3 Объем дисциплины и виды учебной работы

РАЗДЕЛ 7
ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ
Целью изучения дисциплины является изучение принципов построения и
путей
совершенствования
систем
автоматизировано
управления
в
сварочном производстве.
РАЗДЕЛ 8
ТРЕБОВАНИЯ
ДИСЦИПЛИНЫ
К
УРОВНЮ
ОСВОЕНИЯ
В результате изучения дисциплины студенты должны
8.1 Знать
1. устройство и принцип работы типовых систем автоматизации
сварочных процессов
2.
области
рационального
применения
систем
автоматизации
различного уровня
3. современные средства автоматизации
2.2 Уметь
1. читать электрические схемы сварочного оборудования
2. разбираться в устройстве, работе и способах настройки сварочных
установок по их описанию
3. теоретически
и
экспериментально
оценить
свойства
систем
автоматики
4. обосновать применение определенного типа автоматизированного
оборудования для решения конкретной задачи
5. сформулировать задание на проектирование системы управления
2.3 Владеть
1. методами анализа систем автоматизированного управления
2. информацией о современных средствах автоматизации сварочного
производства
3 ОБЪЕМ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ
3.1 Система учета трудоемкости в академических часах
3.1.1 Очная форма обучения
Виды учебной работы с разбивкой объема работы по часам и семестрам для
существующих форм обучения приведены в Таблица 0.1.
Таблица 0.1 – Виды учебной работы для очной формы обучения
Часы
Учебные
семестры
8
Общая трудоемкость
85
85
Аудиторные занятия
51
51
Лекции (Л)
34
34
Лабораторные занятия (ЛЗ)
17
17
Самостоятельная работа
студентов(СРС)
34
34
Домашняя работа (ДР)
12
12
Экзамен
Экзамен
Виды учебной работы
Вид итогового контроля
(Зачет/Экзамен)
3.1.2 Очно-заочная форма обучения
Таблица 0.2 – Виды учебной работы для очно-заочной формы обучения
Часы
Учебные
семестры
10
Общая трудоемкость
85
85
Аудиторные занятия
20
20
Лекции (Л)
12
12
Лабораторные занятия (ЛЗ)
8
8
Самостоятельная работа
студентов(СРС)
65
65
Домашняя работа (ДР)
12
12
Экзамен
Экзамен
Виды учебной работы
Вид итогового контроля
(Зачет/Экзамен)
4
СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
4.1
Разделы дисциплины и виды занятий
Перечень разделов дисциплины с указанием трудоемкости их освоения, в
академических часах, по видам учебной работы с учетом существующих форм
освоения приведен в Таблица 4.1.
Таблица 4.1- Перечень разделов дисциплины
4.2
-
-
12
4
-
-
-
-
9
8
-
3
1
-
-
-
-
4
-
2
1
-
-
-
-
-
2
1
-
-
-
-
3
1
-
-
-
-
8
-
21
12
-
-
7
1
-
-
-
2
1
-
-
-
-
2
1
-
-
-
-
3
1
-
экзамен
16
Содержание разделов дисциплины
4.2.1 Системы
регулирования
и
управления
сварочными
процессами.
Значение
автоматизации
в
развитии
сварочного
производства.
Эволюция систем автоматизации сварочного производства. Современное
состояние автоматизации сварочного производства. Особенности управления
сварочным
оборудованием.
Обобщенная
схема
заочнная
4
очно-заочная
-
заочнная
-
Всего часов
на раздел
очная форма
-
очно-заочная
-
очная форма
4
Вид
контр,
мероп
риятия
заочнная
12
очная форма
очно-заочная
6
заочнная
5
очная форма
4
очно-заочная
3
заочнная
2
Технологический
процесс
сварки
как
объект
автоматического
управления.
Особенности
управления
сварочным оборудованием
Автоматизация процесса
дуговой сварки
Автоматизация процесса
контактной сварки
Автоматизация процесса
электрошлаковой сварки
Автоматизация
электроннолучевой сварки
Роботизация сварки
Лаборато
рные
работы,
час
очная форма
1
Наименование
раздела дисциплины
Практич
еские
занятия,
час
очно-заочная
Номер раздела
Лекции,
час
процесса.
Параметры
