Кравченко Г.В. Автоматизація хіміко-технологічних процесів

Подождите немного. Документ загружается.

Міністерство освіти і науки України

Східноукраїнський національний університет ім. В. Даля

Рубіжанський філіал

Кафедра вищої математики та комп’ютерних технологій

Методичні вказівки

до самостійної роботи студентів

над дисципліною

Автоматизація хіміко-технологічних процесів

2003

Автоматизація хіміко-технологічних процесів. Самостійна робота.

Для студентів 4 і 5-го курсу (VIII семестр–денна форма, Х семестр-заочна

форма ) спеціальності “ 7.110 204 » / Укладач Кравченко Г. В.. – Рубіжне

РФСНУ 2003. - 9 с.

Методичні вказівки для самостійної роботи студентів з

автоматизаці хіміко-технологічніх процесів містять загальні вимоги,

перелік програмних питань, критерії оцінок, варіанти робіт та методичні

рекомендації щодо їх виконання.

Схвалено кафедрою ВМКТ

Протокол № ____, “____”_________ 2003 р.

Завідувач кафедри ВМКТ Кондратов С.О.

Схвалено методичною радою РФ СНУ

Протокол №_____, “____”_________2003 р.

Голова методичної ради Тімошин А.С.

1 Загальні відомості

1.1 Витяг з робочого навчального плану

Види роботи і занять

Форма навчання

денна заочна

Всього відведено годин на

вивчення дисципліни

162 162

Самостійна робота

92 145

Аудиторні заняття

70 17

лекції

28 6

лабораторні заняття

28 6

практичні заняття

14 5

Форма семестрового контролю : VIII семестр – іспит.

Х семестр - іспит.

1.2 Знання, вміння, навички

В результаті вивчення дисципліни студенти повинні

З н а т и:

 загальну тенденцію i проблеми автоматичного контролю,

регулювання i управління технологічними процесами хімічних

виробництв;

 призначення систем автоматизації виробничих процесів;

 принципи побудови систем контролю, регулювання i їхні

функціонування;

 засоби аналізу технологічних процесів як об’єктів управління;

 призначення, принцип чинності i область застосування засобів

автоматики i систем автоматизації;

 призначення i область застосування керуючих обчислювальних

машин i мікропроцесорної техніки.

В м і т и:

 виконувати аналіз технологічного процесу як об'єкту

автоматичного контролю, регулювання i управління;

 формулювати вимоги до автоматизації технологічних процесів;

 читати схеми систем автоматизації виробничих процесів;

 вибирати найпростіші засоби автоматизованого контролю,

регулювання i управління i робити їхній розрахунок;

 розробляти функціональні схеми автоматизації технологічних

процесів.

1.3 Порядок проходження поточного контролю.

Для студентів денної форми навчання поточний контроль

відбувається у формі опитування на заняттях, захисту лабораторних робіт.

Виконання і захист лабораторних робіт є умовою допуску студента до

семестрового іспиту.

Для студентів заочної форми навчання в Х семестрі передбачено

виконання письмової семестрової контрольної роботи. Умовою допуску до

семестрового іспиту є зарахування контрольної роботи.

Критерієм зарахування контрольної роботи є виконання всіх розділів

завдання, з виконанням рекомендацій щодо змісту теоретичної частини і

вірному розв’язанню розрахункового завдання не менш, ніж на 60 %.

4 Семестровий контроль та критерії оцінок

Семестровий контроль відбувається у вигляді усного іспиту (денна

форма – у VIII семестрі, заочна форма – у X семестрі) Для іспиту кожний

білет має теоретичні питання, перелік яких наведено в розділі 2.

Іспит з дисципліни відбувається у вигляді усної відповіді на теоретичні

питання.

Відповідь на екзамені оцінюється за чотирибальною шкалою оцінок.

Оцінка “відмінно” ставиться, якщо студент вірно відповів на основні

запитання білету та додаткові запитання викладача , показує, що він вільно

орієнтується в матеріалі. Припускається наявність дрібних неточностей у

відповіді на додаткові запитання .

