Учебное пособие: Методические указания и контрольные задания для студентов заочников Салаватского индустриального колледжа по специальности 1806

Салаватский индустриальный колледж

АВТОМАТИКА

Методические указания и контрольные задания

для студентов – заочников

Салаватского индустриального колледжа

по специальности 1806

«Техническая эксплуатация и обслуживание

электрического и электромеханического оборудования»

2003

Методические указания составлены в соответствии

с рабочей программой по дисциплине «Автоматика»

по специальности 1806 «Техническая эксплуатация и

обслуживание электрического и электромеханического

оборудования»

Заместитель директора по учебной работе

____________________ Бикташева Г.А.

Составитель:

Преподаватель

Салаватского индустриального

колледжа Колеганов М.Е.

Рецензент Кобякова Ф.А

Ответственный за выпуск Денисов А.Б.

Содержание

1. Введение 4

2. Программа учебной дисциплины 7

3. Перечень лабораторных работ 28

4. Задание для контрольной работы 29

5. Литература 33

1. Введение

Целью изучения дисциплины «Автоматика» является усвоение студентами основ автоматики: элементов автоматики, систем автоматики и телемеханики, автоматизации работы инженерного оборудования. Данная учебная дисциплина является общепрофессиональной и базируется на знаниях, полученных студентами при изучении

дисциплины «Теоретические основы электротехники», «Основы промышленной электро-

ники», «Электрические машины и аппараты», «Основы микропроцессорной техники»,

«Измерительная техника». В свою очередь эта дисциплина является базовой при изучении

таких дисциплин, как «Системы автоматического управления электоприводами»,

«Электрический привод», «Электроснабжение отрасли». В результате изучения

дисциплины студент должен:

- Иметь представления:

- о роли и месте дисциплины в сфере профессиональной деятельности;

- о прикладном характере дисциплины в рамках специальности;

- о новейших достижениях и перспективах развития средств автоматики;

· Знать:

- устройство, принцип действия, область применения элементов автоматики;

- классификацию систем автоматического регулирования;

- элементы теории автоматического регулирования;

- типовые звенья , исследования , стабилизацию систем автоматического

регулирования;

- качество, устойчивость систем регулирования;

- принципы проектирования систем автоматики;

- автоматизацию работы инженерного оборудования.

- Уметь:

- читать схемы систем электроавтоматики;

- проводить экспериментальные исследования различных элементов автоматики и

и систем электроавтоматики;

- пользоваться измерительной техникой, инструментами при выполнении

экспериментальных работ.

Рекомендуемые контрольные задания с краткими методическими указаниями для

студентов-заочников колледжа по учебной дисциплине «Автоматика» составлены в

соответствии с учебным планом по специальности 1806 «Техническая эксплуатация,

обслуживание и ремонт электрического и электромеханического оборудования».

Рабочая программа по данной дисциплине является общей для всех форм обучения.

Учитывая специфику заочного обучения, практические знания и опыт студентов, учебным планом отводится на изучение дисциплины 12 часов, включая 6 часов на лабораторные работы и 6 на аудиторные занятия, выполнение одной домашней контрольной работы.

При самостоятельном изучении дисциплины необходимо овладевать знаниями основ автоматики. При этом необходимо конспектировать наиболее важные узловые вопросы тем. Перед изучением каждого раздела программы необходимо проводить обзорные занятия, дающие представление о практическом применении изучаемого материала данного раздела.

После обзорных занятий студенту следует приступить к выполнению домашней контрольной работы, вариант которой соответствует личному шифру.

В задании на контрольную работу предусмотрены ответы на вопросы. Ответы на вопросы контрольного задания должны быть полными, последовательными и логичными, сопровождаться рисунками, схемами, графиками, диаграммами. Условные графические и буквенно-цифровые обозначения в электрических схемах следует выполнять в соответствии с ГОСТ ЕСКД.

Перед ответом на вопрос контрольного задания следует изучить соответствующий раздел учебника, обобщить и выбрать краткий, но достаточно аргументированный ответ на все требования данного вопроса.

Контрольную работу следует выполнять аккуратно и грамотно, пользуясь рекомендациями, полученными на обзорных занятиях, и оформлять в соответствии с требованиями ГОСТ 2. 105-95 «Общие требования к текстовым документам». Работа должна выполняться самостоятельно и в срок учебного графика, представляться на рецензию в колледж.

При возникновении трудностей в выполнении домашней контрольной работы студенты могут получить консультацию преподавателя данной учебной дисциплины.

2. Программа учебной дисциплины

Тематический план

Таблица 2

Содержание учебной дисциплины и методические указания

Введение

Общая характеристика дисциплины и ее роль в подготовке техников-электриков.

Цели и задачи дисциплины, связь ее с другими учебными дисциплинами. Роль автоматики в области развития техники и технологии, в комплексной автоматизации технологических процессов. Краткий обзор и тендеции развития автоматики.

