УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА
дополнительного профессионального образования
«Современные элементы автоматики и построение системы управления технологическими процессами на их основе»
1. Введение
Целью настоящей программы является совершенствование теоретических знаний и практических навыков работы с современными элементами автоматики и ознакомление слушателей с существующим подходам к проектированию систем автоматизации.
Программа предназначена для приобретения слушателями дополнительных теоретических и практических знаний и умений, которые позволят им успешно решать сложные инженерные задачи в области автоматизации технологических процессов.
В результате освоения данной образовательной программы слушатель будет иметь представление о современной элементной базе автоматизации, уметь грамотно выбирать необходимые элементы и проектировать на их основе сложные системы автоматизации различных технологий.
По окончании курсов проводится экзамен. Слушателям, успешно выдержавшим экзамен, выдается документы о дополнительном профессиональном образовании государственного образца.
2. Содержание программы
Раздел 1. Электрические двигатели переменного тока и их место в общей совокупности электродвигателей.
Тема 1.1. Асинхронные короткозамкнутые двигатели и их характеристики.
Принцип действия АД. Режимы работы: двигательный, тормозные. Статические и энергетические характеристики АД. Способы регулирования скорости и их сравнительные характеристики.
Тема 1.2. Синхронные двигатели и их характеристики
Принцип действия СД. Конструктивные особенности. Статические и энергетические характеристики. Их анализ по сравнению с характеристиками АД. Регулировочные свойства СД.
Раздел 2. Частотно – регулируемый электропривод, его состав и устройство.
Тема 2.1. Область применения частотно – регулируемого электропривода.
Сравнительный анализ частотно – регулируемого электропривода с регулируемым электроприводом постоянного тока. Преимущественные применения частотного электропривода в настоящее время. Тенденции дальнейшего развития области применения.
Тема 2.2. Составные элементы частотного привода. Принцип работы преобразователя частоты.
Инвертор напряжения как основной элемент частотного электропривода, сетевой выпрямитель, цепь «слива», емкостной накопитель энергии.
Принцип работы преобразователя частоты со звеном постоянного тока. Инверторный и выпрямительный режимы. ШИМ выходного напряжения: назначение и особенности.
Раздел 3. Регулирование координат электропривода переменного тока.
Тема 3.1. Статические, динамические и энергетические характеристики разомкнутой системы ПЧ – АД.
Тема 3.2. Основные принципы построения систем регулирования координат электропривода переменного тока. Структурные схемы, статические динамические характеристики АД при скалярном частотном регулировании его момента и скорости. Векторное управление АД и СД.
Раздел 4. Основы теории автоматического регулирования.
Тема 4.1. Основные понятия.
Разомкнутые и замкнутые САУ. Понятие передаточных функций, частотных характеристик, типовых динамических звеньев. Приемы преобразования структурных схем.
Тема 4.2. Устойчивость и качество САУ.
Понятие устойчивости и качества САУ. Теорема Ляпунова. Показатели качества САУ. Оценка устойчивости и оптимизация замкнутого контура регулирования. Критерии устойчивости. Особенности многоконтурных систем.
Раздел 5. Функциональные возможности современных ПЧ.
Тема 5.1. Назначение, основные функции и технические характеристики ПЧ.
Функции управления моментом и скоростью АД. Понятие сервопривода. Дополнительные функции ПЧ, интерфейсные возможности.
Тема 5.2. Работа с современным ПЧ.
Функциональная и электрическая силовая схемы ПЧ. Схемы подключения ПЧ. Дополнительны опции. Параметры и группы параметров. Настойка ПЧ, диагностика, органы управления.
Раздел 6. Дополнительные возможности современных ПЧ.
Тема 6.1. Управление внешним технологическим параметром.
Встроенный технологический контроллер. Организация ПИД – регулирование технологического параметра.
Тема 6.2. Интерфейсные возможности.
