ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ (МАДИ)
Форма промежуточной аттестации: Экзамен.
Формы текущего контроля успеваемости: Выполнение лабораторной работы;Выполнение практической работы .
Разделы дисциплины (модуля), виды занятий и формируемые компетенции по разделам дисциплины (модуля):
Задачами освоения дисциплины являются:
- приобретение обучающимися знаний, умений, навыков и (или) опыта профессиональной деятельности, характеризующих этапы формирования компетенций в соответствии с учебным планом и календарным графиком учебного процесса;
- оценка достижения обучающимися планируемых результатов обучения как этапа формирования соответствующих компетенций.
Результаты обучения, достигнутые по итогам освоения данной дисциплины (модуля) являются необходимым условием для успешного обучения по следующим дисциплинам (модулям), практикам:
Общий объём (трудоемкость) дисциплины (модуля) составляет 4 зачетных единиц (З.Е.).
Понятие сложная система. Примеры сложных систем. Методы исследования сложных систем. Понятие АСУ. Принципы построения АСУ. Понятие, структура, классификация аппаратно-программных комплексов.
Программное обеспечение АСУТ: понятие SCADA систем. Программный комплекс TRACE MODE. Управляющие вычислительные комплексы: Принципы построения УВК: структурная схема, место УВК в технологическом процессе, исторический обзор отечественных УВК, основные требования к УВК, программное обеспечение УВК, операционные системы реального времени, принципы построения отказоустойчивых УВК.
Промышленные технические средства автоматизации и управления Классификация технических средств обеспечения АСУ. Элементная база современных программно-аппаратных комплексов. Микропроцессорные устройства автоматики. Модули ввода-вывода.
Первичные преобразователи (датчики). Классификация датчиков. Чувствительные элементы датчиков давления, перепада давлений, расхода. Измерительные и нормирующие преобразователи. Назначение, параметры и основные требования к регулирующим органам (РО) Исполнительные механизмы. Нормирующие и измерительные преобразователи.
Классификация регуляторов. Выбор закона регулирования. Качество процессов управления. «Коробочка» Солодовникова. Типовые процессы регулирования. Приближенные методы расчета настроек регуляторов. Аналитические методы расчета настроек регуляторов (метод Куна «правило Т-суммы», метод Зиглера – Николса).
Структурная схема микроконтроллера. Центральный процессор. Организация памяти. Каналы широтно-импульсной модуляции. Аналого-цифровые преобразователи.
Структурная схема микроконтроллера. Центральный процессор. Организация памяти. Каналы широтно-импульсной модуляции. Аналого-цифровые преобразователи.
В качестве форм текущего контроля успеваемости по дисциплине (модулю) используются:
В результате освоения данной дисциплины (модуля) формируются следующие компетенции:
Показателем оценивания компетенций на различных этапах их формирования является достижение обучающимися планируемых результатов освоения данной дисциплины (модуля).
Выбирает архитектуру и общие принципы функционирования аппаратных, программных и программно-аппаратных средств администрируемой сети
Выбирает архитектуру и общие принципы функционирования аппаратных, программных и программно-аппаратных средств администрируемой сети
Допускаются значительные ошибки, проявляется недостаточность знаний, по ряду показателей, обучающийся испытывает значительные затруднения при оперировании знаниями при их переносе на новые ситуации.
Выбирает архитектуру и общие принципы функционирования аппаратных, программных и программно-аппаратных средств администрируемой сети
но допускаются незначительные ошибки, неточности, затруднения при аналитических операциях.
Выбирает архитектуру и общие принципы функционирования аппаратных, программных и программно-аппаратных средств администрируемой сети
свободно оперирует приобретенными знаниями.
Конфигурирует операционные системы и сетевые устройства
Конфигурирует операционные системы и сетевые устройства
Допускаются значительные ошибки, проявляется недостаточность знаний, по ряду показателей, обучающийся испытывает значительные затруднения при оперировании знаниями при их переносе на новые ситуации.
Конфигурирует операционные системы и сетевые устройства
но допускаются незначительные ошибки, неточности, затруднения при аналитических операциях.
Конфигурирует операционные системы и сетевые устройства
свободно оперирует приобретенными знаниями.
Выполняет установку и подключение сетевых элементов инфокоммуникационной системы
Выполняет установку и подключение сетевых элементов инфокоммуникационной системы
Допускаются значительные ошибки, проявляется недостаточность знаний, по ряду показателей, обучающийся испытывает значительные затруднения при оперировании знаниями при их переносе на новые ситуации.
Выполняет установку и подключение сетевых элементов инфокоммуникационной системы
но допускаются незначительные ошибки, неточности, затруднения при аналитических операциях.