Студент должен:

- Иметь представление:

- о новейших достижениях и перспективах развития средст автоматики

· Знать:

- прикладное значение учебной дисциплины;

- объем, структуру, порядок изучения учебной дисциплины;

- значение дисциплины в подготовке техников-электриков.

- Уметь:

-проявлять самостоятельность, инициативу, прилежание при изучении дисциплины.

Методические указания

Данная тема является вводной и должна дать понятие о значимости данной дисциплины об самоорганизации студента при ее изучении.

Вопросы для самоконтроля

1. Каково прикладное значение учебной дисциплины «Автоматизация»?
2. Какая учебная, методическая, нормативно-техническая литература необходима при самостоятельном изучении дисциплины?
3. Каков порядок изучения дисциплины?

Литература: [1] c. 4 ÷ 6; [2] c.4 ÷ 5; [3] c.3 ÷ 5

Раздел 1. Общие сведения

Тема 1.1. Основные определения, понятия автоматики,

телемеханики, кибернетики.

Студент должен:

- Иметь представление:

- о новейших достижениях и перспективах развития автоматики, телемеханики,

кибернетики.

· Знать:

- определения и понятия автоматики и кибернетики.

- Уметь:

- правильно использовать понятия в процессе изучения дисциплины и в практической

деятельности.

Определения и понятия: автоматика, автоматизация; частичная, полная, комплексная, автоматизация; автоматический контроль, сигнализация, блокировка, автоматическая защита, автоматическое регулирование и т.д.

Определения и понятия : телемеханика, телемеханическая система, система телеуправления, система телеконтроля,, канал связи и т.д.

Определения и понятия : кибернетика, теория программирования, теория систем управления и т.д.

Методические указания

Данная тема является вводной при изучении основ автоматики и поэтому должна дать

понятия и определения, что облегчит изучение следующих разделов и тем учебной

дисциплины.

Вопросы для контроля:

1. Что такое автоматика и автоматизация?

2. Какие виды автоматизации различают?

3. Как классифицируется автоматизация в зависимости от выполняемых функций?

4. Что такое телемеханика и какова область ее применения?

5. Назовите основные понятия и определение телемеханики.

Литература: [1] с. 7 ÷ 19; [2] c. 6 ÷ 7; [3] c.6 ÷ 10.

Тема 1.2. Принципиальные, структурные, функциональные

схемы систем электроавтоматики.

Студент должен:

- Иметь представление:

- о нормативно – технической документации, определяющих правила выполнения

схем.

· Знать:

- условные графические и буквенно-цифровые обозначения применяемые в схемах

систем эл. автоматики;

- правила выполнения схем.

- Уметь:

- читать схемы систем эл. автоматики, вычерчивать их в соответствии с требованиями

ЕСКД.

Виды и типы схем, их назначение, правила выполнения. Условные графические и буквенно-цифровые обозначения в схемах систем электроавтоматика.

Методические указания

Принято системы электроавтоматики изображать на чертежах в виде схем, поясняющих принцип действия, структуру, монтаж. Для изучения дисциплины,

практической деятельности техников-электриков необходимо знать правила выполнения эл. схем всех видов и уметь их читать.

Вопросы для самоконтроля:

1. Что собою представляет принципиальная схема и для чего она нужна?
2. Что собою представляет функциональная схема и для чего она нужна?
3. Что собою представляет структурная схема и для чего она нужна?

Литература: [2] c.8-14

Раздел 2. Элементы автоматики

Тема 2.1.Основные характеристики элементов автоматики.

Студент должен:

- Иметь представление:

- о новейших достижениях и перспективах развития автоматики в части ее элементов

(резистор, конденсатор, реле, трансформатор, усилитель и т.д.)

· Знать:

- классификацию элементов автоматики и их статические и динамические

характеристики;

- передаточные функции и переходные характеристики типовых динамических

звеньев.

- Уметь:

- оценивать элементы автоматики, анализируя их характеристики.

Общие сведения о функциональных элементах автоматики. Классификация элементов. Статические и динамические характеристики элементов. Передаточные функции и переходные характеристики типовых динамических звеньев.

Методические указания

Системы автоматики состоят из ряда взаимосвязанных элементов, выполняющих

определенные функции и обеспечивающие в комплексе венсь процесс управления.

Чтобы знать целое – системы, необходимо изучить части-элементы и прежде всего их

разновидности и характеристики.

Вопросы для самоконтроля:

1. Как классифицируются элементы систем автоматики?
2. Назовите основные статические характеристики элементов автоматики.
3. Назовите динамические характеристики элементов автоматики.
4. Что такое коэффициент передачи и порог чувствительности элемента?
5. Что такое переходной процесс элемента и что собою представляет переходная характеристика элемента?

