Transcript
1 1. Цели освоения Целью освоения «Автоматика машин и установок горного производства» является формирование у студентов необходимых знаний и умений по современному электрическому приводу и автоматизации горных машин, что позволит им успешно решать теоретические и практические задачи в их профессиональной деятельности. 2. Место в структуре ООП специалитета Дисциплина «Автоматика машин и установок горного производства» относится к циклу С3.B.19 Для ее успешного освоения необходимо иметь базовые знания дисциплин «Математика», «Физика», «Информатика», читаемых на 1-4 х, а так же дисциплин «Электротехника», «Метрология, стандартизация и сертификация в горном деле», «Горные машины и оборудование» Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения Освоение направлено на формирование: общекультурной компетенции ОК-1 владением культурой мышления, способностью к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей её достижения; общепрофессиональных компетенций ПК-14 готовность принимать участие по внедрении автоматизированных систем управления производством; - профессионально-специализированные компетенции; ПСК-9 способность выбирать способы и средства мониторинга технического состояния горных машин и оборудования для их эффективной эксплуатации; В результате освоения обучающийся должен: Знать: ОК-1, системы автоматизации основных технологических объектов, иерархические системы управления технологическими процессами; ПК-14 основные структуры АСУ ТП, методы и способы измерения основных технологических параметров, системы автоматизации основных технологических объектов, синтез функциональных схем автоматизации; иерархические системы управления технологическими процессами; ПСК-9 основные методы расчета, конструкции и принципы действия электромагнитных устройств. Уметь: ОК-1 обоснованно выбирать и грамотно использовать для решения конкретных задач нужные законы, методы и методики из ранее изученных естественнонаучных дисциплин; ПК-14 идентифицировать объекты автоматизации промышленных процессов, выбирать типовые средства технического и программного обеспечения проектируемых АСУ ТП, создавать структурные, функциональные, принципиальные и электромонтажные схемы систем автоматизации технологических процессов и оборудования ПСК-9 обосновывать принятие конкретного технического решения при разработке технологических процессов; выбирать технические средства и технологии с учетом экологических последствий их применение. Владеть: ОК-1 современным программным обеспечением; ПК-14; материалом ранее изученных дисциплин для использования его при изучении аппаратуры и систем автоматизации технологических процессов и 3 оборудования, современными методами поиска информации для анализа и выбора технических и программных средств автоматизации технологических объектов ПСК-9 первоначальными навыками проведения лабораторных, методами теории автоматического управления для анализа и синтеза САУ, способами получения информации о состоянии автоматизируемых объектов Матрица соотнесения тем/разделов учебной и формируемых в них профессиональных и общекультурных компетенций Темы, разделы Количество часов ОК-1 ОК-14 ПСК-9 Σ общее количество компетенций Итого Структура и содержание «Автоматика машин и установок горного производства» Общая трудоемкость составляет 10 зачетных единицы- 324 часов. Неделя Лекционные занятия 1. Общие положения современной автоматизации промышленного производства 2. Основы автоматизации и управления технологическими процессами Семестр 9 Темы лекций и их содержание Тенденции развития систем промышленной автоматизации. Уровни компьютерной автоматизации производства. Обобщенные модели управления объектами с непрерывным и дискретным технологическими процессами. Интегрированные системы управления производством. Автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУТП). [1, 