процесса, регулируемые величины, возмущения и управляющие воздействия.
Формализация сварочного процесса. Построение модели процесса.
Современные системы и средства автоматического управления.
Применение в сварочном оборудовании разомкнутых и замкнутых систем,
систем с компенсацией возмущений, адаптивных и следящих систем.
Режимы функционирования систем.
Объекты автоматизации при сварке.
Микропроцессорные системы управления. Возможности, структура и
принципы построения и функционирования. Особенности управления
аналоговыми
устройствами.
Разработка
микропроцессорных
систем
управления.
4.2.2 Автоматизация процесса дугово
й сварки
Характеристика объекта управления при дуговой сварке. Типовые
регулируемые
величины,
возмущения
и
управляющие
воздействия.
Классификация систем.
Системы
перемещения
дуги
(электрода)
при
дуговой
сварке.
Классификация и функции. Средства перемещения дуги по стыку. Средства
осцилляции (поперечные и вертикальные колебания) электрода.
Системы управления циклом сварки. Классификация и функции.
Управление последовательностью операций при различных способах сварки.
Циклограмма источника питания для различных способов сварки.
Системы управления характеристикой источника питания.
Система
саморегулирования
дуги
(АРДС).
Принцип
действия.
Функциональная схема. Статические и динамические свойства. Реакция
системы
на
типовые
возмущения.
Анализ
переходного
процесса,
устойчивости и быстродействия. Достоинства и недостатки, область
применения.
Система регулирования напряжения дуги (АРНД). Классификация.
Система АРНД для сварки плавящимся (АРНДV) и неплавящимся (АРНДL)
электродом. Принцип действия. Функциональная схема. Статические и
динамические свойства. Реакция системы на типовые возмущения. Анализ
переходного процесса, устойчивости и быстродействия. Достоинства и
недостатки, область применения.
Системы стабилизации напряжения (АРПН) и тока (АРПТ) источника
питания. Характеристики, достоинства и недостатки, область применения.
Системы автоматического регулирования размеров шва при дуговой
сварке. Датчики геометрических размеров. Система с воздействием на
скорость подачи проволоки. Системы с воздействием на источник питания и
на пространственное положение дуги.
Следящие системы. Системы слежения по стыку с регуляторами
прямого действия .Системы непрямого действия с электромеханическими ,
электромагнитными, телевизионными и электро-разрядными датчиками.
Системы управления переносом металла. Импульсно-дуговая сварка
и вибродуговая наплавка.
Системы компенсации некоторых технологических возмущений.
4.2.3 Автоматизация процесса контактной сварки
Объект управления при точечной и шовной сварке. Регулируемые
параметры , регулирующие и возмущающие воздействия. Классификация
систем.
Системы программного управления . Регуляторы цикла сварки.
Системы стабилизации тока, напряжения, мощности и энергии при
точечной сварке. Системы автоматического регулирования с датчиками
температуры и дилатометрического эффекта при точечной сварке.
Объект управления при стыковой сварке.
4.2.4 Автоматизация процесса электрошлаковой сварки
Электрошлаковый процесс как объект управления. Регулируемые
параметры, регулирующие и возмущающие воздействия. Классификация
систем.
Система саморегулирования шлакового процесса, принцип действия,
статические и динамические свойства , достоинства и недостатки. Системы
автоматического регулирования тока и напряжения, регулирование двух
параметров.
Системы регулирования уровня металлической и шлаковой ванн.
Датчики уровня. Принцип действия системы с контактным датчиком.
