ПРОГРАММА
вступительного испытания в магистратуру
по направлению 220700 – Автоматизация технологических процессов и производств
по дисциплине «Автоматизация технологических процессов и производств»
1. Механизация и автоматизация производства. Технико-экономические и социальные предпосылки для механизации и автоматизации производства.
Общие сведения об автоматизации производства. Роль и значение автоматизации производства в социально-экономическом развитии общества. Повышение уровня автоматизации – закономерность развития производства. Механизация и автоматизация производственных процессов различных отраслей промышленности, их взаимосвязь. Основные этапы развития автоматизации. Уровни автоматизации: частичная, комплексная, полная. Автоматические и полуавтоматические системы. Степень автоматизации производственных и технологических процессов. Технико-экономические преимущества автоматизированных и автоматических систем и процессов.
Социальные последствия автоматизации производства.
Состояние и перспективы автоматизации производственных и технологических процессов отрасли. Основные понятия и определения.
Содержание, цели и задачи дисциплины, её взаимосвязь с другими дисциплинами.
2. Структура и составляющие производственного процесса.
Классификация и структура современных технологических объектов управления.
Составляющие производственных процессов отрасли: технологические процессы получения сырья, полуфабрикатов, изготовления изделий и их испытания, процессы транспортирования, загрузки и выгрузки, складирования и хранения, контроля качества и другие.
3. Производственный процесс как поток материалов, энергии и информации.
Потоки материалов в производстве. Роль информационных потоков при автоматизации технологических процессов и производств. Производственный процесс как совокупность материальных, энергетических и информационных потоков.
Уровень автоматизации как одна из важных характеристик производственного процесса. Исходные данные, основные характеристики производственного процесса: вид, номенклатура и количество продукции, производительность, уровень автоматизации, гибкость, надёжность, эффективность. Сущность и количественное выражение характеристик производственного процесса.
Взаимосвязь характеристик.
Определение значения вида, номенклатуры и объёма выпуска продукции в установлении оптимальных показателей других характеристик. Усложнение задач автоматизации при повышении требований к гибкости производства. Требования к надёжности оборудования и технологических процессов в условиях автоматизированного и автоматического производства.
4. Методика построения автоматизированных и автоматических производственных процессов.
Построение автоматизированных и автоматических производственных процессов как задача проектирования и обеспечение его размерных, временных, информационных и экономических связей. Различные виды связей производственного процесса: свойств материалов, размерные, временные, информационные, экономические. Подготовка технологических процессов и производств к автоматизации: модернизация и механизация оборудования, диспетчеризация, характеристики и модели оборудования, необходимость автоматизации технологических процессов.
Технологичность и экономичность продукции и пути их совершенствования для условий автоматизированного производства. Оценка степени подготовленности изделий к автоматизированному и автоматическому производству. Анализ и совершенствование продукции.
5. Технологические процессы автоматизированного производства в машиностроении.
Технологические процессы в машиностроении и их элементы. Топологические модели процессов. Непрерывные и дискретные технологические процессы. Количественная оценка звеньев модели.
6. Локальные системы автоматизации сложных технологических объектов.
Функции локальных систем автоматизации технологических процессов. Методика анализа технологического процесса как объекта управления. Выбор выходных и управляющих переменных объекта.
Применение схемных методов повышения качества регулирования координат технологических процессов. Физическая реализуемость схем автоматизации много связанных объектов.
7. Регулирование типовых непрерывных технологических процессов.
Типовые схемы автоматического регулирования расхода, давления, температуры, состава продукции и др. Анализ типовых непрерывных технологических процессов как объект управления. Примеры систем автоматизации типовых технологических процессов.
8. Автоматизация дискретных технологических процессов.
Дискретные технологические процессы. Анализ дискретных технологических процессов как объект управления. Специфика дискретных технологических процессов как объект управления.
9. Автоматизированные системы управления технологическими процессами.
Современное промышленное производство и автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУ ТП). Назначение, характеристика и структура современных АСУ ТП на базе вычислительной техники.
Управляемость технологического процесса. Получение информации о технологическом объекте управления. Преобразование технологической информации. Виды и форма сигналов. Передача и защита информации от помех. Пропускная способность каналов связи.
Идентификация технологических объектов управления. Задачи идентификации. Аналитические методы получения математических моделей технологических объектов. Модели элементов. Модели многосвязных систем. Экспериментальные методы получения моделей технологических объектов. Идентификация одномерных детерминированных объектов, многомерных объектов. Динамическая идентификация. Экспериментальные модели недетерминированных объектов.