2, 4, 7] Основные понятия автоматизации и управления. Классификация систем управления. САУ с аналоговым контуром регулирования. САУ с цифровым контуром регулирования. Виды САР. Структура и технические средств АСУТП. Технологии обмена данными в АСУТП. Примеры АСУТП. [1, 2, 4, 5] 8 8 Неделя Техническое обеспечение связи программируемых средств автоматизации 4. Математическое и программное обеспечение АСУТП 4 Темы лекций и их содержание Цифровой канал передачи информации: структура канала и способы передачи данных. Интерфейсы проводных каналов связи: классификация, топология, сетевые интерфейсы ИРПС, RS- 232C, RS-485. Сетевые структуры АСУ с использованием интерфейсов RS-232 и RS-485. Промышленные сети: классификация сетей, сравнительные характеристики сенсорных и контроллерных сетей, методы организации доступа к линиям связи, структура и активные элементы промышленной сети. [1, 4, 7] Структура преобразований и первичной обработки измерительной информации. Состав программного обеспечения (ПО) современных систем автоматизации: системное и прикладное ПО. Программное обеспечение контроллерного уровня в АСУТП: графические языки программирования международного стандарта IEC : язык релейных диаграмм LD, язык функциональных блочных диаграмм FBD, язык последовательных функциональных схем SFC. Последовательность разработки ПО контроллера. Программное обеспечение диспетчерского уровня в АСУТП: состав ПО, общая характеристика SCADA-систем. SCSDA-системы Genie 3.0 и Trace Mode. [1, 2, 3, 5,7] Итого: Неделя 1, 2 3 4, 5 5. Автоматизация процессов добычи полезного ископаемого 6. Автоматизация буровых работ 7. Автоматизация транспортных машин Семестр 10 Темы лекций и их содержание Задачи и особенности автоматизации процессов добычи полезного ископаемого. Выбор регулируемого параметра. Уравнения элементов САР горных машин. Системы автоматического управления САУ добычных машин. Управление процессами на добычном участке с помощью управляющих вычислительных комплексов. [1, 2, 5] Основные направления автоматизации буровых работ. Процесс вращательного бурения как объект автоматизации. Системы автоматического управления бурением. [1, 2, 5, 7] Автоматизация конвейерного транспорт. Конвейерный транспорт как объект автоматизации. Автоматизированное управление конвейерными линиями. Автоматизация электровозного транспорта. Аппаратура автоматизации управления сигнальными огнями и стрелками. Автоматизация подъёмных машин. [1, 2, 3, 4] 4 2 4 Неделя , Автоматизация одноковшовых экскаваторов 9. Автоматизация очистных комбайнов и проходческих машин 10. Автоматизация механизированных комплексов 11. Автоматизация вспомогательных процессов 12. Автоматизация процесса отвалообразования 13. Автоматизированные системы управления технологическими процессами шахт и карьеров 5 Темы лекций и их содержание Основные направления и эффективность автоматизации экскаваторов. Процесс копания как объект автоматизации. Технологические параметры. Три фазы процесса копания. Система автоматического управления процессом копания мехлопаты. Система автоматического управления процессом копания экскаватора ЭКГ- 10. Недостатки системы и способы их устранения. Автоматическое управление процессом копания драглайнов. Система автоматического управления процессом копания драглайнов. Программное управление прямым переносом ковша драглайна. Функциональная схема программной САУ. [1, 2, 7] Автоматизация угледобывающих комбайнов (УК). УК как объект управления. САР нагрузки УК. САУ положением исполнительного органа в профиле пласта. Регуляторы нагрузки и положения УК. Основные направления и эффективность автоматизации проходческих комбайнов. Автоматизация управления направленным движением проходческого комбайна. САУ проходческими машинами и комплексами. [1, 2, 7] Автоматизация