Литература : [1] c. 20 ÷ 26; [3] c. 10 ÷ 18

Тема 2.2 Источники питания устройств

электроавтоматики.

Студент должен:

- Иметь представление:

- о новейших достижениях и перспективах развития источников питания устройств

электроавтоматики.

· Знать:

- виды, характеристики, назначение, схемы источников питания;

- Уметь:

- выбрать необходимый источник питания и включить его в электрическую схему;

Источники питания: назначение, виды, общая характеристика. Источники переменного тока. Источники постоянного тока. Стабилизация напряжения источников питания.

Методические указания

Устройство электроавтоматики не может функционировать без источников питания. Поэтому для успешного изучения следующих тем дисциплины, необходимо хорошо изучить данную. При этом необходимо иметь ввиду то, что источники питания должны обеспечивать стабильность тока I, напряжения U, частоты f и других величин

и параметров.

Вопросы для самоконтроля:

1. Какие требования предъявляются к источникам питания устройств электроавтоматики?
2. Что собою представляют источники постоянного тока: схемы, сглаживании пульсации и т.д. ?
3. Как осуществляется стабилизация выходного напряжения источников питания?

Литература: [2] c. 15 ÷ 24.

Тема 2.3. Датчики систем автоматики:

Студент должен:

- Иметь представление:

- о новейших достижениях и перспективах развития автоматики вообще и датчиков в

частности.

· Знать:

- классификацию, устройство, принцип действия, схемы включения датчиков.

- Уметь:

-выбирать необходимый датчик и включить его в электросхему.

Общая характеристика и классификация датчиков. Устройство, принцип действия, схема включения, область применения датчиков.

Методические указания

Датчики – преобазователи входной величины любой физической природы в величину на выходе более удобную для работы системы в целом. Роль датчиков при автоматизации технологических процессов огромна. Они представляют информацию о протекании процесса. Все это обязывает студентов прилежнее изучать данную тему.

Вопросы для самоконтроля:

1. Как классифицируются датчики по входной величине?
2. Как классифицируются электрические датчики?
3. Охарактеризуйте датчики – модуляторы и перечислите их.
4. Охарактеризуйте датчики – генераторы и перечислите их.

Литература: [1] c. 27 ÷ 47; [2] c.24 ÷ 43; [3] c.19 ÷ 49

Тема 2.4. Магнитоуправляемые контакты и измерительные

схемы.

Студент должен:

- Иметь представление:

- о новейших достижениях и перспективах развития автоматики в части

коммутационных ее элементов.

· Знать:

- устройство, принцип действия, назначение магнитоуправляемых контактов и

измерительных схем

- Уметь:

- применять магнитоуправляемые контакты и измерительные схемы для

автоматизации работы инженерного оборудования.

Общие сведения, принципы действия, конструкция и область применения магнитоуправляемых контактов. Общие сведения, назначение мостовых, компенсационных, дифференциальных схем.

Методические указания

В системах автоматики широко применяются устройства позволяющие

коммутировать цепи для прохождения сигнала, к числу которых можно отнести

магнитоуправляемые контакты. Измерительные схемы применяются с целью

измерения контролируемых величин и преобразования полученного сигнала в

удобной для дальнейшего использования . Знание этой темы необходимо для

успешного усвоения последующих.

Вопросы для самоконтроля:

1. Устройство и принцип действия магнитоуправляемых контактов.
2. Назовите примеры использования магнитоуправляемых контактов.
3. Что такое мостовая измерительная схема и область ее применения?
4. Что такое компенсационная измерительная схема и ее назначение?

Литература : [1] c. 47 ÷ 57; [2] c.51÷ 52; [3] c. 94 ÷ 95.

Тема 2.5. Реле и переключающие устройства в системах

электроавтоматики

Студент должен:

- Иметь представления:

- о новейших достижениях и перспективах развития автоматики в части реле и

переключающих устройствах.

· Знать:

- устройство, принцип действия, характеристики, назначение реле и переключающих

устройств.

- Уметь:

-выбирать необходимое реле, переключающее устройство и включать его в

электросхему.

Основные характеристики, виды, устройство, принцип действия, назначение реле и

переключающих устройств.

Методические указания

Реле самый распространенный элемент автоматики. К реле относятся устройства, преобразующие плавное изменение входной величины в скачкообразное изменение

выходной. Реле широко применяются в системах автоматики в качестве элементов управления и защиты, дискретных датчиков и усилителей, размножителей сигналов и логических элементов в электроустановках при автоматизированном управлении и регулировании различных технологических процессов. Путевые переключатели широко используют при автоматизации процессов, связанных с перемещениями механизмов или обрабатываемых материалов. Поэтому знание этой темы важно при изучении следующих тем дисциплины и практической деятельности в рамках избранной профессии.

