554
.pdfМинистерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Воронежский государственный лесотехнический университет им. Г.Ф. Морозова»
АВТОМАТИКА И АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ
ПРОЦЕССОВ
Методические указания для самостоятельной работы студентов по направлению подготовки 35.03.02 –
Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств;
профиль: Технология мебели, материалов и изделий из древесины
Воронеж, 2016
2
УДК 658.5.011.56
Поляков, С. И. Автоматика и автоматизация производственных процессов
[Текст]: метод. указания для самостоятельной работы студентов по направле-
нию подготовки 35.03.02 – Технология лесозаготовительных и деревоперераба-
тывающих производств; профиль: Технология мебели, материалов и изделий из древесины / С. И. Поляков; Мин-во обр-я и науки Рос. Фед., ФГБОУ ВО
«ВГЛТУ». – Воронеж, 2016. 16 с.
Печатается по решению редакционно-издательского совета ФГБОУ ВО «ВГЛТУ»
Рецензент: профессор кафедры автоматизации технологических процес-
сов и производств Воронежского государственного архитектурно-
строительного университета В.И. Акимов
3
Введение
Методические указания по организации и проведе-
нию самостоятельной работы студентов составлены в соответствии с содержа-
нием рабочей программы настоящей учебной дисциплины.
При формировании у студентов навыков самостоятельной работы, необ-
ходимо иметь в виду две тесно связанные между собой задачи. Первая состоит в том, чтобы развивать у студентов самостоятельность в познавательной дея-
тельности, то есть научить их самостоятельно овладевать знаниями. Вторая за-
дача заключается в том, чтобы научить студентов самостоятельно применять знания в учении и практической деятельности.
Под самостоятельной работой студентов понимается такая работа, кото-
рую они выполняют без непосредственного участия преподавателя, но по его заданию, под его наблюдением и руководством, в специально предоставленное для этого время. Самостоятельная работа предполагает активные умственные действия студентов, связанные с поисками наиболее рациональных способов выполнения предложенных преподавателем заданий, с анализом результатов работы.
Самостоятельная подготовка студентов предполагает следующие виды и формы работы: конспектирование лекций, самостоятельное изучение материала с помощью учебников и учебных пособий, написание и защита реферата, док-
лада; подготовка к сообщению или беседе на практическом занятии, исследова-
тельская работа, подготовка презентаций, выполнение домашних эксперимен-
тов, самостоятельных (индивидуальных) заданий, систематическая работа со справочными материалами, с таблицами, схемами; подготовка к промежуточ-
ной аттестации, зачету и экзамену.
По основной дидактической цели названные виды самостоятельной рабо-
ты можно подразделить на три группы: работы по приобретению новых знаний,
работы по формированию умений и навыков, работы по применению знаний,
4
умений и навыков. Указанные группы работ тесно связаны между собой. Эта связь обусловлена тем, что одни и те же средства могут быть использованы для решения различных дидактических задач. Например, с помощью лабораторно -
практических работ достигается формирование умений и навыков, приобрете-
ние некоторых новых знаний, а также применение ранее полученных знаний.
Содержание самостоятельной работы на каждом этапе должно быть по-
сильным для студентов.
Чтобы самостоятельная работа способствовала формированию инициати-
вы и познавательных способностей учащихся, нужно предлагать такие задания,
выполнение которых не допускало бы действий по готовым рецептам и шабло-
ну. Только тогда будет достигнут нужный результат.
Методические указания призваны помочь студентам правильно организо-
вать самостоятельную работу и рационально использовать свое время при ов-
ладении содержанием настоящей дисциплины, практическими умениями и на-
выками.
Самостоятельная работа направлена на освоение студентами следующих практических умений и знаний согласно требованиям рабочей программы учебной дисциплины:
– знать: принцип действия основных элементов автоматических устройств,
их достоинства и недостатки, области применения; принцип действия автома-
тических систем управления и регулирования, свойства объектов управления;
содержание и порядок выполнения проектных работ в области автоматизации;
– уметь: составить функциональную схему автоматизации агрегата, участ-
ка производства; определить статические и динамические характеристики объ-
екта автоматизации, выполнять расчетные работы на стадиях проектирования контуров автоматики классическими методами ТАУ; использовать специализи-
рованные пакеты прикладных программ в проектных работах; обеспечить об-
щее обслуживание приборов.
5
– владеть: навыками анализа технологических процессов, как объекта управления и выбора функциональных схем их автоматизации.
Методические указания по организации и проведению самостоятельной работы студентов могут быть использованы преподавателями на учебных заня-
тиях по данной дисциплине, студентами при освоении дисциплины.
