоретический материал по дисциплине. Задачи и вопросы предлагаются ниже.

При выполнении контрольной работы должны соблюдаться следующие требования.

1.  Каждая работа выполняется в отдельной тетради или на сшитых листах формата А4, на обложке которой должны быть указаны: номер контрольной работы, Ф. И.О. студента, домашний адрес, номер учебного шифра, группа, курс.

2.  На каждой странице должны быть оставлены поля шириной 30 мм для замечаний рецензента.

3.  Текст, формулы и расчеты должны быть написаны четко и аккуратно, без помарок.

4.  Схемы и графики должны быть выполнены с помощью чертежных инструментов. Графики выполняется на миллиметровой бумаге.

5.  При описании схем автоматизации технологических процессов должно быть объяснено назначение и взаимодействие узлов.

6.  Контрольная работа засчитывается после собеседования с преподавателем.

  IV  КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №1

В соответствии с вариантом студент должен решить 3 задачи. Вариант задачи выбирается по последней цифре шифра.

Задача № 1 Выбрать измерительный комплект для измерения температуры в технологическом аппарате, состоящий из датчика и вторичного прибора. Исходные данные приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Исходные данные к задаче № 1

Исходные данные	Номер варианта
0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Температура, °С	120	150	180	200	240	250	300	320	350	400
Абсолютная погрешность, °С	1,5	2,5	2,5	2,5	5	5	7	6	4	4
Инерционность, сек	2,5	3	6	7	2,5	4	5	2,5	8	5

Технические характеристики вторичных приборов и преобразователей температуры приведены в таблицах 2, 3 соответственно. Представить принципиальную электрическую схему выбранного комплекта.

Таблица 2 – Технические характеристики потенциометров и мостов

Тип	Градуировка, °С	Пределы измерения, °С	Класс точности	Быстродействие, сек
КСП 1	ХК, ХА	0…100; 0…150; 0…200; 0…300	0,5 1	2,5; 10
КСП 2	ХК, ХА	0…400; 0…600; 200…800, 0...400; 0...900;0…1100	1	1; 2,5; 10
КСП 3	ХК, ХА	0...1300; 200...1200	0,5	5; 16
КСП 4	ХК, ХА	700...1300; 200...1100	0,25; 0,5	1; 2,5; 10
КСМ 2, 3, 4	20	0...300; 0...400; 0...500; 0...650; 300...650	0,25 0,5	1; 2,5; 5; 10
КСМ 2, 3, 4	21	–50...150; –70...80; 0...100; 0...150; 0...200; 0...300; 0...400; 200...500	0,5	1; 2,5; 5; 10
КСМ 2, 3, 4	22	–50...150; –70…80; 0...100; 0...150; 0...200; 0...300; 0...400; 200...500	0,5	1; 2,5; 5; 10
КСМ 2, 3, 4	23	–50...0; –50...150; –50...100 0...50; 0...100; 0...150; 0...180; 50...100	0,5	1; 2,5; 5; 10

Таблица 3 – Основные характеристики первичных измерительных преобразователей

Объект измерения	Тип преобразова-теля	Пределы измерения, °С	Основная погрешность, °С	Принцип измерения
Масла, вода	ТПП–2В	0...125	4	Мано-метрический
ТКП–160	0...120	1,5; 2,5
Неагрессивные жидкости, жидкие и газообразные среды	ТГП–160	–50...+300	1; 1,5; 2,5	Термо-резистивный
Воздух, газ	CTП–805I	–200...+500	II кл. точности
–50...+I00	II кл. точности
Газообразные и жидкие среды	СТП–6097 СТМ–6097	–50...+250 –50...+250	I, II, III
Газ	ТПП–0555	0...+1300	0,01
Газ, содержащий Н2, О2, высшие углеводороды	ТПР–0555	0...+1600	0,01	Термо-электрический
ТПР–0213	300...+1600	0,01
Газ (окислительные среды)	ТХК–920	0...+600	0,20
TXK–410	0...+800	0,16
ТХК–0445	60...+200	0,20
ТХК–0445	60...+400	0,20
Жидкости	TXК–0806	0...+600	0,20
TXA–0515	–60...+900	0,16
TХК–0515	–60...+60	0,16
ТХК–0083	0...300	0,20

Задача №2. Построить статическую характеристику Pвых=f(x) преобразователя сопло-заслонка. Исходные данные приведены в таблице 4.