Вопросы для самоконтроля:

1. Что такое реле и каковы его основные характеристики?
2. Устройство, принцип действия, основные параметры электромагнитных реле.
3. Устройство, эл. схема, принцип действия, назначение электронных реле.
4. Что такое поляризованное реле, его устройство, принцип действия, назначение?
5. Что такое путевые переключающие устройства, их разновидности и область применения?

Литература: [1] c. 58 ÷ 64; [2] c. 44 ÷ 73; [3] c. 89 ÷ 115.

Тема 2.6. Электронные и оптоэлектронные устройства

электроавтоматики

Студент должен:

- Иметь представление:

- о новейших достижениях и перспективах развития электронных и оптоэлектронных

устройствах электроавтоматики.

· Знать:

- устройство, принцип действия, характеристики фотоэлектрических реле и оптронов;

- Уметь:

- выбирать необходимые фотоэлектрические реле для применения его в схемах

систем электроавтоматики.

Устройство, принцип действия, схемы электронных, полупроводниковых, фотоэлектрических реле. Оптроны и их применение в схемах управления и контроля.

Методические указания

В современных системах электроавтоматики широко используют дискретные и

аналоговые электронные устройства. В качестве аналоговых электронных устройств автоматики применяют усилители низкой частоты, усилители постоянного тока,

полупроводниковые элементы , основанные на внутреннем фотоэффекте (фоторезисторы, фотодиоды). К дискретным относятся: триггеры, реле, логические

устройства и т.д. Фоторезисторы и фотодиоды применяются как воспринимающий элемент в фотоделе. Самостоятельной областью электроники и микроэлектроники является оптоэлектроника. Оптоэлектронные элементы используют для генерации,

передачи, преобразования, запоминания и хранения информатики.

Вопросы рассматриваемые этой темой имеют большое прикладное значение и требуют прилежного их изучения.

Вопросы для самоконтроля:

1. Что собою представляет фоторезистор и фотодатчик на его основе?

Приведите схемы.

1. Что собою представляет фотодиод и фотодатчик на его основе?

Приведите схему.

1. Дайте анализ работы схемы фотореле на базе фоторезистора.
2. Дайте анализ работы схемы фотореле на базе фотодиода.
3. Что такое оптоэлектроника и оптрон?
4. Приведите схемы и объясните принцип работы различных оптронов.

Литература: [2] c. 73 ÷ 86; [3] c. 103 ÷ 104.

Тема 2.7. Устройства с цифровыми преобразователями и

микропроцессорами в системах электоавтоматики

Студент должен:

- Иметь представление:

- о новейших достижениях и перспективах развития устройств с цифровыми

преобразователями и микропроцессорами.

· Знать:

- принцип работы, структурные схемы преобразователей, устройств представления

информации, микропроцессоров.

- Уметь:

- дать объяснение назначения преобразователей, микропроцессоров в схемах систем

электроавтоматики.

Общие сведения о вычислительных системах. Аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи. Устройства представления информации оператору в вычислительных системах. Микропроцессоры.

Методические указания

Вычислительные системы: управляющие вычислительные машины, цифровые регуляторы, цифровые следящие системы,

Устройства, содержащие средства аналого-цифровой и цифро-аналоговой техники на основе больших интегральных схем, микропроцессоры позволили улучшить качество управления агрегатами и технологическими объектами, снизить время протекания процессов, повысить точность поддержания регулируемых параметров с микроминиатюризацией и увеличением надежности и технико-экономических показателей. Это техника настоящего и будущего, поэтому тот, кто готовит себя работать по избранной специальности должен знать ее в совершенстве.

Вопросы для самоконтроля:

1. Что такое аналого-цифровой преобразователь? Привести схему.
2. Что такое цифро-аналоговый преобразователь? Привести схему.
3. Какие существуют устройства представления информации оператору в вычислительных системах?
4. Что такое микропроцессор? Привести структурную схему.

Литература: [1] c. 111 ÷ 170; [2] c. 86 ÷ 96; [3] c. 229 ÷ 298 .

Тема 2.8. Магнитные усилители.

Студент должен:

- Иметь представление:

- о новейших достижениях и перспективах развития магнитных усилителей.

· Знать:

- устройство, принцип действия, схемы магнитных усилителей.

- Уметь:

- выбрать усилитель, включить его в схему и исследовать его в работе.

Общие сведения, виды устройство, принцип действия магнитных усилителей. Схемы магнитных усилителей.

Методические указания

Магнитные усилители широко применяются в системах автоматики, что обусловлено

рядом их преимуществ, таких как высокая надежность и долговечность, нечувствительность к большим механическим перегрузкам, устойчивость в работе при больших перепадах температур и влажности, высокий КПД и коэффициент усиления.

Знание этой темы необходимо для успешного усвоения последующих и применения его в практической деятельности.