Выполняет установку и подключение сетевых элементов инфокоммуникационной системы
свободно оперирует приобретенными знаниями.
Экзаменационные вопросы (задания)
Задания для проверки результатов обучения «знать».
1. Понятие АСУ. Принципы построения АСУ.
2. Понятие, структура, классификация аппартно-программных комплексов.
3. Программное обеспечение АСУТ: понятие SCADA систем.
4. Промышленные технические средства автоматизации и управления
5. Классификация технических средств обеспечения АСУ.
6. Элементная база современных программно-аппаратных комплексов.
7. Микропроцессорные устройства автоматики.
8. Модули ввода-вывода.
9. Первичные преобразователи (датчики). Классификация датчиков.
10. Чувствительные элементы датчиков давления, перепада давлений, расхода.
11. Измерительные и нормирующие преобразователи.
12. Назначение, параметры и основные требования к регулирующим органам (РО) Исполнительные механизмы.
13. Нормирующие и измерительные преобразователи.
14. Типовая структурная схема регулятора.
15. Классификация регуляторов.
16. Типовые регуляторы. Сравнение эффективности действия регуляторов.
17. Выбор закона регулирования.
18. Режимы снятия выходных характеристик. Оценки качества регулирования в АСР.
19. Типовые процессы регулирования.
20. Приближенные методы расчета настроек регулятора для объектов первого порядка (аналитические методы).
21. Расчет настроек параметров регуляторов методом Куна. Правило Т – суммы.
22. Расчет настроек параметров регуляторов методом Зиглера-Николса.
23. Синтез цифровых регуляторов (структурная схема, алгоритм управления).
25. Методика расчета параметров настроек цифрового регулятора по номограммам.
26. Методика расчета параметров настроек цифрового регулятора по методу Зиглера-Николса.
27. Структурная схема микроконтроллера.
28. Центральный процессор.
29. Организация памяти.
30. Каналы широтно-импульсной модуляции.
31. Аналого-цифровые преобразователи.
Задания для проверки результатов обучения «уметь»
1. Построить график функции (в зависимости от типа датчика и диапазона температуры):
- для термопар E = f (T);
- для термометров сопротивления R = f (T) или Wt = f (T),
где E - термо-электродвижущая сила (термо-э.д.с.) термопары (мВ);
R - величина сопротивления термометра сопротивления (Ом);
Wt - отношение сопротивления при температуре T к сопротивлению при T = 0 С;
T - температура (С).
2. Построить прямую, соединяющую крайние точки заданного диапазона температуры, т.е. идеальную линейную характеристику преобразования по температуре.
3. Определить максимальную в заданном диапазоне температуры погрешность нелинейности характеристики и сделать вывод о необходимости линеаризации, исходя из заданного класса точности с учетом запаса по погрешности не менее 20% от заданного по п. 1.5.
4. Определить разрешающую способность (разрядность) АЦ-преобразования с учетом линеаризации (для линеаризации достаточно дополнительно 2 разряда), учитывая, что максимальная погрешность преобразователя (п. 1.5) в соответствии с ГОСТ 8.009 «Метрологические характеристики средств измерения» не должна превышать 5 квантов (единиц младшего разряда).
5. Определить число участков линеаризации, обеспечивающих заданную точность преобразования, и предложить вариант линеаризации НСХ преобразователя по температуре любым способом (кусочно-линейная аппроксимация, прямое преобразование с помощью ПЗУ, другое).
6. Выбрать и обосновать принцип работы узла АЦ-преобразования.
Определить время преобразования измерительного преобразователя, исходя из принципа работы узла АЦ-преобразования, фильтрации помех и времени реакции датчика.
Разработать структурную (функциональную) схему измерительного преобразователя, указав основные функциональные узлы с учетом особенностей измерения температуры датчиком - термопарой (э.д.с. низкого уровня, компенсация температуры свободных концов) и термометром сопротивления (пассивный датчик, малый диапазон изменения сопротивления). Составить описание устройства и принципа действия измерительного преобразователя по структурной (функциональной) схеме: функциональное назначение и необходимость в составе прибора каждого узла схемы.
1. Исходные данные
1.1 Тип датчика (см. таблицы 1, 2):
- термопара: ТХК(L), ТХА(K), ТПП(S), ТВР(А-1), ТВР(А-2), ТВР(А-3);
- термометр сопротивления ТСП100П (Pt100): W100 = 1,391, W100 = 1,385.
