Министерство образования и науки Российской Федерации

Муромский институт (филиал)

федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования

 «Владимирский государственный университет

имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых»

(МИ ВлГУ)

 

Кафедра  ТБ 

 

 

 

«   10   »       09       2016 г.

 

 

 

 

Рабочая программа ДИСЦИПЛИНЫ

 

     Системы управления химико-технологическими процессами     

 




Направление подготовки

18.03.01 Химическая технология

Профиль подготовки

"Химическая технология неорганических веществ"

Квалификация (степень)выпускника

Бакалавр








          

Семестр

Трудоем-кость,

час. / зач. ед.

Лек-ции,

час.

 

Практи-ческие занятия,

час.

Лабора-торные работы,

час.

Консуль-тация,

час.

Конт-роль,

час.

Всего (контак-тная работа),

час.

СРС,

час.

Форма

промежу-точного контр.

(экз., зач., зач. с оц.)

6

72 / 2  

16  

16  

 

1,6  

0,25  

33,85  

38,15  

Зач.  

7

180 / 5  

16  

16  

 

3,6  

0,35  

35,95  

108,4  

Экз.(35,65)  

Итого

252 / 7  

32  

32  

 

5,2  

0,6  

69,8  

146,55  

35,65  

 

Муром, 2016 г.


1. Цель освоения дисциплины

Цель дисциплины: Цель изучения дисциплины - дать базовые знания по теории управления и привить навыки и умения в области анализа технологических объектов с позиции управления и практического применения технических средств.

В процессе освоения дисциплины решаются следующие задачи:

- изучение современных методов анализа динамических и статических свойств технологического процесса как объекта управления;

- изучение структур и функций систем управления, методов и законов управления химико-технологическими процессами (ХТП);

- изучение методов синтеза систем управления ХТП и прогнозирования качества их функционирования.

2. Место дисциплины в структуре ОПОП ВО (Цикл (Б1.Б.24))

Дисциплина «Системы управления химико-технологическими процессами» является частью профессиональной подготовки бакалавров, работающих в области химических технологий. При составлении программы учитывалась преемственность и взаимосвязь курса с общетеоретическими и общеинженерными, а также специальными дисциплинами. Базовыми дисциплинами для изучения курса являются: «Общая и неорганическая химия», «Физическая химия», «Общая химическая технология», «Процессы и аппараты химической технологии». Материалы, изложенные в данном курсе, необходимы студентам при написании выпускных квалификационных работ.

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины

ПК-1 способность и готовностью осуществлять технологический процесс в соответствии с регламентом и использовать технические средства для измерения основных параметров технологического процесса, свойств сырья и продукции.

ПК-7 способность проверять техническое состояние, организовывать профилактические осмотры и текущий ремонт оборудования, готовить оборудование к ремонту и принимать оборудование из ремонта.

 

В результате освоения дисциплины обучающийся должен демонстрировать следующие результаты образования:

1) Знать:

основные понятия теории управления технологическими процессами (ПК-1).

методы и средства диагностики и контроля основных технологических параметров (ПК-7).

2) Уметь:

выбирать рациональную систему регулирования и конкретные типы приборов для диагностики состояния химико-технологического процесса (ПК-1).

проверять техническое состояние оборудования (ПК-7).

3) Владеть:

методами управления химико-технологическими системами (ПК-1).

методами контроля состояния химико-технологическими системами (ПК-7).

 


4. Структура и содержание дисциплины

Общая трудоемкость дисциплины составляет 7 зачетных единиц, 252 часа.

 

4.1. Форма обучения: очная

Уровень базового образования: среднее общее.

Срок обучения 4г.

 

4.1.1. Структура дисциплины


 

Раздел (тема)

дисциплины

 

Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость

(в часах)

 

Форма  текущего контроля успеваемости (по неделям семестра), форма промежуточной аттестации

  (по семестрам)

 

п\п

Семестр

Лекции

Семинары

Практические занятия

Лабораторные работы

Контрольные работы

СРС

КП / КР

Консультация

Контроль

1

Автоматизированный контроль технологических параметров

6

16

16

38,15

Тестирование

Всего за  семестр

72

16

16

38,15

1,6

0,25

Зач.

2

Автоматические системы регулирования, автоматизированные системы управления технологическими процессами.