Вопросы для самоконтроля:

1. Схема и принцип работы дроссельного магнитного усилителя.
2. Схема и принцип работы однотактного магнитного усилителя.
3. Схема и принцип работы двухтактного магнитного усилителя.

Литература: [1] c. 65 ÷ 71 ; [3] c. 61 ÷ 72

Тема 2.9. Тиристорные усилители – преобразователи и

коммутационные устройства в системах автоматики

Студент должен:

- Иметь представление:

- о новейших достижениях и перспективах развития тиристорных элементов в

системах автоматики.

· Знать:

- основные характеристики тиристоров, схемы управления тиристорами, схемы

усилительно-преобразовательных и коммутационных устройств.

- Уметь:

- выбрать необходимый тип тиристора, схему усилительно-преобразовательного,

коммутирующего устройств и включить их в схему системы электроавтоматики.

Тиристоры и их основные характеристики. Схемы управления тиристорами. Тиристорные усилительно-преобразовательные и коммуникационные устройства: тиристорные пускатели, контакторы, реле, тиристорные преобразователи постоянного тока и т.д.

Методические указания

В современных системах электроавтоматики широко применяют тиристорные устройства: коммутирующие устройства (пускатели, контакторы, реле, ключи, переключатели); усилительно-преобразовательные (однофазные и трехфазные двухполупериодные преобразователи); регуляторы и т.д. И поэтому слабые знания вопросов этой темы или отсутствие таковых не позволяет освоить учебную дисциплину в целом.

Вопросы для самоконтроля:

1. Что такое тиристоры и каковы их характеристики?

2. Что собою представляет однофазный двухполупериодный тиристорный преобразователь?

3. Вычертить схему тиристорного статического контактора и пояснить ее работу.

4. Что подразумевается под тиристорными коммутирующими устройствами?

5. Что подразумевается под тиристорными усилительно-преобразовательными устройствами?

Литература:[1] c.71-75; [2] c.117-136.

Тема 2.10. Логические элементы и системы дискретной

автоматики

Студент должен:

- Иметь представление:

-о новейших достижениях и перспективах развития логических элементов и систем

дискретной автоматики

· Знать:

-общие сведения, основные логические функции и их реализацию;

-схемы и принцип работы логических элементов и устройств;

- Уметь:

-выбирать необходимые логические элементы и включать их в электросхему;

-исследовать логические элементы в работе.

Общие сведения, основные логические функции их преобразование их реализация релейно-контактными элементами. Полупроводниковые логические элементы, логические устройства на интегральных микросхемах и магнитных элементах. Синтез систем дискретной автоматики.

Методические указания:

Во многих отраслях современного производства для решения задач управления технологическими процессами используются счетно-решающие устройства и вычислительные машины представляющие собой комплекс различных устройств выполняющих автоматически математические или логические действия. Логические цепи этих устройств реализуются при помощи логических элементов. Эта техника не только в настоящее время, но и в будущем будет иметь широкое применение, поэтому техник-электрик должен ее знать.

Вопросы для самоконтроля:

1. Какие функции реализуются логическими элементами?
2. Какие разновидности полупроводниковых логических элементов

существуют?

1. Что собою представляют логические элементы на интегральных микросхемах?
2. Дайте общую характеристику логических магнитных элементов.
3. Вычертите схему транзисторного логического элемента НЕ и объясните как он работает.

Литература : [1] c. 137 ÷ 148; [2] c. 137 ÷165; [3] c. 263 ÷ 274.

Раздел 3. Системы автоматики и телемеханики

Тема 3.1 Общие сведения и классификация автоматического

регулирования.

Студент должен:

- Иметь представления:

- о новейших достижениях и перспективах развития систем автоматического

регулирования.

· Знать:

- переходные процессы технологического режима, общие сведения о системе

автоматического регулирования (САР);

- разомкнутые и замкнутые САР, их структурные схемы, классификацию САР.

- Уметь:

- читать структурные схемы САР.

Системы автоматического регулирования : общие сведения, разомкнутые и замкнутые САР, классификация САР, примеры САР.

Методические указания

Одним из видов автоматики является автоматическое регулирование. Нормальное протекание любого технологического процесса подвержено воздействию внешних факторов – возмущений в результате чего происходит отклонение от заданных значений, параметров, характеризующих этот процесс.

Устройства автоматического регулирования – регуляторы предназначены поддерживать указанные параметры в заданных пределах, обеспечивая тем самым сохранение технологического процесса при любых возмущениях. При изучении данной темы необходимо сосредоточить внимание на классификации САР, характере переходных процессов возникающих при регулировании, замкнутых и разомкнутых САР.

Вопросы для самоконтроля:

1. Как классифицируются САР?
2. Охарактеризовать различные виды переходных процессов возникающих при регулировании.
3. Что такое замкнутая САР и как она изображается схематично?
4. Что такое разомкнутая САР и как она изображается схематично?