Связь между ПЧ и системой верхнего уровня. Связь ПЧ между собой и внешними технологическими контроллерами.
Тема 6.3. Адаптация ПЧ к объекту управления
Специальные функции. Выбор структур системы управления электроприводом в соответствии с технологическими требованиями к объекту регулирования. Этапы пуска и наладки комплексного электропривода.
Раздел 7. Электромагнитная совместимость и защита от помех.
Тема 7.1. Понятие электромагнитной совместимости.
Причины возникновения понятия ЭМС. Стандарты в области электромагнитной совместимости.
Тема 7.2. Источники, пути проникновения и приемники помех.
Классификация помех. ПЧ как мощный источник и чувствительный приемник помех. Последствие воздействия помех.
Тема 7.3. Способы повышения ЭМС.
Способы защиты ПЧ от воздействия внешних и внутренних помех. Средства защиты. Способы и средства снижения помех, источником которых является ПЧ.
Раздел 8. Прикладные программные возможности ПЧ.
Пакеты прикладных программ. Возможности применения для различных технологических процессов. Практические приемы работы с пакетом прикладных программ.
Раздел 9. Управление работой ПЧ от ПЛК различных типов.
Управление работой ПЧ от компьютеров и ПЛК. Протоколы обмена, интерфейса, форматы данных, специальные программы.
Раздел 10. Сервоприводы переменного тока.
Тема 10.1. Основные понятия.
Определение понятия «сервопривод». Структура сервопривода и его основные элементы. Источники управляющих воздействий. Режимы работы сервопривода и систем сервоприводов. Методы экстраполяции.
Тема 10.2. Элементы сервоприводов.
Двигатели, используемые в сервоприводах, требование к ним. Принцип действия СД, работающую в режиме вентильного двигателя. Различные способы соединения обмоток. Датчики обратных связей, используемые в сервоприводах: инкрементные и абсолютные энкодера, резольвера, потенциометры, датчики тока.
Раздел 11. Системы управления сервоприводов.
Тема 11.1. Основные понятия.
Структурные схемы, передаточные функции, частотные характеристики. Методы экспериментального определения электрических и механических параметров сервоприводов. Структура системы управления сервоприводом по принципу подчиненного управления. Контуры регулирования тока (момента), скорости и положения. Типы регуляторов.
Тема 11.2. Адаптация сервопривода к конкретной технологии.
Способы настройки регуляторов. Стандартные настройки: на модульный оптимум, на симметричный оптимум. Автонастройка регуляторов.
Выбор сервопривода по технологическим особенностям механизма.
Раздел 12. Датчики систем автоматизации.
Тема 12.1. Общие положения.
Определение термина «датчик». Обобщенная функциональная схема датчика. Основные технические характеристики датчиков.
Тема 12.2. Датчики технологических параметров.
Датчики температуры, расхода, давления, веса, положения и др. Устройство, классификация, основные характеристики, диапазоны измерения, выходные сигналы (ток, напряжение и др.), области применения.
Тема 12.3. Датчики внутренних параметров электропривода.
Датчики тока, напряжения, скорости. Классификация, устройство, достоинства, недостатки, особенности. Выбор датчиков.
Раздел 13. Промышленные контроллеры.
Тема 13.1. Основные понятия.
Определение термина «контроллер». Историческая справка. Классификация современных промышленных контроллеров.
Тема 13.2. Особенности различных контроллеров.
Функциональные и конструктивные особенности. Блоки «ввода – вывода». Модульный принцип построения контроллеров. Структура ПЛК.
Тема 13.3. Особенности ПО контроллеров.
Операционные системы реального времени. Особенности памяти контроллеров. Подходы к программированию пользователем. Примеры.
Раздел 14.Основы проектирования современных систем автоматизации.
Историческая справка. Новые подходы к проектированию. Тенденции развития продукции фирм, занимающихся разработкой элементов систем автоматизации. Примеры проектирования.