1.2 Диапазон температуры для указанного датчика (см. таблицы 1, 2
Таблица 1
Термометры сопротивления
Тип датчика № варианта Диапазон температуры, С
ТСП100П 1 -200...-70
(Pt100) 2 -200...50
W100 = 1,385 3 -120...30
4 -90...50
(Pt100) 16 -200...50
W100 = 1,391 17 -120...30
18 -90...50
19 -70...180
Таблица 2
Термопары
№ варианта Тип датчика Диапазон температуры, С
ТХК(L) 29 -50...100
30 -50...150
31 -50...200
32 0...100
TXA(K) 40 0...400
41 0...600
42 0...800
43 0...900
44 0...1100
ТПП(S) 51 0...1300
52 0...1600
ТВР(А-1) 55 200...1800
56 1000...1800
ТВР(А-2) 57 200...1800
58 1000...1800
ТВР(А-3) 59 200...1800
60 1000...1800
1.3 Входной сигнал в зависимости от типа датчика:
- термо-э.д.с. (ГОСТ 6616-94, ГОСТ Р50342-92, ГОСТ Р 8.585 - 2001, ГОСТ 3044-84);
- сопротивление (таблица для Wt ГОСТ 6651-94, ГОСТ Р50353-92).
1.4 Выходные сигналы:
• цифровой - пропорциональный температуре двоичный код;
• аналоговый - пропорциональные температуре ток или напряжение.
1.5 Класс точности - 0,25; 0,4.
1.6 Время реакции датчика на изменение температуры - более 10 сек.
1.7 Гальваническая разделение между входными и выходными цепями.
Задания для проверки результатов обучения «владеть»
Средствами TRACE MODE 5 разработать FBD-программу, реализующую функцию комбинационного устройства, в котором X – обозначение его входов, Y – обозначение его выходов:
X1 X2 Y1 Y2 Y3 Y4
0 0 1 0 0 0
0 1 0 1 0 0
1 0 0 0 1 0
1 1 0 0 0 1
7.4. Методические материалы, определяющие процедуры оценивания результатов обучения по дисциплине (модулю).
Контроль качества освоения дисциплины (модуля) включает в себя текущий контроль успеваемости и промежуточную аттестацию обучающихся. Текущий контроль успеваемости обеспечивает оценивание хода освоения дисциплины (модуля), промежуточная аттестация обучающихся – оценивание промежуточных и окончательных результатов обучения по дисциплине (модулю) (в том числе результатов курсового проектирования (выполнения курсовых работ).
В перечень учебно-методического обеспечения для самостоятельной работы обучающихся по дисциплине (модулю) входят:
• конспект лекций по дисциплине (модулю);
• методические материалы практических (семинарских) занятий.
Данные методические материалы входят в состав методических материалов образовательной программы.
(38 посадочных мест).
Оборудование: компьютерная техника с возможностью подключения к сети "Интернет" и обеспечением доступа в электронную информационно-образовательную среду ВФ МАДИ: компьютеры – 13 шт., экран настенный Luma
Оборудование: компьютерная техника с возможностью подключения к сети "Интернет" и обеспечением доступа в электронную информационно-образовательную среду ВФ МАДИ: компьютеры – 14 шт., экран настенный Lumien, проектор Beng
Оборудование: ноутбук – 1 шт., проектор, экран на треноге progekta -1 шт.
Главное в период подготовки к лекционным занятиям – научиться методам самостоятельного умственного труда, сознательно развивать свои творческие способности и овладевать навыками творческой работы. Для этого необходимо строго соблюдать дисциплину учебы и поведения. Четкое планирование своего рабочего времени и отдыха является необходимым условием для успешной самостоятельной работы.
В основу его нужно положить рабочие программы изучаемых в семестре дисциплин.
Каждому обучающемуся следует составлять еженедельный и семестровый планы работы, а также план на каждый день. С вечера всегда надо распределять работу на завтрашний день. В конце каждого дня целесообразно подводить итог работы: тщательно проверить, все ли выполнено по намеченному плану, не было ли каких-либо отступлений, а если были, по какой причине это произошло. Нужно осуществлять самоконтроль, который является необходимым условием успешной учебы. Если что-то осталось невыполненным, необходимо изыскать время для завершения этой части работы, не уменьшая объема недельного плана.
Самостоятельная работа на лекции.
Слушание и запись лекций – сложный вид аудиторной работы. Внимательное слушание и конспектирование лекций предполагает интенсивную умственную деятельность обучающегося. Краткие записи лекций, их конспектирование помогает усвоить учебный материал. Конспект является полезным тогда, когда записано самое существенное, основное и сделано это самим обучающимся.