Формализация дискретных последовательностей операций (технологических циклов).
Структура формирования технологического цикла. Комбинационные детерминированные модели. Таблица истинности. Последовательные детерминированные модели. Моделирование сложных недетерминированных объектов.
Алгоритмы управления. Задачи управления технологическими объектами.
Алгоритмы стабилизации заданного параметра. Инвариантность по управлениям в многомерных системах. Стабилизация по отклонению от неконтролируемых возмущений.
Алгоритмы программного управления заданной последовательностью операций. Элементы теории дискретных автоматизированных устройств. Синтез комбинационных автоматов. Синтез последовательностных автоматов. Конечные автоматы.
Алгоритмы оптимального управления. Задача оптимального управления в АСУ ТП. Оптимизация многомерных линейных объектов в статике. Оптимизация нелинейных объектов. Алгоритмы оптимизации статических режимов с поиском экстремума на объектах управления и с использованием математической модели объекта. Рекуррентные алгоритмы идентификации математических моделей объектов управления по данным текущих измерений. Примеры алгоритмов оптимального управления статическими режимами технологических объектов. Системы оптимального управления с эталонной моделью. Анализ возможностей использования таких систем для автоматизации технологических объектов. Методы декомпозиции общей задачи оптимального управления на частные задачи меньшей размерности. Особенности декомпозиции задач оптимального управления в интегрированных АСУ и систем управления с распределённой структурой. Задачи и алгоритмы оптимизации режимов параллельно и последовательно включённых объектов. Оптимальное управление системами с обратной связью. Алгоритмы выбора оптимального состава работающего оборудования реализующего технологический процесс.
Технические средства АСУ ТП. Структура средств. Виды обеспечения АСУ ТП. Характеристика и классификация основных узлов УВМ. Принципы организации связи УВМ с технологическим объектом управления. Основные режимы работы УВМ в составе АСУ ТП. Элементная база технических средств.
Информационное обеспечение АСУ ТП. Государственная система приборов. Принципы построения и выбора первичных измерительных преобразователей (датчиков технологических параметров).
Программное обеспечение АСУ ТП. Назначение, состав и структура программного обеспечения. Организация работы управляющего вычислительного комплекса в режиме реального времени. Мультипрограммный режим работы комплекса. Распределение и защита памяти комплекса.
10. Особенности проектирования АСУ ТП.
Основные принципы построения АСУ ТП. Стадии разработки АСУ ТП.
Надёжность АСУ ТП. Расчёт надёжности в процессе проектирования. Технико-экономический уровень надёжности АСУ ТП. Способы повышения надёжности АСУ ТП и её элементов.
Экономические аспекты проектирования АСУ ТП и её элементов. Основные источники экономической эффективности АСУ ТП. Учёт экономической эффективности АСУ ТП.
Опыт разработки, внедрения и эксплуатации АСУ ТП.
ОСНОВНАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. Схиртладзе производственных процессов в машиностроении [Текст]: учеб. для вузов по спец. «Технология машиностроения», напр. «Конструкторско-технол. обеспечение машиностроит. пр-в / , , . – 3-е изд., перераб. и доп. – Старый Оскол: ТНТ, 20с.
2. Автоматизация производственных процессов в машиностроении [Текст]: учеб. для вузов по спец. «Технология машиностроения», напр. «Конструкторско-технол. обеспечение машиностроит. пр-в/ и др.; Под общ. ред. . – Старый Оскол: ТНТ, 20с.
3. Капустин машиностроения: Учебник для вузов/ , , ; Под ред. . - М.: Высш. шк.,2005.-365 с.
4. Шишмарёв производственных процессов в машиностроении: Учеб. для вузов. - М.: Академия, 2007. – 364 с.
5. Зориктуев технологическими процессами в машиностроении [Текст]: учеб. для вузов по напр. «Констр.-технолог. обеспечение машиностр. пр-в»/ и др.; Под общ. ред. – Старый Оскол: ТНТ, 2011. – 512 с.
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. Капустин машиностроения: Учебник для вузов / , , ; Под ред. .- М.: Высш. шк.,2003.-223 с.
2. Проектирование автоматизированных участков и цехов: Учеб. для машиностроительных специальностей вузов/[ и др.]; Под ред. . – М.: Высш. шк., 2003. – 272 с.
3. Проектирование технологии автоматизированного машиностроения: Учеб. для вузов / , , и др.; Под ред. .– М.: Высш. шк., 1999.-416 с.
4. Корытин типовых технологических процессов и установок: Учебник для вузов / , , .- М.: Энергоатомиздат, 1988.-432 с.