угледобывающих комплексов. САУ передвижкой секций крепи и конвейера. Аппаратура управления забойными механизмами, громкоговорящей связи и предупредительной сигнализации в лаве. [1, 2, 3, 5] Задачи и основные направления автоматизации. Управление процессом дробления. Основные направления и эффективность автоматизации процессов водоснабжения и водоотлива. Автоматическое управление водоотливными установками. [1, 2, 7] Задачи и основные направления автоматизации процесса отвалообразования. Система комплексной автоматизации вскрышных и отвальных работ. [1, 2, 3, 5] Автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУТП). Задачи оперативно-диспетчерского управления на карьерах. Автоматизированная система управления горнотранспортным комплексом. [1, 4, 5, 7] Итого: Неделя 4.2. Лабораторные занятия 6 Семестр 9 Наименование работы 1, 2 Устройство автоматической защиты от пожара 4 3, 4 Микропроцессорная система управления конвейером 4 5, 6 Микропроцессорная система управления насосным агрегатом 4 7, 8 Компьютерная система управления конвейерной линией 4 9, 10 Система автоматизации компрессорной установки 4 11, 12 САУ погружным насосом 4 13, 14 Автоматизация угольных котельных 4 15, 16 Реле скорости 4 Итого: 32 Семестр 10 Неделя Наименование работы 1, 2 Компьютерная система управления шахтным водоотливом 6 3, 4 Автоматическая защита стрелы драглайна 6 5, 6 Анализатор метана 6 7, 8 Компьютерная система автоматизации карьерного бурового станка 6 9, 10 Шахтные информационно-управляющие системы 6 11, 12 Система диспетчеризации горно-транспортного комплекса КАРЬЕР 6 13, 14 Аппаратура АУЗМ 6 15, 16 Аппаратура АУК.1М 6 Итого: Самостоятельная работа студента Семестр Вид самостоятельной работы Общие вопросы автоматизации. Экономическая эффективность автоматизации производственных процессов в горной промышленности. Характеристика объектов автоматизации и методы их идентификации. АСУТП цеха углеприема обогатительной фабрики «Сибирь». Линии связи в АСУТП: витая пара, коаксиальный и оптоволоконный кабели, инфракрасные и радиоканалы. Краткая характеристика протоколов промышленных сетей сенсорного уровня (протоколы ASI, ModBus, HART, Device Net и др.), контроллерного уровня (BitBus, ProfiBus, Control Net) и диспетчерского уровня (CANBUS, Foundation FieldBus, Ethernet, TCP/IP). Системы разработки прикладного ПО: инструментальная система ISa GRAF, инструментальная система проектирования приложений (пользовательских программ) в среде промышленной автоматизации CoDeSys. Первичная обработка измерительной ин- Трудоемкость, ЗЕ 20 0, , ,2345 Вид самостоятельной работы Трудоемкость, ЗЕ формации в контроллере: перекалибровка модулей ввода, определение периода опроса каналов, фильтрация сигналов измерительной информации, масштабирование (аналитическая градуировка сигналов измерительной информации), линеаризация статических характеристик первичных преобразователей, алгоритмический контроль достоверности сигналов измерительной информации. Итого за семестр ,4691 Семестр 10 Вид самостоятельной работы Аппаратура автоматического управления и контроля конвейерной линии: реле контроля скорости, датчик контроля заштыбовки, датчик контроля схода ленты конвейера; Аппарат температурной защиты ленточных конвейеров Механическая характеристика экскаваторного электропривода. Автоматизация роторных экскаваторов: основные направления и технологические основы автоматизации, САУ процессом копания (САР нагрузки и производительности РЭ). Аппаратура автоматизированного управления крепью. 1. Автоматизация погрузочно-разгрузочных процессов. Структурная схема погрузочно-разгрузочного комплекса; 2. Автоматизированный комплекс погрузки угля; 3. Информационная и функциональная структуры автоматизированной системы управления вентиляцией. 