Оцінка “добре” – студент принципово вірно відповів на основні

запитання. У відповіді на додаткові запитання припускає помилки, але,

після наводячих питань, дає вірні відповіді більше, ніж на 70 % додаткових

запитань.

Оцінка “задовільно” – студент принципово вірно відповідає на

запитання білету, але невірно відповідає (або не відповідає) більш, ніж на

50 % додаткових запитань, але показує знання змісту головних понять та

термінів дисципліни.

Оцінка “незадовільно” - студент невірно відповідає (або не відповідає)

на основні та додаткові теоретичні питання, не орієнтується в головних

термінах та поняттях дисципліни.

2 Перелік програмних питань.

Тема. Вступ. Основні відомості про автоматичний контроль, локальні

автоматичні системи і АСУ ТП.

Перспективи і значення автоматизації в підвищенні ефективності

народного господарства. Основні поняття і визначення технічної

кібернетики. Локальні системи автоматичного управління. Поняття про

автоматизовані системи управління (АСУ ТП). Роль людини-оператора і

управляючих ЕОМ в АСУ ТП. Стислі відомості про мікро-ЕОМ і

децентралізовані АСУ ТП, [1] , p.1, c.12-18.

Тема. Основи метрології і техніки вимірів.

Функціональна структура вимірювальної системи. Поняття про

вимір і засоби виміру. Помилки вимірів. Абсолютна, відносна і наведена

помилки. Систематичні і випадкові помилки. Клас точності приладу , [4],

p.4, c. 4-16

Тема. Державна система приладів і засобів автоматизації. Технологічні

параметри. Засоби і прилади контролю хіміко-технологічних параметрів :

Вимір температури. Поняття про температурні шкали. Засоби

виміру температури. Рідинні термометри. Дилатометричні і манометричні

термометри. Термоелектричні термометри. Термометри опору. Пірометри.

[2], p.1, c.14-24; [4], p.2, c.38-96; [5], p.1, c.5-27.

Вимір тиску, розрідження і перепаду тиску. Засоби вимірів.

Рідинні манометри. Деформаційні манометри, дифманометри і

вакуумметри. Електричні манометри, [2], p.1, c.24-30; [4], p.4, c.113-142;

[5], p.2, c.28-53.

Вимір видатку і кількості речовини. Засоби виміру видатку газів і

рідин. Видаткоміри змінного перепаду тиску. Видаткоміри постійного

перепаду тиску. Електромагнітні видаткоміри. Лічильники кількості

речовини., [2], p.1, c.33-44; [4], p.5, c.143-193; [5] p.3, c.54-74.

Рівнеміри для рідинних і сипких речовин. Засоби виміру рівня.

Рівнеміри поплавкові, гідростатичні, електричні, радіоізотопні, [2],p.1,

c.30-33; [4], p.6, c.193-207; [5], p.4, c.76-82.

Контроль складу і властивостей речовин. Засоби виміру

концентрації газів і розчинів. Газоаналізатори. Аналізатори рідинних

середовищ: кондуктометричні, оптичні і ін. Вимір щільності і глейкості

рідин, [2], p.2, c.65-95; [4], p.6, c.193-207; [5], p.p. 6,7,8 , c.115-186.

Тема. Технологічні об’єкти регулювання хімічних виробництв і їхні

характеристики .

Класифікація об’єктів регулювання і їхні особливості. Поняття

про статичесні, астатичні і нестійкі об’єкти, їхні основні властивості.

Математичні моделі об’єктів. Чисте запізнення в об’єктах.

Експериментальне визначення статичних і динамічних характеристик , [1],

p.2, c.48-90.

Тема. Елементи систем регулювання. Типові динамічні ланки і їхні

характеристики .

Математичний опис систем регулювання. Застосування

перетворення Лапласа. Поняття про лінійні елементи. Лінеаризація

математичних моделей реальних елементів. Перехідні функції і

передавальні функції., [1], p.1, c.18-32,c.35-42.

