1124

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Воронежский государственный лесотехнический университет им. Г.Ф. Морозова»

АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И

ПРОИЗВОДСТВ

Методические указания для самостоятельной работы студентов по направлению подготовки 15.03.04

- Автоматизация технологических процессов и производств

Воронеж, 2016

УДК 658.5.011.56

Поляков, С. И. Автоматизация технологических процессов и производств

[Текст]: метод. указания для самостоятельной работы студентов по направлению подготовки 15.03.04 - Автоматизация технологических процессов и производств / С. И. Поляков; Мин-во обр-я и науки Рос. Фед.,

ФГБОУ ВО «ВГЛТУ». – Воронеж, 2016. 27 с.

Печатается по решению учебно-методического совета ФГБОУ ВО «ВГЛТУ».

Рецензент: профессор кафедры автоматизации технологических процессов и производств Воронежского государственного архитектурно-

строительного университета В.И. Акимов

2

проведению самостоятельной работы студентов составлены в соответствии с содержанием рабочей программы настоящей учебной дисциплины.

При формировании у студентов навыков самостоятельной работы,

необходимо иметь в виду две тесно связанные между собой задачи. Первая состоит в том, чтобы развивать у студентов самостоятельность в познавательной деятельности, то есть научить их самостоятельно овладевать знаниями. Вторая задача заключается в том, чтобы научить студентов самостоятельно применять знания в учении и практической деятельности.

Под самостоятельной работой студентов понимается такая работа,

которую 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, доклада; подготовка к сообщению или беседе на практическом занятии, исследовательская работа, подготовка презентаций, выполнение домашних экспериментов, самостоятельных (индивидуальных) заданий,

систематическая работа со справочными материалами, с таблицами, схемами;

подготовка к промежуточной аттестации, зачету и экзамену.

По основной дидактической цели названные виды самостоятельной работы можно подразделить на три группы: работы по приобретению новых знаний, работы по формированию умений и навыков, работы по применению знаний, умений и навыков. Указанные группы работ тесно связаны между

3

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, приобретение некоторых новых знаний, а также применение ранее полученных знаний.

Содержание самостоятельной работы на каждом этапе должно быть посильным для студентов.

Чтобы самостоятельная работа способствовала формированию инициативы и познавательных способностей учащихся, нужно предлагать такие задания, выполнение которых не допускало бы действий по готовым рецептам и шаблону. Только тогда будет достигнут нужный результат.

Методические указания призваны помочь студентам правильно организовать самостоятельную работу и рационально использовать свое время при овладении содержанием настоящей дисциплины, практическими умениями и навыками.

Самостоятельная работа направлена на освоение студентами следующих практических умений и знаний согласно требованиям рабочей программы учебной дисциплины:

– знать: существующий уровень и проблемы автоматизации технологических процессов отрасли; основные схемы, технические средства автоматизации типовых объектов отрасли; структуры и функции автоматизированных систем управления; задачи, модели и алгоритмы централизованной обработки информации и оптимального управления технологическими процессами в АСУ; принципы организации и состав программного и технического обеспечения АСУ ТП;

– уметь: проводить анализ технологического процесса как объекта автоматизации и разрабатывать схему автоматизации, осуществлять идентификацию математических моделей объекта по экспериментальным данным в реальном масштабе времени; проводить анализ и расчет АСР применительно к конкретному технологическому процессу и объекту;

4

разрабатывать алгоритмы контроля и управления конкретными объектами отрасли; иметь навыки эксплуатации типовых систем автоматизации отрасли;

– 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 занятиях 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 осознанно, то есть ясно представляли теоретические основы выполняемых действий.

Вовремя предупреждать студентов о типичных ошибках и возможных способах их избегания.

Оказывать студентам помощь, не вмешиваясь в их работу без необходимости.

При допущении студентами ошибок подводить их к осознанию и пониманию сути и причин ошибок, с тем чтобы студенты самостоятельно нашли способ их предупреждения и устранения.

Практиковать промежуточный контроль хода и результатов самостоятельной 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.

5

При оценке хода и итогов самостоятельной работы студентов исходить из положительных моментов в их работе.

Постоянно практиковать в ходе самостоятельной работы обращение студентов к разным источникам информации.

Методические рекомендации для студентов при выполнении самостоятельной 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 терминами. 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 словами».

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 Современный уровень автоматизации деревообрабатывающего

производства и перспективы ее развития. Общие сведения об автоматизированных системах управления (АСУ) и регулирования. Понятия

6

об ОАСУ, АСУП, АСУТП, интегрированных, распределительных и локальных АСУ. Основные сведения о системах регулирования. Задачи в области автоматизации технологических процессов деревообрабатывающих предприятий в условиях рыночных отношений.

Раздел 2. Автоматизация непрерывных технологических процессов.

Основные понятия и определения непрерывных технологических процессов. Аналоговые, аналого-цифровые и цифровые системы,

используемые для управления и регулирования непрерывных технологических процессов. Управление и регулирование типовыми технологическими процессами лесопромышленного комплекса: управление процессом первичной обработки древесины в ЛПХ, в лесопилении и сушки пиломатериалов, шпона, фанеры, ковра ДСП; управление режимом горячего прессования; управление процессами пропарки древесины; управление процессами жидкомассовой фазы производства ДВП.