Методические указания руководства самостоятельной работой студентов:
Четко ставить задачу предстоящей самостоятельной работы.
Добиваться, чтобы студенты выполняли самостоятельную работу осознан-
но, то есть ясно представляли теоретические основы выполняемых дейст-
вий.
Вовремя предупреждать студентов о типичных ошибках и возможных спо-
собах их избегания.
Оказывать студентам помощь, не вмешиваясь в их работу без необходимо-
сти.
При допущении студентами ошибок подводить их к осознанию и понима-
нию сути и причин ошибок, с тем чтобы студенты самостоятельно нашли способ их предупреждения и устранения.
Практиковать промежуточный контроль хода и результатов самостоятель-
ной работы студентов.
Рационально распределять задания самостоятельной работы по сложности с учетом индивидуальных особенностей и способностей студентов.
Стимулировать и поощрять проявления творческого подхода студентов к выполнению заданий.
Умело сочетать индивидуальную и коллективную работу студентов.
При оценке хода и итогов самостоятельной работы студентов исходить из положительных моментов в их работе.
Постоянно практиковать в ходе самостоятельной работы обращение сту-
дентов к разным источникам информации.
6
Методические рекомендации для студентов при выполнении самостоя-
тельной работы:
1.Внимательно прочитайте материал по конспекту, составленному на учебном занятии при изложении материала преподавателем.
2.Прочитайте тот же материал по учебнику, учебному пособию.
3.Постарайтесь разобраться с непонятным, в частности новыми терми-
нами. Часто незнание терминологии мешает студентам воспринимать материал
на теоретических и лабораторно - практических занятиях на должном уровне.
4.Составьте план прочитанного, то есть объедините главные мысли в единое целое.
5.Ответьте на контрольные вопросы для самопроверки, имеющиеся в учебнике или предложенные преподавателем.
6.Кратко перескажите содержание изученного материала «своими слова-
ми».
7.Заучите «рабочие определения» основных понятий, законов.
8.Освоив теоретический материал, приступайте к выполнению заданий,
упражнений; решению задач, расчетов самостоятельной работы; составлению графиков, таблиц.
1. Содержание разделов дисциплины
Раздел 1. Введение Историческая справка. Иерархия систем автоматизации в производстве.
Цели и задачи дисциплины.
Раздел 2. Основные сведения о системах автоматики.
Основные сведения о системах автоматики (СА). Основные понятия, оп-
ределения и классификация СА и их элементов. Системы контроля, регулиро-
вания, управления в деревообработке. Схемное отображение СА.
Раздел 3. Воспринимающие элементы систем автоматики.
7
Воспринимающие элементы СА, их назначение и основные параметры и характеристики. Воспринимающие элементы перемещений, усилий, частоты вращения, углов поворота, температур, давления, расхода уровня, влажности.
Раздел 4. Исполнительные и регулирующие органы.
Промежуточные элементы, исполнительные механизмы и регулирующие органы СА. Усилительные элементы, вычислительные и логические элементы,
исполнительные устройства с электромагнитным приводами, пневматические и гидравлические исполнительные механизмы, регулирующие органы и их ха-
рактеристики.
Раздел 5. Введение в теорию автоматического регулирования.
Введение в теорию автоматического регулирования. Способы описания работы автоматических систем. Структурные схемы и их преобразование.
Классификация звеньев по динамическим свойствам. Характеристики автома-
тических систем управления. Преобразование Лапласа. Амплитудно-частотные и фазово-частотные характеристики. Устойчивость СА. Инженерные методы расчета и выбора регуляторов. Элементы построения оптимальных СА.
Раздел 6. Введение в теорию систем логического управления.
Введение в теорию систем логического управления. Основные понятия и определения. Формализованные языки описания логических систем управле-
ния. Синтез однотактных систем логического управления. Синтез многотакт-
ных систем логического управления.
Раздел 7. Характеристика основных д/о производств и их структура.
Технические основы автоматизации д/о производств и экономическая эффективность автоматизации. Характеристика основных д/о производств и их структура. Оптимизационная математическая модель производства. Произво-
дительность и надежность автоматизированного оборудования.
Раздел 8. Системы управления станками, автоматами и роботами.
Системы управления станками, автоматами и роботами. Системы управ-
ления станками пиления, строгания и фрезерования; шипорезными, сверлиль-
8
ными, долбежными и лущильными станками. Системы управления автоматами,
системы программного управления, самонастраивающиеся программы управ-
ления. Основные сведения о манипуляторах, роботах и системах управлениями.
Раздел 9. Автоматические линии деревообрабатывающих производств.