Типові динамічні ланки АСР: підсилювальне, аперіодичне,

інтегруюче, диференцююче, коливальне, запізнення і їхні динамічні

характеристики. Засоби сполучення ланок АСР: послідовне, паралельне,

зустрічнопаралельне. [1], p.1, c.32-35.

Тема. Автоматичні регулятори. Закони регулювання. Виконавчі

прилади .

Класифікація регуляторів. Регулятори прямої дії. Закони

регулювання. Функіональна структура регуляторів. П, І, ПІ, ПД і ПІД-

РЕГУЛЯТОРИ, їхні властивості і характеристики. Області застосування

регуляторів. Виконавчі прилади і регулюючі органи.,[1], p.3, c.111-136.

Тема. Автоматичні системи регулювання. Принципи регулювання.

Структурні схеми і їхній математичний опис.

Класифікація систем регулювання. Регулювання по відхиленню і

по обуренню. Комбіновані і каскадні АСР. Математичний опис АСР.

Передавальні функції. Роль регуляторів в АСР, [1], p.1. c.12-18, p.4, c148-

162.

Тема. Аналіз автоматичних систем регулювання. Стійкість і якість

перехідних процесів .

Поняття про тривалість систем регулювання. Алгебраїчний і

частотний критерій тривалості. Якість перехідних процесів. Вплив

динамічних властивостей об'їкту і автоматичного регулятора на якість

регулювання. Засоби вибору типу регулятора і розрахунку параметрів його

наладок. Поняття про екстремальне регулювання.[1], p.4, c.162-175, p.5,

c.175-194.

Тема. АСУ ТП. Призначення, функції та режими роблти АСУ ТП.

Класифікація автоматизованих систем управління. Призначення

АСУ ТП і вигляди інформаційних і керуючих функцій. Засоби отримання,

перетворення і передачі інформації. Керуючі ЕОМ, прилади зв'язку з

об'єктом. Застосування мікро-ЕОМ в АСУТП. Технічне, математичне

програмне та організаційне забезпечення АСУТП. Засоби відображення

інформації. Поняття про безпосередне цифрове і

супервізіорне_управління, [3], p.2, c.45-63.

Тема. Елементи проектування систем автоматизації .

Мета і задачі проектування. Стадії проектування. Способи

позначки технологічного обладнання і засобів автоматизації. Струкурні і

функціональні схеми автоматизації. Вибір пунктів контролю, регулювання

і сигналізації. Вибір технічних засобів автоматизації, [1], p.7, c223-275;

[3], p.3, c.67-73; c.145-176.

Тема. Автоматизація хіміко-технологічних процесів.

Автоматизація процесів змішування рідини і газів. Фізична

суттєвість змішування. Мета управління і показник ефективності. Аналіз

процесу як об'єкту управління. Схема автоматизації процесу змішування.,

[1], p.7, c.235-240; [3], p.5, c.234-244.

Автоматизація теплообмінних процесів. Фізична суттєвість

процесу. Мета управління і показник ефективності. Аналіз процесу як

об'єкту управління. Типова схема автоматизації теплообмінників. ,[1], p.7,

c.240-250; [3], p.5, c.257-272.

Автоматизація масообмінних процесів. Фізична суттєвість

процесу. Мета управління і показник ефективності. Аналіз процесу як

об'єкту управління. Типова схема автоматизації ректифікаційних колон. ,

[1], p.7, c.251-261; [3], p.5, c.275-299.

Автоматизація реакторів. Фізико-хімічна суттєвість процесу. Мета

управління і показник ефективності. Типова схема автоматизації

реактора. ,[1], p.7, c.268-275.

Литература

[1].Полоцкий Л.М., Лапшенков Г.И. Автоматизация химических

производств. М.: "Химия", 1982. -295с.

[2] Лапшенков Г.И., Полоцкий Л.М. Автоматизация производственных

процессов в химической промышленности. М.: "Химия", 1988. -288c.

[3]. Шувалов В.В., Голубятников В.А., Огаджанов Г.А. Автоматизация

производственных процессов в химической промышленности. М.:

"Химия",1991. -480с.