Раздел 3. Автоматизация периодических и дискретных технологических процессов лесопромышленного комплекса.

Специфика периодических и дискретных технологических процессов как объектов управления. Анализ математических моделей периодических и дискретных технологических процессов лесозаготовок, лесопиления и деревообработки и применение их для выбора и обоснования схем автоматизации: математическое моделирование движения круглых лесоматериалов, пиломатериалов, изделий мебельного производства, плит ДВП, ДСтП.

Примеры схем управления процессом периодической подачи сырья и материалов, приготовления смолы и растворов, процессом прессования,

термообработки плит в установках периодического действия.

Особенности реализации систем автоматизации периодических и дискретных технологических процессов лесопромышленного комплекса на средствах аналоговой техники, аналогово-цифровой и цифровой техники.

7

Раздел 4. Автоматизированные системы управления технологическими процессами.

Основные функции и структура систем управления технологическими процессами на базе вычислительной техники: лесозаготовительное и лесопильное производство, тарное производство, фанерное производство,

производство ДСтП, столярно-мебельное производство.

Стадии и этапы создания АСУТП на примере АСУТП производства ДСтП. Состав и структура программного обеспечения АСУТП на примере системы управления дозированием сыпучих материалов.

Многоуровневая система управления на базе микроЭВМ для участка лущения шпона. Многопроцессорные вычислительные комплексы в системах управления участка лущения шпона. Типичная физическая структура распределенной АСУГП. Распределенные АСУТП лесопильными цехами сушки древесины Техническая структура и структура программного обеспечения распределенных АСУТП.

Раздел 5. Задачи и алгоритмы обработки информации в автоматизированных системах управления.

Алгоритмы сбора и первичной обработки технологической информации в производстве ДСтП (выбор частоты опроса, теорема Котельникова, фильтрация сигналов и их коррекция с учетом условий измерения и статической характеристики канала измерения).

Контроль достоверности и коррекция измеренных значений контролируемых переменных объекта управления (хлыста, бревна, шпона,

смеси, температуры и т.д). Интегрирование и усреднение значений измеренных величин.

Учет динамических связей между измеряемыми переменными и расчет текущих значений технико-экономических показателей. Прогнозирование измеряемых величин и косвенных показателей.

Раздел 6. Задачи и алгоритмы оптимального управления технологическими процессами.

8

Алгоритмы оптимизации статических режимов с непосредственным поиском экстремума на объекте управления с использованием математической модели объекта на примере оптимизации раскроя хлыстов и бревен на сортименты по критериям оптимальности. Сравнительный анализ этих алгоритмов.

Рекуррентные алгоритмы идентификации математических моделей объектов управления по данным текущих измерений. Статическая оптимизация процесса размола волокна в производстве ДВП.

Задачи и алгоритмы оптимального управления сложными технологическими комплексами деревообрабатывающих производств:

управление и оптимизация процесса горячего прессования и гидротермической обработки ДВП, оптимизация процессов отделки древесных плит. Сравнительный анализ этих алгоритмов. Методы декомпозиции общей задачи управления комплексом на частные задачи меньшей размерности.

Сравнительный анализ алгоритмов. Методы декомпозиции общей задачи управления комплексом на частные задачи меньшей размерности.

Раздел 7. Организация работы управляющего вычислительного комплекса.

Организация работы управляющего вычислительного комплекса в режиме реального времени. Общее и специальное программное обеспечение АСУТП. Структура и состав специального программного обеспечения на примере СУПЗАЛС.

Особенности специального программного обеспечения распределенных АСУ для деревообрабатывающих предприятий (АСУТП лесопильного цеха). Конфигурирование и параметрирование в распределенных АСУТП.

Особенности автоматизации лесопромышленного комплекса. Анализ технологического процесса производства древесных плит как объекта управления.

9

Схемы автоматизации непрерывных (сушка стружки, шпона),

периодических (смешивание компонентов, прессование и термообработка) и

дискретных (лущение, фанерное производство) технологических процессов отрасли.

Задачи и алгоритмы оптимального автоматизированного управления непрерывными, периодическими и дискретными технологическими процессами отрасли: производство древесных плит и ДВП.

Примеры АСУТП отрасли. Структура АСУТП производства ДСтП, ее функции, информационное, программное, метрологическое, лингвистическое и организационное обеспечение.

Опыт разработки, внедрение и эксплуатация АСУТП на примере АСУ

ДКС.

Раздел 8. Автоматизация технологических процессов производства пиломатериалов.

Система компьютеризации учета объемов круглых лесоматериалов на предприятиях лесопильного производства.

Автоматическое регулирование скорости подачи лесопильной рамы

2Р80 на базе тиристорного электропривода.

Структура технологического процесса раскроя пиловочника на ленточнопильных станках с последующим сращиванием коротких пиломатериалов.

Компьютеризация управления процессом раскроя бревен на пиломатериалы на линиях ленточнопильных станков.

Система компьютерного управления раскроем бревен с последующей вырезкой пороков древесины и автоматическим сращиванием коротких пиломатериалов.

Автоматическое регулирование подачи ленточнопильного станка с ПИД–регулятором.

Системы автоматики круглопильных станков для поперечного раскроя пиломатериалов.

10