ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ УНИВЕРСИТЕТ «ГОРНЫЙ»
Согласовано | Утверждаю |
___________________ Руководитель ООП по направлению 140404 зав. каф. ЭЭЭ проф. | _______________________ Зав. кафедрой ЭЭЭ проф. |
ПРОГРАММА учебной дисциплинЫ
«ЭЛЕМЕНТЫ СИСТЕМ АВТОМАТИКИ»
Направление подготовки: 140404 - электроэнергетика и электротехника
Профиль подготовки: электропривод и автоматика
Квалификация (степень) выпускника: бакалавр
Форма обучения: очная
Составитель: доцент каф. ЭЭЭ
САНКТ-ПЕТЕРБУРГ
2012
1. Цели и задачи дисциплины:
Целью дисциплины является формирование знаний студентов по вопросам теории, принципам построения и функционирования, условиям применения и эксплуатации элементов систем автоматизированных промышленных установок и технологических комплексов.
Основная задача дисциплины - дать будущему специалисту знания по элементам систем автоматики в объеме, достаточном для профессионального выполнения работ по проектированию и эксплуатации автоматизированных промышленных установок и технологических комплексов.
2. Место дисциплины в структуре ООП:
Дисциплина относится к вариативной части профессионального цикла Б.3 учебного плана подготовки бакалавров по направлению 140404 «Электроэнергетика и электротехника».
Изучение дисциплины базируется на ранее полученных знаниях по основным физическим явлениям и законам механики, физики, теплотехники и их математическому описанию, теоретическим основам электротехники, основным понятиям и законам электромагнитного поля и теории электрических и магнитных цепей, основам теории систем автоматического управления. Студент должен уметь применять методы анализа физических явлений в технических устройствах и системах, использовать математический анализ для решения задач в своей предметной области, применять компьютерную технику и информационные технологии.
Предшествующими данной дисциплине являются: "Высшая математика», «Физика», «Теоретические основы электротехники», «Электрические машины», «Физические основы электроники», «Метрология».
3. Требования к результатам освоения дисциплины:
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование у студентов следующих компетенций:
- способности к восприятию информации, ее анализу и обобщению;
- готовности к кооперации с коллегами, работе в коллективе;
- готовности к самостоятельной, индивидуальной работе, принятию решений в рамках своей профессиональной компетенции;
- способности демонстрировать базовые знания в области естественнонаучных дисциплин и готовности использовать основные законы в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования;
- способности использовать информационные технологии, в том числе
современные средства компьютерной графики, в своей предметной области;
- готовности и способности анализировать научно-техническую информацию, изучать отечественный и зарубежный опыт по тематике исследований;
- способности выполнять экспериментальные исследования по заданной
методике, обрабатывать результаты экспериментов;
- способности понимать существо задач анализа и синтеза объектов в
технической среде;
- способности разрабатывать простые конструкции электротехнических
объектов.
В результате изучения дисциплины студент должен:
Знать:
- классификацию, назначение, основные схемотехнические решения элементов систем автоматики;
- физические явления, протекающие в элементах автоматики, и их математическое описание;
- статистические и метрологические оценки параметров элементов автоматики и характеристики их надежности.
Уметь:
- применять инженерные методы расчета и выбора элементов автоматики для конкретных промышленных ситуаций;
- формировать законченное представление о принятых решениях и полученных результатах в виде научно-технического отчета с его публичной защитой.
Владеть:
- методами расчета, проектирования и конструирования элементов систем автоматики;
- навыками исследовательской работы, методами проведения стандартных испытаний оборудования с элементами автоматики;
- навыками обработки и анализа результатов эксперимента.
4. Объем дисциплины и виды учебной работы
Общая трудоемкость дисциплины составляет 5 зачетных единиц.
Вид учебной работы | Всего часов | Семестры | |||
Аудиторные занятия (всего) | 105 | 5 | 6 | ||
В том числе: | - | - | - | - | - |
Лекции | 70 | 34 | 36 | - | - |
Практические занятия (ПЗ) | - | - | - | - | - |
Семинары (С) | - | - | - | - | - |
Лабораторные работы (ЛР) | 35 | 17 | 18 | - | - |
Самостоятельная работа (всего) | 75 | ||||
В том числе: | - | - | - | - | - |
Курсовой проект (работа) | |||||
Расчетно-графические работы | |||||
Реферат | |||||
Другие виды самостоятельной работы | |||||
Вид промежуточной аттестации (зачет, экзамен) | Зач. | Экз. | |||
Общая трудоемкость час зач. ед. | 180 | ||||
5 |
5. Содержание дисциплины
5.1. Содержание разделов дисциплины
№ п/п | Наименование раздела дисциплины | Содержание раздела |
1. | Содержание дисциплины и общие понятия об элементах автоматики. | Содержание и задачи дисциплины. Общие требования, классификация и основные характеристики элементов систем автоматики. |
2. | Первичные измерительные преобразователи. | Определение, назначение и классификация датчиков. Общие характеристики и требования, предъявляемые к датчикам. Датчики перемещения, давления и расхода. Датчики магнитного поля, температуры и уровня. Датчики тока и напряжения. Датчики скорости. Датчики вибраций. |