Литература: [1] c. 76 ÷83; [3] c. 166 ÷ 209.

Тема 3.2. Элементы теории автоматического регулирования.

Студент должен:

- Иметь представление:

- о теории автоматического регулирования – специальной науке, изучающей общие

для всех замкнутых автоматических систем принципы построения и методы

исследования их свойств.

· Знать:

- элементы и математическую модель САР

- методику исследования динамического режима САР.

Определение, требования, режимы работы, элементы и математическая модель САР. Методика исследования динамического режима САР.

Методические указания

При изучении данной темы необходимо обратить внимание на то, что при создании САР приходиться решать такие проблемы как: точность работы, устойчивость и качество переходных процессов, быстродействие. С целью получения критериев САР

исследуют ее математическую модель в виде дифференциальных уравнений, устанавливающих количественные и логические связи между отдельными элементами. Исследуются САР в динамическом режиме работы, т.к. при этом возможно получить данные об устойчивости и быстродействии САР.

Вопросы для самоконтроля:

1. В каких режимах работы исследуются САР и почему?
2. Что собою представляет математическая модель САР?
3. Объясните методику исследования динамического режима САР.

Литература: [1] c. 84 ÷87; [3] c. 166-209.

Тема 3.3 Типовые звенья, исследования, стабилизация систем

автоматического регулирования.

Студент должен:

- Иметь представление:

- о теории автоматического регулирования, как науки.

· Знать:

- схемы, графики переходных режимов, переходные характеристики, передаточные

функции типовых звеньев;

- методы исследования и стабилизации САР.

- Уметь:

- рассчитывать и строить переходные характеристики типовых звеньев.

Типовые звенья САР: дифференцирующие, интегрирующие, усилительные и т.д. и их характеристики. Исследование САР методом построения и анализа частотных характеристик. Стабилизация САР: обратные связи, устройства коррекции.

Методические указания

Любая САР состоит из большего или меньшего числа звеньев взаимосвязанных между собой, каждый из которых обладает определенными динамическими свойствами.

Используя понятие о динамическом звене и методе преобразования различных соединений этих звеньев в эквивалентное звено, можно любую сложную САР привести к более простой, удобной для анализа ее динамических свойств. Для оценки

свойств САР и отдельных ее звеньев необходимо знать, как их исследовать. Одним из методов исследования является построение и анализ частотных характеристик.

Вопросы для самоконтроля:

1. Что такое типовое звено САР, чем оно отличается от других, сколько их?
2. Что такое усилительное звено, как оно характеризуется?
3. Что такое интегрирующее звено, как оно характеризуется?
4. Как исследуются САР и для чего?
5. Как осуществляется стабилизация САР?

Литература: [1] c. 88 – 100; [3] c.166 – 209.

Тема 3.4. Качество и устойчивость систем регулирования

Студент должен:

- Иметь представление:

- о теории автоматического регулирования как о науке;

· Знать:

- что такое качество и показатели, характеризующие качество работы САР.

- что такое устойчивость и критерии устойчивости.

Показатели, характеризующие качество работы САР: запас устойчивости, точность и длительность переходного процесса, коэффициент регулирования. Критерии устойчивости САР: критерий Рауса – Гурвица, критерий Найквиста.

Методические указания

Одним из главных требований САР является устойчивость ее работы, но понятие устойчивости определяет только факт наличия или отсутствия затухания переходного процесса. Поэтому требование устойчивости САР хотя и является главным, но

не достаточным для обеспечения ее работоспособности без учета показателей качества регулирования. Поэтому работоспособность САР должна оцениваться по устойчивости к воздействиям внешних возмущений и качеству процесса регулирования в каждом отдельном случае.

Вопросы для самоконтроля:

1. Что такое устойчивость и какие методы используют при исследовании САР?
2. По каким показателям оценивается качество процесса регулирования?
3. Что такое точность работы САР?
4. Что такое запас устойчивости регулирования системы?

Литература: [1] c. 100 ÷ 103; [3] c. 166 ÷ 209.

Тема 3.5. Системы телемеханики

Студент должен:

- Иметь представление:

- о новейших достижениях и перспективах развития систем телемеханики.

· Знать:

- классификацию схемы устройств телеизмерения и схемы телеизмерения;

-сущность и схемы телеуправления и телесигнализации.

Телеизмерение: классификация схемы устройств телеизмерения, схемы телеизмерений.

Телеуправление и телесигнализация: сущность, задачи, принципы построения схем телеуправления и телесигнализации, принципиальные схемы телеуправления и телесигнализации.

Методические указания

В общем случае под телемеханикой следует понимать область техники и научную дисциплину охватывающую теорию и технические средства преобразования и передачи информации для контроля и управления объектом на расстоянии. Термин

«телемеханика» буквально означает «механика действующая на расстоянии».