7

16

16

108,4

Тестирование

Всего за  семестр

180

16

16

108,4

3,6

0,35

Экз.(35,65)

Итого   

252

32

32

146,55

5,2

0,6

35,65

 

4.1.2. Содержание дисциплины

4.1.2.1. Перечень лекций

Семестр 6

Раздел 1. Автоматизированный контроль технологических параметров

Лекция 1.

Определение и классификация систем автоматического контроля. Основные определения и понятия метрологии. Методы измерения (2 часа).

Лекция 2.

Измерение температуры. Первичные преобразователи температуры (2 часа).

Лекция 3.

Измерение давления. Первичные преобразователи давления (2 часа).

Лекция 4.

Измерение влажности. Первичные преобразователи влажности (2 часа).

Лекция 5.

Приборы для измерения состава и качества веществ (2 часа).

Лекция 6.

Измерение расхода. Первичные преобразователи расхода (2 часа).

Лекция 7.

Измерение уровня. Приборы для измерения уровня (2 часа).

Лекция 8.

Методы измерения концентрации растворов. Кондуктометрический метод (контактные и бесконтактные низкочастотные приборы) (2 часа).

Семестр 7

Раздел 2. Автоматические системы регулирования, автоматизированные системы управления технологическими процессами.

Лекция 9.

Типовые динамические звенья. Классификация объектов регулирования. Определение динамических свойств объектов (2 часа).

Лекция 10.

Иерархическая структура систем управления. Классификация САР (2 часа).

Лекция 11.

Фундаментальные принципы управления (2 часа).

Лекция 12.

Понятие качества процесса управления. Прямые показатели качества регулирования (2 часа).

Лекция 13.

Основные законы регулирования. Непрерывные и позиционные регуляторы, их параметры. Синтез регуляторов. Основные этапы решения задачи синтеза регулятора (2 часа).

Лекция 14.

Автоматические регуляторы: назначение, классификация, требования к автоматическим регуляторам (2 часа).

Лекция 15.

Исполнительные механизмы САР, их назначение, классификация (2 часа).

Лекция 16.

Регулирующие органы САР, их назначение, классификация. Автоматические регуляторы прямого и непрямого действия (2 часа).

 

4.1.2.2. Перечень практических занятий

Семестр 6

Раздел 1. Автоматизированный контроль технологических параметров

Практическое занятие 1.

Системы обеспечения микроклимата в производственном помещении как объекты автоматизации (2 часа).

Практическое занятие 2.

Контроль содержания двуокиси углерода в рабочей среде (2 часа).

Практическое занятие 3.

Контроль показателя ph (2 часа).

Практическое занятие 4.

Исследование инерционности измерителей температуры (2 часа).

Практическое занятие 5.

Изучение системы контроля давления газа (2 часа).

Практическое занятие 6.

Контроль давления газа (2 часа).

Практическое занятие 7.

Изучение работы потенциостата (2 часа).

Практическое занятие 8.

Изучение измерителей уровня жидкости (2 часа).

Семестр 7

Раздел 2. Автоматические системы регулирования, автоматизированные системы управления технологическими процессами.

Практическое занятие 9.

Математические модели звеньев САР (2 часа).

Практическое занятие 10.

Переходные процессы в системах автоматического регулирования. Динамические характеристики звеньев (2 часа).

Практическое занятие 11.

Операционный метод в задачах автоматического управления и регулирования. Интегральное преобразование Лапласа (2 часа).

Практическое занятие 12.

Исследование устойчивости САР (2 часа).

Практическое занятие 13.

Исследование замкнутых САР (2 часа).

Практическое занятие 14.

Оценка качества САР (2 часа).

Практическое занятие 15.

Моделирование и настройка ПИД – регуляторов в MATLAB.Simulink (2 часа).

Практическое занятие 16.

Разработка функциональных схем автоматизации технологических процессов (2 часа).

 

Методические указания к практическим работам приведены на сайте информационно-образовательного портала МИ ВлГУ

https://www.mivlgu.ru/iop/mod/folder/view.php?id=24334

 

4.1.2.3. Перечень лабораторных работ

Не планируется.

 

4.1.2.4. Перечень учебно-методического обеспечения для самостоятельной работы

Методические указания для самостоятельной работы размещены на информационно-образовательном портале института по ссылке https://www.mivlgu.ru/iop/course/view.php?id=5058.

Для самостоятельной работы также используются издания из списка приведенной ниже основной и дополнительной литературы.