4. Аппаратура контроля скорости воздушных потоков комплекс Микропроцессорная система автоматизации водогрейной угольной котельной. Система автоматизации компрессорного агрегата по производству сжатого воздуха, выполненная на базе ПЛК. Трудоемкость, ЗЕ 20 0, , , , ,6172 Итого за семестр ,0864 Всего 180 5, Курсовой проект Цель выполнения курсового проекта получение студентами навыков проектирования систем автоматизации технологических процессов и установок на базе современных технических и программных средств, а также закрепление и расширение их значений в области автоматизации горного производства. Курсовой проект по дисциплине «Автоматика машин и установок горного производства» выполняется по теме с обобщенным наименованием «Разработка системы автоматизации технологического объекта (процесса)». Технологические объекты в горной промышленности весьма разнообразны. Это может быть как отдельная технологическая машина, аппарат, агрегат или установка, так и комплекс технологического оборудования, реализующие определенные технологические (производственные) процессы. Объект курсового проектирования и задачи его автоматизации определяются руководителем проекта при выдаче задания на проектирование. Студент может также самостоятельно предложить, используя материалы производственной практики, технологический объект для разработки системы его автоматизации, согласовав при этом с руководителем курсового проекта техническое задание на проектирование Распределение трудоемкости изучения дисциплин по видам учебной аудиторной и самостоятельной работы студента Трудоемкость освоения 10 ЗЕ Аудиторная учебная работа 4,444 ЗЕ (1,975+2,469) Самостоятельная работа 5,555 ЗЕ (2,469+3,089) ЛК лекции ЛЗ лабораторные занятия ТК текущий контроль КС- контрольный срез П посещение занятия В выполнение задания Недели ЛЗП подготовка к практическим занятиям ПЗ практические занятия ЗО защита отчета ДЗ домашнее задание УО устный опрос Семестр 9 Виды учебной работы, ЗЕ Самостоятельная Аудиторная (1,975) (2,489) ЛК ЛЗ ДЗ ЛЗП П ТК вид П ТК вид В В 1 * 0,0617 КС * 0,0617 УО 2 * 0,0617 КС * 0,0617 УО 3 * 0,0617 КС * 0,0617 УО 4 * 0,0617 КС * 0,0617 УО ТК 0,2469 0,2469 0,3086 0, * 0,0617 КС * 0,0617 УО 6 * 0,0617 КС * 0,0617 УО 7 * 0,0617 КС * 0,0617 УО 8 * 0,0617 КС * 0,0617 УО ТК 0,2469 0,2469 0,3086 0, * 0,0617 КС * 0,0617 УО 10 * 0,0617 КС * 0,0617 УО 11 * 0,0617 КС * 0,0617 УО 12 * 0,0617 КС * 0,0617 УО ТК 0,2469 0,2469 0,3086 0, * 0,0617 КС * 0,0617 УО 14 * 0,0617 КС * 0,0617 УО 15 * 0,0617 КС * 0,0617 УО Недели 9 Виды учебной работы, ЗЕ Самостоятельная Аудиторная (1,975) (2,489) ЛК ЛЗ ДЗ ЛЗП П ТК вид П ТК вид В В 16 * 0,0617 КС * 0,0617 УО ТК 0,2469 0,2469 0,3086 0, Итого 0,9876 0,9876 1,2345 1,2345 Недели Семестр 10 Виды учебной работы, ЗЕ Самостоятельная Аудиторная (2,469) (3,089) ЛК ЛЗ ДЗ ЛЗП П ТК вид П ТК вид В В 1 * 0,0617 КС * 0,0925 УО 2 * 0,0617 КС * 0,0925 УО 3 * 0,0617 КС * 0,0925 УО 4 * 0,0617 КС * 0,0925 УО ТК 0,2469 0,3704 0,3859 0, * 0,0617 КС * 0,0925 УО 6 * 0,0617 КС * 0,0925 УО 7 * 0,0617 КС * 0,0925 УО 8 * 0,0617 КС * 0,0925 УО ТК 0,2469 0,3704 0,3859 0, * 0,0617 КС * 0,0925 УО 10 * 0,0617 КС * 0,0925 УО 11 * 0,0617 КС * 0,0925 УО 12 * 0,0617 КС * 0,0925 УО ТК 0,2469 0,3704 0,3859 0, * 0,0617 КС * 0,092 УО 14 * 0,0617 КС * 0,0925 УО 15 * 0,0617 КС * 0,0925 УО 16 * 0,0617 КС * 0,0925 УО ТК 0,2469 0,3704 0,3859 0, Итого 0,9876 1,4814 1,5432 1,5432 5. Образовательные технологии Лекционные занятия проводятся с использованием мультимедийных презентаций и элементов дискуссии со студентами. Лабораторные занятия проводятся в специально оборудованной лаборатории по автоматизации (а.3416) заключаются в выполнении студентами самостоятельных заданий с использованием специальных лабораторных стендов. 6. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов Текущий контроль Домашние задания по лекциям включают в себя оформление лекционных материалов для самостоятельного изучения с приведение указанных рисунков, структурных схем и выводов формул. Домашние задания по лабораторным занятиям заключаются в самостоятельном выполнении с использованием знаний, полученных в ходе самого лабораторного занятия, Защита отчетов по лабораторным занятиям включает в себя устный опрос студента. При опросе преподаватель вправе задать любой вопрос, касающийся материала лабораторной работы, при этом знание ответов на контрольные вопросы, приведенные в методических указаниях к работе, является обязательным. Устный опрос студента в ходе лабораторного занятия предусматривает выявление степени самостоятельности выполнения задания и понимания механизмов его решения. Контрольный срез проводится в конце каждой лекции и состоит из трех вопросов, два из которых охватывают материал текущей лекции, а один предыдущей лекции. На первой лекции контрольный срез включает вопросы базового школьного курса физики раздела «Электричество», «Химии» и школьного курса Алгебры. Промежуточный контроль Зачет и экзамен проводятся в комбинированной форме, включающей в себя письменный ответ на теоретические вопросы и собеседование. Экзаменационный билет включает в себя три вопроса, билет для зачета- два вопроса. По окончанию работы студента над билетом поводится собеседование. При работе над билетом студент вправе воспользоваться собственными отчетами по практическим работам. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов Для контроля самостоятельной работы студента по выполнению домашних заданий по лабораторным работам служат эталонные результаты решения задач и контрольные вопросы, приведенные в методических указаниях к работе. Прочие виды самостоятельной работы контролируются в рамках текущего контроля. 7. Учебно-методическое и информационное обеспечение А. Основная литература 1. Медведев, А. Е. Автоматизация производственных процессов [Электронный ресурс]: учеб. пособие / А. Е. Медведев, А. В. Чупин; ГОУ ВПО «Кузбас. гос. техн. ун-т». Кемерово, с. 2. Николайчук, О. И. Современные средства автоматизации. Практические решения [Электронный ресурс]. М. : СОЛОН - ПРЕСС, с. 3. Конюх, В. Л. Проектирование автоматизированных систем производства [Электронный ресурс]: учеб. пособие. М.: Абрис, с. 10 Б. Дополнительная литература 4. Схиртладзе, А. Г. Автоматизация технологических процессов и производств [Электронный ресурс]: учебник / А. Г. Схиртладзе, А. В. Федотов, В. Г. Хомченко. М. : Абрис, с. 5. Кангин, В. В. Аппаратные и программные средства систем управления. Промышленные сети и контроллеры [Электронный ресурс]: учеб. пособие для студентов вузов / В. В. Кангин, В. Н. Козлов; М. : БИНОМ, с. 6. Соснин, О. М. Основы автоматизации технологических процессов и производств: учеб. пособие / О. М. Соснин. М.: Академия, с. 7. Шандров, Б. В. Технические средства автоматизации: учеб. для вузов / Б. В. Шандров. М.: Академия, с. 8. Борисов, Б. М. Микропроцессорные системы управления в горной промышленности конспект лекций / Б. М. Борисов [и др.]; С.-Петерб. гос. горн. ин-т им. Г. В. Плеханова (техн. ун-т) 9. Дмитриев, В. Г. Основы автоматизации проектирования горных транспортных машин: учеб. пособие для вузов / В. Г. Дмитриев. М.: Издательство МГГУ, с. 10. Борисов, Б. М. Микропроцессорные системы управления в горной промышленности: конспект лекций / Б. М. Борисов, ; С.-Петерб. гос. горн. ин-т им Г. В. Плеханова. СПб.: с. В. Интернет-ресурсы 11. Лекции - Автоматизация производственных процессов на горных предприятиях КузГТУ обеспечен необходимым комплектом лицензионного программного обеспечения. 8. Материально-техническое обеспечение Для проведения лекций используется мультимедийный проектор. Лабораторные занятия проводятся в специализированной лаборатории в а. 3416, оборудованной соответствующими лабораторными стендами. 11