[4]. Кулаков М.В. Технологические измерения и приборы для

химических производсв.М.: "Машиностроение", 1983 -424с.

[5]. Автоматические приборы, регуляторы и вычислительные системы.

Справочное пособие. Под ред. Б.Д. Кошарского. Л.:

"Машиностроение",1976. -488с.

[6]. Методические указания к практическим занятиям по курсу

"Автоматика и автоматизация производственных процессов" для

студентов cпециальности 7.090 220 /Сост. Г.В. Кравченко, И.П.

Кушнаренко.- Днепропетровск: ДХТИ,1993.-100с.

[7]. Методические указания к выполнению самостоятельной работы

студентов по курсу "Контроль и управление химико-технологическими

процессами" для студентов V-VI курсов всех специальностей. /Сост. Г.В.

Кравченко, В.Л. Динес, В.М. Кавизин.- Рубежное РФ ВУГУ,1998.- 36с.

[8]. Методическое руководство к выполнению дипломного проекта по

разделу "Автоматический контроль и управление технологическим

процессом" для студентов V-VI курсов всех специальностей. / Сост.Г.В.

Кравченко, В.Л. Динес, И.П. Кушнаренко. - Днепропетровск: ДХТИ,1992.

- 25 с.

3 Семестрове завдання для студентів заочної форми навчання.

3.1 Вибір варіантів завдань

Зміст задач контрольної роботи кожного семестру приведено у додатку А.

Кількість варіантів – 20. Номер варіанту співпадає з порядковим номером

студента в журналі групи на початок навчального року.

3.2 Приклади розв’язку і оформлення завдання.

Номер

задачі

Посилання на методичнні вказівки та підручники з

пркладами рішень

1 [6], c. 11-24

2 [7], c.8-24; [1], c.148-151, c.153-162

3 [8], c.13-15; [1], c.224-234, c.255-161

Додаток А

Задача 1.

Розрахувати вимірювальну схему для автоматичного потенціометра, що

працює з термоелектричним перетворювачем типу ХК і виміру, що має

межі, 0 - 300 С.

Вихідні дані: градуюровка ХК, межі виміру(див. таблицю1), Emin = 0.0 мв;

Emax = 22.88 мв; сила струму в галузях вимірювального моста: I1=2

ма;I2=4 ма; температурний коефіцієнт опору мідного проводу сu =

0.00428; опір реохорда Rp=126 ом; опір шунта реохорда Rш=315 ом;

Uн(ипс)=1.019 B.

Таблиця 1. Варіанти завдань.

Варіант завдань Межі виміру ,

С Тип перетворювача

1 0-300 ХК

2 0-100 ХК

3 0-200 ХК

4 100-300 ХК

5 100-400 ХК

6 50-600 ХК

7 200-600 ХК

8 400-1300 ХА

9 600-1300 ХА

10 800-1300 ХА

11 800-1100 ХА

12 450-900 ХА

13 250-600 ХА

14 100-900 ХА

15 500-1200 ПП

16 600-1300 ПП

17 600-1600 ПП

18 400-1100 ПП

19 700-1300 ПП

20 1000-1500 ПП

Задача 2.

Проаналізувати вплив настроюваних параметрів ПІ- регулятора

(установлюваного на статичних об'єктах) на якість перехідного процесу

АСР. Параметри об'єкта: Кн=1; Ко=1; То=1 хв. Діапазон зміни

настроюваних параметрів регулятора: Кр=0.1 - 10; Ти = 0.1 - 5 хв.

ТІ = 1 хв. КР = 0.1; 0.9; 5 ; 10

КР = 1 ТІ = 0.15; 0.3; 1; 5

Задача 3.

Скласти функціональну схему автоматизації процесу ректифікації і

привести короткий її опис, включаючи:

- ціль керування;

- опис технологічного процесу;

- перелік контрольованих, регульованих і сигналізуючих величин ( для

регульованих величин указати обурюючі та керуючі впливи );

- опис одного з контурів регулювання, приведених на схемі;

- специфікацію на прилади і засоби автоматизації для вибраного

контуру регулювання.