Системы регулирования режима в функции сварочного зазора.
4.2.5 Автоматизация процесса электроннолучевой сварки
Объект управления при ЭЛС. Регулируемые параметры, регулирующие
и возмущающие воздействия. Требования к статическим и динамическим
свойствам систем регулирования отдельных параметров . Классификация
систем.
Системы стабилизации ускоряющего напряжения, тока луча, тока
бомбардировки катода и мощности луча, системы регулирования и
стабилизации тока фокусирующей линзы.
Системы автоматического регулирования проплавления. Датчики
проплавления..
Программное
перемещением луча
управление
параметрами
режима
и
4.2.6 Роботизация сварки
Промышленные роботы, их функции и состав. Основные типы
манипуляторов и их приводы. Функциональная схема простейшей и
адаптивной системы управления роботом . Режимы обучения, внешнего
программирования и автоматической работы. Иерархическая структура
управления роботом. Методы и технические средства адаптации роботов.
Особенности приводов и систем управления роботами для контактной и
дуговой сварки.
5
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ
ДИСЦИПЛИНЫ
5.1
Рекомендуемая литература
ОБЕСПЕЧЕНИЕ
5.1.1 Основная литература
1.
Э.А. Гладков. Управление процессами и оборудованием при сварке.
М.: Машиностроение, 2006. – 432 с.
2.
Львов Н.С., Гладков Э.А. Автоматика и автоматизация сварочных
процессов .-М.: Машиностроение, 1982.-302с.
3.
Автоматизация сварочных процессов / Под. ред. В.К. Лебедева и В.П.
Черныша.- Киев:
4.
Система управления
аппаратом типа АДСВ
- 6 для
сварки
неплавящимся электродом: Методические указания к лабораторной работе /
В.С.Милютин ,А.У.Еременко ,Ю.С. Давыдов. Екатеринбург : УГТУ - УПИ ,
1994 - 18 с .
5.
Изучение
автоматического
статических
и
регулирования
динамических
дуги:
характеристик
Методические
систем
указания
к
лабораторным работам / В.С.Милютин , Ю.С. Давыдов , Б.А. Кулишенко .
Екатеринбург : УГТУ - УПИ , 1994 - 18 с .
6.
Моделирование систем автоматического регулирования сварочной
Методические указания к лабораторной работе / В.С.Милютин ,
Б.А.
Кулишенко , Р.Ф.Катаев . Екатеринбург : УГТУ, 1995- 18 с .
5.1.2. Дополнительная литература
1.
Оборудование для дуговой сварки: Справочник / Под ред. В.В.
Смирнова. Л.: Энергоатомиздат, 1986 .- 656с.
2.
Тимченко В.А., Сухомлин А.А. Роботизация сварочного производства
.-Киев: Техника, 1987-175с
3.
Чвертко А.И., Патон В.Е., Тимченко В.А. Оборудование для
механизированной дуговой сварки и наплавки. -М.: Машиностроение, 1981264с.
4.
Журналы “ Сварочное производство “ и “ Автоматическая сварка
6 Средства обеспечения освоения дисциплины
6.1 Перечень средств обеспечения
В процессе изучения дисциплины используются:
 раздаточный материал для изучения лекционного материала;
 учебный материал в электронном виде;
 контрольные программы по курсу для подготовки к сдаче семестровой
аттестации и экзамена;
7
МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ
ДИСЦИПЛИНЫ
7.1
ОБЕСПЕЧЕНИЕ
Общие требования
Лекционный материал должен изучаться в специализированной
аудитории,
желательно
оснащенной
проектором
персонального компьютера на настенный экран.
с
видеотерминала
Для проведения лабораторных работ используются аппараты для
механизированной сварки под флюсом A-1416, АДФ-1001 и АДФ-1002,
аналоговая вычислительная машина МН-7М. cамопишущий прибор Н-338,
осциллографы, демонстрационные плакаты, система регистрации на основе
персонального компьютера.
8 МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОРГАНИЗАЦИИ
ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
8.1