Перечень тем, вынесенных на самостоятельное изучение:

1. Методы регулирования нагревательных элементов.

2. Регулирующие клапана как элемент автоматизации инженерных систем .

3. Измерение температуры, давления и других параметров.

4. Функции системы автоматического управления.

5. Автоматизация для обеспечения микроклимата .

6. Автоматизация параметров работы сложных технологических систем.

7. Контроллер как основной элемент современной автоматизированной системы.

8. Комбинированные системы автоматического регулирования.

9. Системы автоматического регулирования по возмущению.

10. Определение линейной стационарной системы.

11. Динамические процессы в системах.

 

4.1.2.5. Перечень тем контрольных работ, рефератов, ТР, РГР, РПР

Не планируется.

 

4.1.2.6. Примерный перечень тем курсовых работ (проектов)

Не планируется.

 

 

5. Образовательные технологии

В процессе изучения дисциплины применяется контактная технология преподавания (за исключением самостоятельно изучаемых студентами вопросов).

 

6. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов.

Фонды оценочных средств приведены в приложении.

 

7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины Системы управления химико-технологическими процессами

7.1. Основная учебно-методическая литература по дисциплине

1. Техногенные системы и химическая безопасность: учебное пособие для лекционного курса «Техногенные системы и экологический риск» / Н.А. Улахович, С.С. Бабкина, Э.П. Медянцева, М.П. Кутырева, А.Р. Гатаулина, И.В. Барулина. – Казань: Казанский (Приволжский) федеральный университет, 2012. –110 с. - http://window.edu.ru/resource/077/78077.

2. Никулин Е.А. Основы теории автоматического управления. Частотные методы анализа и синтеза систем. - СПб: БХВ-Петербург, 2015. - 640 с. - http://ibooks.ru/reading.php?productid=18519.

 

7.2. Дополнительная учебно-методическая литература по дисциплине

1. Рыбак Л.А. Теория автоматического управления. Часть I. Непрерывные системы [Электронный ресурс]: учебное пособие/ Рыбак Л.А.— Электрон. текстовые данные.— Белгород: Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова, ЭБС АСВ, 2012. -121 с. - http://www.iprbookshop.ru/28400.

2. Решетняк Е.П. Системы управления химико-технологическими процессами [Электронный ресурс]: учебное пособие/ Решетняк Е.П., Алейников А.К., Комиссаров А.В.— Электрон. текстовые данные.— Саратов: Саратовский военный институт биологической и химической безопасности, Вузовское образование, 2008.— 416 c. - http://www.iprbookshop.ru/8144.

3. Решетняк Е.П. Лабораторный практикум по дисциплине «Управление техническими системами» [Электронный ресурс]: методическое пособие / Решетняк Е.П., Алейников А.К.— Электрон. текстовые данные.— Саратов: Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова, Вузовское образование, 2012.— 84 c. - http://www.iprbookshop.ru/8148.

4. Романков П.Г. Методы расчета процессов и аппаратов химической технологии (примеры и задачи) [Электронный ресурс]: учебное пособие для вузов/ Романков П.Г., Фролов В.Ф., Флисюк О.М.— Электрон. текстовые данные.— СПб.: ХИМИЗДАТ, 2010.— 544 c. - http://www.iprbookshop.ru/22539.

 

7.3. Перечень информационных технологий, используемых при осуществлении образовательного процесса по дисциплине, включая перечень программного обеспечения и информационных справочных систем

В образовательном процессе используются информационные технологии, реализованные на основе информационно-образовательного портала института (www.mivlgu.ru/iop), и инфокоммуникационной сети института:

- предоставление учебно-методических материалов в электроном виде;

- взаимодействие участников образовательного процесса через локальную сеть института и Интернет;

- предоставление сведений о результатах учебной деятельности в электронном личном кабинете обучающегося.

Информационные справочные системы:

информационно-образовательный портал "Российское образование" [URL:] рhttp://www.edu.ru

Информационно-справочный сервер ТОГУ специальности "Теплогазоснабжение и вентиляция" [URL:] http://tgv.khstu.ru/tgv_to_dvd/dvd_n.php

Журнал "Современные технологии в промышленности" [URL:] http://www.cta.ru

Журнал "Автоматизация в промышленности" [URL:] http://www.avtprom.ru

Программное обеспечение:

Лекционная аудитория

Пакет офисных приложений Libre Office v.5 (free software, GPL).