Телемеханические системы делятся на системы телеизмерения – ТИ;

телеуправления – ТУ; телесигнализации – ТС . При изучении темы следует обратить внимание на: принципы построения ТМ, каналы связи, виды систем ТИ и систем ТУ – ТС схемы и импульсно-временные диаграмма.

Вопросы для самоконтроля:

1. Дать объяснение принципов построения систем телемеханики.
2. Что собою представляют каналы связи в системах телемеханики?
3. Чем отличаются системы ТИ ближнего действия от систем ТИ дальнего действия?
4. В чем состоят особенности систем ТУ-ТС?

Литература: [1] c. 103 ÷ 109; [3] c. 211 ÷ 228.

Раздел 4. Автоматизация работы инженерного оборудования

Тема 4.1 Принцип проектирования систем автоматики

Студент должен:

- Иметь представление:

- о проектах систем автоматики.

· Знать:

- стадии и порядок разработки проекта, объем проекта систем автоматики.

- Уметь:

- применять свои знания при выполнении курсовых и дипломных проектов

Общие сведения, техническое предложение, эскизный проект, технический проект,

разработка рабочего проекта, структурная схема, функциональная схема, принципиальная схема, схема соединений.

Методические указания

Данная тема имеет прикладное значение в вопросе курсового и дипломного проектирования, поэтому при изучении ее следует обратить внимание на порядок разработки проекта в части пояснительной записки и графической части (схем).

Вопросы для самоконтроля:

1. Что такое техническое предложение и эскизный проект?
2. Что такое технический и рабочий проект?
3. Какие схемы разрабатываются при проектировании систем автоматики?

Литература: [1] c. 172 ÷ 175.

Тема 4.2. Автоматизация управления освещением.

Студент должен:

- Иметь представление:

- о масштабах и уровне автоматизации управления освещением

· Знать:

- особенности управления освещением.

- Уметь:

- читать схемы дистанционно – автоматического управления освещением и

исследовать их в работе.

Электрооборудование, типовые схемы управления освещением зданий и наружным освещением.

Методические указания

При изучении данной темы обратить внимание на обязательность знаний схем управления освещением зданий, лестниц зданий, наружным освещением и электрооборудования, применяемого в схемах.

Вопросы для самоконтроля:

1. Как работает схема фотореле ФР-1?
2. Как осуществляется управление наружным освещением?
3. Как работает схема управления освещением школьного здания?

Литература: [1] c. 187 ÷196; [5] c. 155 ÷ 169

Тема 4.3. Автоматизация электроснабжения

Студент должен:

- Иметь представление:

- о масштабах и уровне автоматизации управления электроснабжения.

· Знать:

- требования, предъявляемые к надежности электроснабжения, цели и задачи

автоматизации электроснабжения.

- Уметь:

- читать схемы АВР и АПВ и исследовать их в работе.

Требования предъявляемые к надежности электроснабжения. Цели и задачи, виды автоматизации электроснабжения. Схема автоматического включения резерва (АВР) и схема автоматического повторного включения (АПВ).

Методические указания

В системах электроснабжения применяются многие виды автоматизации:

АВР – автоматическое включение резерва, АПВ – автоматическое повторное включение, АЧР – автоматическая частотная разгрузка, АРВ – автоматическое регулирование возбуждения и т.д.

При изучении данной темы обязательным является знание требований, предъявляемых к надежности электроснабжения и знание того как работают схемы АВР и АПВ.

Вопросы для самоконтроля:

1. Как делятся приемники электроэнергии по надежности электроснабжения?
2. Как работает схема АВР?
3. Как работает схема АПВ?

Литература: [1] c. 175 ÷ 179; [5] c. 169 – 175.

Тема 4.4 Автоматизация вентиляционных, насосных,

компрессорных установок

Студент должен:

- Иметь представление:

- о масштабах и уровне автоматизации вентиляционных, компрессорных и насосных

установок.

· Знать:

- назначение вентиляционных, компрессорных и насосных установок.

- Уметь:

- читать схемы систем автоматизации установок.

Назначение установок, требования, предъявляемые к их работе, функциональные и принципиальные схемы систем автоматизации их работы.

Методические указания

При изучении данной темы необходимо прежде всего изучить вопросы назначение и особенности работы всех установок, а потом уже принцип работы функциональных и принципиальных схем.

Вопросы для самоконтроля:

1. Как работает схема управления двумя хозяйственными насосами?

2. Как работает схема автоматизации приточной системы вентиляции?

3. Как работает схема автоматизации циркулярных насосов?

Литература: [1] c. [5] c. 118 ÷ 153

3. Перечень лабораторных работ

4. Вопросы контрольного задания к домашней контрольной работе

1. Основные понятия и определения автоматики.

2. Основные понятия и определения телемеханики.

3. Основные понятия и определение кибернетики.

4. Понятие об информации.

5. Принципиальные, структурные, функциональные схемы систем

электроавтоматики.