Автоматические линии деревообрабатывающих производств. Классифи-
кация станочных линий, структура автоматических линий. Линии раскроя плит,
отделки, сортировки. Управление производством ДСтП. Управление загрузчи-
ками и разгрузчиками автоматических линий. Системы управления складами.
Раздел 10. Системы управления процессами ГТО древесины и сушки пи-
ломатериалов.
Системы управления процессами гидротермической обработки древеси-
ны. Управление процессами сушки пиломатериалов в камерах периодического и непрерывного действия. Управление процессами сушки щепы в барабанных сушилках. Управление процессами сушки шпона. Управление процессами про-
парки и проварки фанерного сырья.
Раздел 11. Применение микропроцессоров и микро-ЭВМ.
Применение микропроцессоров и микро-ЭВМ в СА деревообработки.
Понятие о микропроцессорах и управляющих микро-ЭВМ (МЭВМ). Функцио-
нальная организация МЭВМ СА. Структурный и функциональный анализ СА и МЭВМ. Алгоритмизация МЭВМ СА д/о. Перспективы развития СА с МЭВМ в деревообработке.
2. Самостоятельная работа студентов
Поскольку лекции читаются не в полном объеме дисциплины, то студен-
там на самостоятельное изучение выносится ряд разделов. Преподаватель со-
общает студентам содержание данных разделов и организует контроль знаний по заявленным темам.
9
Самостоятельно студенты в лаборатории 406 кафедры автоматизации производственных процессов дорабатывают лабораторно-практические работы, готовят отчеты по каждой из них.
|
|
Таблица 1 |
|
|
|
№ п/п |
Тема самостоятельной работы |
Номер источника |
|
|
|
1 |
2 |
3 |
|
|
|
1 |
Системы контроля, регулирования, управления |
4 доп (с. 109-148) |
|
в д/о. Схемное отображение систем автоматиза- |
|
|
ции (СА). |
|
|
|
|
2 |
Воспринимающие элементы перемещений, уси- |
3 осн (с. 186-203) |
|
лий, частоты вращения, углов поворота, темпе- |
4 доп (с. 61-65) |
|
ратур, давления, расхода уровня, влажности. |
|
|
|
|
3 |
Промежуточные элементы, исполнительные |
4 доп (с. 79-101) |
|
механизмы и регулирующие органы СА. Уси- |
3 осн (с.24-31) |
|
лительные элементы, вычислительные и логи- |
|
|
ческие элементы, исполнительные устройства с |
|
|
электромагнитным приводами, пневматические |
|
|
и гидравлические исполнительные механизмы, |
|
|
регулирующие органы и их характеристики. |
|
|
|
|
4 |
Способы описания работы автоматических сис- |
4 доп (с. 3-43) |
|
тем. Структурные схемы и их преобразование. |
|
|
Классификация звеньев по динамическим свой- |
|
|
ствам. Характеристики автоматических систем |
|
|
управления. Преобразование Лапласа. Ампли- |
|
|
тудно-частотные и фазово-частотные характе- |
|
|
ристики. Устойчивость СА. Инженерные мето- |
|
|
ды расчета и выбора регуляторов. Элементы |
|
|
построения оптимальных СА. |
|
|
|
|
10
5 |
Введение в теорию систем логического управ- |
3 осн (с.7-30) |
|
ления. Основные понятия и определения. Фор- |
|
|
мализованные языки описания логических сис- |
|
|
тем управления. Синтез однотактных систем |
|
|
логического управления. Синтез многотактных |
|
|
систем логического управления. |
|
|
|
|
6 |
Технические основы автоматизации д/о произ- |
2 осн (с. 40-63) |
|
водств и экономическая эффективность автома- |
|
|
тизации Оптимизационная математическая мо- |
|
|
дель производства. Производительность и на- |
|
|
дежность автоматизированного оборудования. |
|
|
|
|
7 |
Системы управления автоматами, системы про- |
3 осн (с.31-45) |
|
граммного управления, самонастраивающиеся |
2 осн (с.89-94) |
|
программы управления. Основные сведения о |
|
|
манипуляторах, роботах и системах управле- |
|
|
ниями. |
|
|
|
|
8 |
Управление производством ДСтП. Управление |
1 осн (с. 212-300) |
|
загрузчиками и разгрузчиками автоматических |
|
|
линий. Системы управления складами. |
|
|
|
|
9 |
Функциональная организация микроконтролле- |
3 осн (с. 164-185) |
|
ров СА. Структурный и функциональный ана- |
|
|
лиз СА и микроконтроллеров. Алгоритмизация |
|
|
микроконтроллеров СА деревообработки. Пер- |
|
|
спективы развития СА с микроконтроллеров в |
|
|
деревообработке. |
|
|
|
|