Лаборатория информатики и моделирования

Пакет математических расчетов MathCAD (государственный контракт №1 от 10.01.2012 года).

 

7.4. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети «Интернет», необходимых для освоения дисциплины

window.edu.ru

ibooks.ru

iprbookshop.ru

 

8. Описание материально-технической базы, необходимой для осуществления образовательного процесса по дисциплине

Лекционная аудитория

DVD плеер POINER DV-310-Sdvd player, проектор SANYO PDG - DSU 20.

Лаборатория информатики и моделирования

15 компьютеров Intel Core i3, проектор SANYO PDG - DSU 20.

Лаборатория теплофизики, термодинамики и теплотехники

Комплект учебного оборудования «Автономная автоматизированная система отопления», Стенд лабораторный «Автоматизация систем теплоснабжения», Инфракрасный термометр FLUKE 62 max.

 

9. Методические указания по освоению дисциплины

Для успешного освоения теоретического материала обучающийся: знакомится со списком рекомендуемой основной и дополнительной литературы; уточняет у преподавателя, каким дополнительным пособиям следует отдать предпочтение; ведет конспект лекций и прорабатывает лекционный материал, пользуясь как конспектом, так и учебными пособиями.

На практических занятиях пройденный теоретический материал подкрепляется решением задач по основным темам дисциплины. Занятия проводятся в компьютерном классе, используя специальное программное обеспечение. Каждый студент выполняет по вариантам задачу, связанную с разработкой и программной реализацией САР. В конце занятия обучающие демонстрируют полученные результаты преподавателю и при необходимости делают работу над ошибками.

Самостоятельная работа оказывает важное влияние на формирование личности будущего специалиста, она планируется обучающимся самостоятельно. Каждый обучающийся самостоятельно определяет режим своей работы и меру труда, затрачиваемого на овладение учебным содержанием дисциплины. Он выполняет внеаудиторную работу и изучение разделов, выносимых на самостоятельную работу, по личному индивидуальному плану, в зависимости от его подготовки, времени и других условий.

Форма заключительного контроля при промежуточной аттестации – экзамен. Для проведения промежуточной аттестации по дисциплине разработаны фонд оценочных средств и балльно-рейтинговая система оценки учебной деятельности студентов. Оценка по дисциплине выставляется в информационной системе и носит интегрированный характер, учитывающий результаты оценивания участия студентов в аудиторных занятиях, качества и своевременности выполнения заданий в ходе изучения дисциплины и промежуточной аттестации.

 


лист_утверждения


РЕЦЕНЗИЯ

на  рабочую программу дисциплины

«Системы управления химико-технологическими процессами»

по направлению подготовки 18.03.01 Химическая технология

 

Рабочая программа дисциплины «Системы управления химико-технологическими процессами» составлена в соответствии с требованиями федерального государственного образовательного стандарта по направлению подготовки 18.03.01 Химическая технология.

На изучение данного курса по учебному плану отводится 252 час. (7 ЗЕТ). Формой итогового контроля изучения дисциплины является зачет / экзамен .

Цель дисциплины: Цель изучения дисциплины - дать базовые знания по теории управления и привить навыки и умения в области анализа технологических объектов с позиции управления и практического применения технических средств.

В процессе освоения дисциплины решаются следующие задачи:

- изучение современных методов анализа динамических и статических свойств технологического процесса как объекта управления;

- изучение структур и функций систем управления, методов и законов управления химико-технологическими процессами (ХТП);

- изучение методов синтеза систем управления ХТП и прогнозирования качества их функционирования.

Содержание занятий соответствуют требованиям образовательного стандарта. Имеется перечень вопросов для самостоятельной работы студентов, способствующий более глубокому изучению дисциплины.

Освоение дисциплины позволит студентам приобрести теоретические и практические знания, необходимые при решении задач в будущей практической деятельности.

Предлагаемые фонды оценочных средств для выявления уровня знаний и умений обучаемых полностью охватывает содержание курса и соответствуют ФГОС.

Перечень учебно-методической литературы достаточен для изучения дисциплины. Имеются ссылки на электронно-библиотечные системы.

Рабочая программа дисциплины «Системы управления химико-технологическими процессами» рекомендуется для использования в учебном процессе по направлению подготовки 18.03.01 Химическая технология.

 

10.09.2016 г.