6. Общие сведения об основных характеристиках элементов автоматики.

7. Статические параметры и характеристики элементов автоматики.

8. Динамические параметры и характеристики элементов автоматики.

9. Источники питания устройств электроавтоматики.

10. Общие сведения и классификация датчиков, как источников первичной

информации.

11. Устройство, принцип работы, назначение Омических датчиков –

модуляторов.

12. Устройство, принцип работы, назначение потенциометрических датчиков –

модуляторов.

13. Устройство, принцип работы, назначение термометрических датчиков –

модуляторов.

14. Устройство, принцип работы, назначение индуктивных датчиков.

15. Устройство, принцип работы, назначение емкостных датчиков.

16. Устройство, принцип работы, назначение генераторных индукционных и

термоэлектрических датчиков.

17. Устройство, принцип работы, назначение генераторных

пьезоэлектрических и фотоэлектрических датчиков, фотоэлектрических реле.

18. Устройство, принцип работы, назначение датчиков с промежуточным

преобразованием (датчики давления, датчики линейных ускорений).

19. Устройство, принцип работы, назначение сельсинных датчиков и

вращающихся трансформаторов.

20. Устройство, принцип действия, конструкция магнитоуправляемых

контактов.

21. Измерительные схемы: общие сведения, мостовая измерительная схема.

22. Измерительные схемы: общие сведения, компенсационная схема.

23. Измерительная схемы: общие сведения, дифференциальная схема.

24. Общие сведения о реле.

1. Устройство, принцип действия, характеристики, назначение

электромагнитных реле.

1. Устройство, принцип действия, назначение поляризованного реле.
2. Устройство, принцип действия, назначение путевых переключающих

устройств.

1. Электронные (полупроводниковые) реле с контактным и бесконтактным

выходом.

1. Фотоэлектрические реле на фоторезисторе и фотодиоде.
2. Аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи.
3. Микропроцессоры: схема, принцип действия, назначение.
4. Магнитный усилитель: общие сведения, схема, принцип действия

дроссельного магнитного усилителя.

1. Магнитный усилитель: общие сведения, схема, принцип действия

однотактного магнитного усилителя.

1. Магнитный усилитель: общие сведения, схема, принцип действия

двухтактного магнитного усилителя.

35. Устройство, принцип действия, назначение тиристоров.

36. Тиристорные однофазные двухполупериодные усилительно-

преобразовательные устройства.

37. Тиристорные трехфазные двухполупериодные усилительно-

преобразовательные устройства.

38. Тиристорные преобразователи частоты.

39. Тиристорные коммутирующие устройства.

40. Понятия о логических операциях.

41. Полупроводниковые логические элементы.

42. Логические устройства на интегральных микросхемах.

43. Логические устройства на магнитных элементах.

44. Синтез систем дискретной автоматики.

45. Общие сведения о системах автоматического регулирования.

46. Классификация систем автоматического регулирования.

47. Примеры систем автоматического регулирования.

48. Элементы теории автоматического регулирования. Общие сведения.

49. Методика исследования динамического режима систем автоматического

регулирования.

50. Типовые звенья систем автоматического регулирования.

51. Исследование систем автоматического регулирования - частотные

функции и характеристики

52. Исследование систем автоматического регулирования - логарифмические

частотные характеристики.

53. Стабилизация систем автоматического регулирования.

Качество процесса регулирования.

54. Устойчивость систем автоматического регулирования.

55. Телеизмерения.

56. Телеуправление и телесигнализация.

57. Принципы проектирования систем автоматики.

58. Автоматизация управления освещением – управление освещением зданий.

59. Автоматизация управления освещением – управление наружным

освещением.

60. Автоматизация электроснабжения: общие сведения работы схемы АПВ.

61. Автоматизация электроснабжения: общие сведения, работа схемы АВР.

62. Автоматизация систем вентиляции.

63. Автоматизация насосных установок.

Таблица выбора вариантов

контрольной работы

Таблица 1

Примечание:

Шифр это номер записи Ф.И.О. студента в учебном журнале.

5. Литература

Основная

1. Головинский О.И. «Основы автоматики»,

М., Высшая школа, 1987.

2. Коновалов Л.И., Петелин Д.П. «Элементы и системы автоматики»,

М., Высшая школа,1985.

3. Гордин Е.М., Митник Ю.Ш., Тарлинский В.А.

«Основы автоматики и вычислительной техники»,

М., Высшая школа, 1978.

Дополнительная

4. Черваскин и др. «Основы автоматики»,

М., Энергия, 1977.

5. Нудлер Г.И., Тульгин И.К. «Основы автоматики проиводства»,

М., Высшая школа, 1976.

6. Гиндзбург С.А., Лехтман И.Я., Малов В.С.

«Основы автоматики и телемеханики»,

М., Энергия,1968.