3. | Элементы систем автоматики для преобразования электрических сигналов. | Непрерывные аналоговые регуляторы. Структура, передаточные функции, статические характеристики. Импульсные и микропроцессорные регуляторы. Широтно-импульсные преобразователи. Аналого-цифровые и цифроаналоговые преобразователи. |
4. | Цифровые управляющие элементы систем автоматики. | Управляющие элементы дискретного действия. Триггеры, счетчики, регистры, сумматоры, шифраторы и дешифраторы. Распределители импульсов, селекторы и запоминающие устройства. Кодирование, коды и преобразователи кодов. |
5. | Усилительные элементы систем автоматики. | Классификация и общие сведения об усилителях систем автоматики. Полупроводниковые усилители: операционные, многокаскадные, интегральные, импульсные. Усилители мощности. Магнитные и электромашинные усилители. |
6. | Исполнительные элементы систем автоматики. | Классификация и общие характеристики исполнительных элементов. Исполнительные электромагнитные устройства. Электромагнитные муфты. Исполнительные двигатели постоянного и переменного тока. Шаговые и моментные двигатели. |
5.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами
№ п/п | Наименование обеспечиваемых (последующих) дисциплин | № № разделов данной дисциплины, необходимых для изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин | ||||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | |||
1. | Управление техническими системами. | * | * | * | * | * | ||||
2. | Эксплуатация систем автоматики | * | * | * | * | - | - | - | ||
3. | Системы управления электроприводов | * | * | * | - | - | - | |||
4. | Проектирование систем автоматики | * | * | * | - | - | - |
5.3. Разделы дисциплины и виды занятий
№ п/п | Наименование раздела дисциплины | Лекц. | Практ. | Лаб. | Семин | СРС | Все- го час. |
зан. | зан. | ||||||
1. | Содержание дисциплины и общие | 2 | - | - | - | - | 2 |
понятия об элементах автоматики. | |||||||
2. | Первичные измерительные преобразователи. | 20 | - | 14 | - | - | 34 |
3. | Элементы систем автоматики для преобразования электрических сигналов. | 18 | - | 6 | - | - | 24 |
4. | Цифровые управляющие элементы систем автоматики. | 12 | - | 6 | - | - | 18 |
5. | Усилительные элементы систем автоматики. | 10 | - | 4 | - | - | 14 |
6. | Исполнительные элементы систем автоматики. | 8 | - | 5 | - | 5 | 13 |
6. Лабораторный практикум
№ п/п | № раздела дисциплины | Наименование лабораторных работ | Трудоемкость (час.) |
1. | 2. | Исследование резисторного датчика перемещения; исследование магниторезисторного датчика перемещения; исследование индуктивного датчика давления; исследование трансформаторного датчика давления; исследование сельсинных датчиков угла поворота; исследование емкостного датчика угла поворота; исследование ультразвуковых датчиков уровня. | 14 |
2. | 3 | Исследование аналоговых регуляторов на базе операционных усилителей; исследование преобразователей напряжение-частота; исследование АЦП двойного интегрирования | 6 |
3. | 4. | Исследование триггеров и счетчиков импульсов; исследование регистров, сумматоров и мультиплексоров; исследование преобразователей кодов. | 6 |
4. | 5. | Исследование усилителей на операционных элементах; исследование электромашинного усилителя | 4 |
5. | 6. | Исследование реверсивных исполнительных двигателей; исследование шаговых двигателей. | 5 |
7. Практические занятия (семинары)
Практические занятия по дисциплине планом занятий не предусмотрены.
8. Примерная тематика курсовых проектов
Курсовое проектирование по дисциплине не предусмотрено.
9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:
а) основная литература
Водовозов систем автоматики: учебное пособие для вузов/ . - М.: Издательский центр «Академия». 20с.
б) дополнительная литература
Шишмарев элементы систем автоматического управления/ . - М.: Издательский центр «Академия». 20с
- программная оболочка ГАММА-7 для работы с учебным стендом
«Ультразвуковые датчики уровня фирмы «Альбатрос»;
- система логического программирования SoftLogic фирмы "Альбатрос» и
ISaGRAF фирмы ICS Triplех.
г) базы данных, информационно-справочные и поисковые системы
- Федеральный портал «Российское образование» http://www.edu.ru|/;
- Федеральное хранилище «Единая коллекция цифровых образовательных
ресурсов» http://www.school-collection.edu.ru/
10. Материально-техническое обеспечение дисциплины:
Лабораторные занятия выполняются на стендах лаборатории «Элементов систем автоматики»: стенде для исследования датчиков давления; стенде для исследования датчиков перемещения; стенде для исследования датчиков угла поворота; стенде для исследования цифровых элементов автоматики; стенде для исследования ультразвуковых датчиков уровня; стенде для исследования управляющих контроллеров ГАММА фирмы «Альбатрос».
11. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины:
Для выполнения лабораторных работ на компьютерных стендах по изучению ультразвуковых датчиков уровня устанавливается программное обеспечение ГАММА-7 и система логического программирования фирмы «Альбатрос». Студенты выполняют лабораторные исследования на основе методических указаний, разработанных для каждой лабораторной работы по дисциплине.
Расширенные отчеты по лабораторным работам содержат общую часть, составленную на основе материалов сети ИНТЕРНЕТ по исследуемому элементу и специальную часть по методическим указаниям на основе выполненных исследований.
Разработчик:
Доцент каф. ЭЭЭ | ||||
(должность) | (подпись) | (инициалы, фамилия) | ||
Зав. каф. ЭЭЭ | ||||
(должность) | (подпись) | (инициалы, фамилия) |