Рекомендации для преподавателя
глубокое
освоение
теоретических
аспектов
тематики
курса,
ознакомление, переработку литературных источников; составление списка
литературы, обязательной для изучения и дополнительной литературы;
проведение собственных исследований в этой области;

разработку методики изложения курса: структуры и последовательности
изложения материала; составление тестовых заданий, контрольных вопросов;

разработку
методики
проведения
и
совершенствование
тематики
практических занятий; использование реальных данных и получение имеющих
практический смысл результатов;

разработка методики самостоятельной работы студентов;

постоянную корректировку структуры, содержания курса.
8.2

Рекомендации для студента
обязательное посещение лекций ведущего преподавателя; лекции –
основное методическое руководство при изучении дисциплины, наиболее
оптимальным
образом
структурированное
и
скорректированное
на
современный материал; в лекции глубоко и подробно, аргументировано и
методологически строго рассматриваются главные проблемы темы; в лекции
даются необходимые разные подходы к исследуемым проблемам;

подготовку и активную работу на практических занятиях; подготовка к
занятиям включает проработку материалов лекций, рекомендованной
учебной литературы.
9 Перечень тем лабораторных занятий
Раздел
№
Наименование (тема) занятий
дисциплины
1
2
Изучение
статических
и
динамических
свойств
и
динамических
свойств
системы АРДС
2
2
Изучение
статических
системы АРНД
3
2
Моделирование
регулирования
систем
сварочной
автоматического
дуги
на
аналоговой
вычислительной машине МН-7М
4
1,2
Регистрация
быстропротекающих
сварочных
процессов
10 Перечень тем домашних работ
Домашняя работа № 1
Для
указанной системы автоматического регулирования выполнить
преобразование структурной схемы, получить передаточную функцию вида
W
L д - I д
, вывести уравнение переходного процесса вида I
д
=t
при
скачкообразном возмущении вида L дt = L дo = const, оценить устойчивость,
быстродействие и статическую ошибку регулирования.
Условные обозначения в структурной схеме :
H,B -глубина проплавления и ширина шва; L д, V д, I д, E -длина ,
напряжение, ток и градиент потенциала дуги; Vп, Vэ ,V- скорости подачи,
плавления,
перемещения
торца
электрода;
L-
дифференциальное
сопротивление и индуктивность в цепи источника; Тв- постоянная времени
плавления ванны; Кст, Ксн -коэффициенты саморегулирования по току и
напряжению; Крн -коэффициент усиления регулятора напряжения; Кгт, Ктнкоэффициенты зависимости глубины от тока, ширина от напряжения.
Вариант
Система
Возмущение
Регулируемая
величина
1
Lд
Lд
2
Lд
Uд
3
Lд
H
4
Lд
B
5
Uo
Lд
6
Uo
Uд
7
Uo
Iд
Uo
H
8
АРДС
9
Uo
B
10
Vп
Lд
11
Vп
Uд
12
Vп
Iд
13
Vп
H
14
Vп
B
15
Lд
Lд
16
Lд
Uд
17
Lд
Iд
АРНД
18
Lд
H
19
Lд
B
20
Uo
Lд
21
Uo
Uд
22
Uo
Iд
23
Uo
H
24
Uo
B
Домашняя работа № 2
Для предложенного сварочного оборудования ( шланговый аппарат,
аппарат или трактор для сварки под флюсом , манипулятор, машина
контактной сварки, установка для дуговой электрошлаковой или электроннолучевой сварки, для плазменной резки) изучить заводскую инструкцию (
электрическая схема, описание работы, технические характеристики) .
Переработать
документацию-
выполнить
принципиальную
схему
в
документе А3 в соответствии с действующими ГОСТ 2.721—74...2.756-76
на обозначения в электрических схемах , составить перечень элементов в
соответствии со стандартами ГОСТ 2.701-84 ... 2.710-81, переделать описание
работы по форме - назначение, состав установки, подготовка схемы к работе,
работа в наладочном режиме , работы в автоматическом режиме от пуска до
останова.
11 Перечень ключевых слов дисциплины
Таблица 11.1 – Ключевые слова разделов дисциплины
Номер
раздела
Ключевые слова
Сварочное производство, сварка, САУ, автоматизация,
1
микропроцессорная система управления, обратная связь,
возмущение,
регулируемая
величина,
регулирующее
воздействие
Саморегулирование, регулятор, цикл сварки, устойчивость,
2
переходный процесс, стабилизация проплавления, перенос
металла
3
Цикл сварки, регулятор цикла
4
Шлаковая ванна, металлическая ванна, саморегулирование,
5
Электронный луч, проплавление
6
Сварочный робот, полная автоматизация, адаптация робота