Не надо стремиться записать дословно всю лекцию. Такое «конспектирование» приносит больше вреда, чем пользы. Запись лекций рекомендуется вести по возможности собственными формулировками. Желательно запись осуществлять на одной странице, а следующую оставлять для проработки учебного материала самостоятельно в домашних условиях.
Конспект лекции лучше подразделять на пункты, параграфы, соблюдая красную строку. Этому в большой степени будут способствовать пункты плана лекции, предложенные преподавателям. Принципиальные места, определения, формулы и другое следует сопровождать замечаниями «важно», «особо важно», «хорошо запомнить» и т.п. Можно делать это и с помощью разноцветных маркеров или ручек. Лучше если они будут собственными, чтобы не приходилось просить их у однокурсников и тем самым не отвлекать их во время лекции.
Целесообразно разработать собственную «маркографию» (значки, символы), сокращения слов. Не лишним будет и изучение основ стенографии. Работая над конспектом лекций, всегда необходимо использовать не только учебник, но и ту литературу, которую дополнительно рекомендовал лектор. Именно такая серьезная, кропотливая работа с лекционным материалом позволит глубоко овладеть знаниями.
Более подробная информация по данному вопросу содержится в методических материалах лекционного курса по дисциплине (модулю), входящих в состав образовательной программы.
Практические (семинарские) занятия
Подготовку к каждому практическому занятию каждый обучающийся должен начать с ознакомления с планом занятия, который отражает содержание предложенной темы. Практическое задание необходимо выполнить с учетом предложенной преподавателем инструкции (устно или письменно). Все новые понятия по изучаемой теме необходимо выучить наизусть и внести в глоссарий, который целесообразно вести с самого начала изучения курса.
Результат такой работы должен проявиться в способности обучающегося свободно ответить на теоретические вопросы практического занятия и участии в коллективном обсуждении вопросов изучаемой темы, правильном выполнении практических заданий.
Структура практического занятия
В зависимости от содержания и количества отведенного времени на изучение каждой темы практическое занятие состоит из трёх частей:
1. Обсуждение теоретических вопросов, определенных программой дисциплины.
2. Выполнение практического задания с последующим разбором полученных результатов или обсуждение практического задания, выполненного дома, если это предусмотрено рабочей программой дисциплины (модуля).
3. Подведение итогов занятия.
Обсуждение теоретических вопросов проводится в виде фронтальной беседы со всей группой и включает в себя выборочную проверку преподавателем теоретических знаний обучающихся.
Преподавателем определяется его содержание практического задания и дается время на его выполнение, а затем идет обсуждение результатов. Если практическое задание должно было быть выполнено дома, то на занятии преподаватель проверяет его выполнение (устно или письменно).
Работа с литературными источниками
В процессе подготовки к практическим занятиям, обучающимся необходимо обратить особое внимание на самостоятельное изучение рекомендованной учебно-методической (а также научной и популярной) литературы. Самостоятельная работа с учебниками, учебными пособиями, научной, справочной и популярной литературой, материалами периодических изданий и Интернета, статистическими данными является наиболее эффективным методом получения знаний и позволяет значительно активизировать процесс овладения информацией, а также способствует более глубокому усвоению изучаемого материала, формируя у обучающихся свое отношение к конкретной проблеме.
Более глубокому раскрытию вопросов способствует знакомство с дополнительной литературой, рекомендованной преподавателем по каждой теме практического занятия, что позволяет обучающимся проявить свою индивидуальность, выявить широкий спектр мнений по изучаемой проблеме.
Более подробная информация по данному вопросу содержится в методических материалах практических занятий по дисциплине (модулю), входящих в состав образовательной программы.
Промежуточная аттестация
Каждый учебный семестр заканчивается сдачей зачетов (по окончании семестра) и экзаменов (в период экзаменационной сессии). Подготовка к сдаче зачетов и экзаменов является также самостоятельной работой обучающегося. Основное в подготовке к промежуточной аттестации по дисциплине (модулю) – повторение всего учебного материала дисциплины, по которому необходимо сдавать зачет или экзамен.
Только тот обучающийся успевает, кто хорошо усвоил учебный материал. Если обучающийся плохо работал в семестре, пропускал лекции (если лекции предусмотрены учебным планом), слушал их невнимательно, не конспектировал, не изучал рекомендованную литературу, то в процессе подготовки к сессии ему придется не повторять уже знакомое, а заново в короткий срок изучать весь учебный материал. Все это зачастую невозможно сделать из-за нехватки времени.
Для такого обучающегося подготовка к зачету или экзамену будет трудным, а иногда и непосильным делом, а конечный результат – академическая задолженность, и, как следствие, возможное отчисление.