Автоматика - Учебно-методические комплексы

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Филиал в г.Ишиме
УТВЕРЖДАЮ
Директор филиала
______________ /Шилов С.П./
20.11.2014
АВТОМАТИКА
Учебно-методический комплекс. Рабочая программа
для студентов направления подготовки 050100.62 (44.03.01) Педагогическое образование
профиля подготовки Технологическое образование
заочной формы обучения
ЛИСТ СОГЛАСОВАНИЯ
от 20.11.2014
Содержание: УМК по дисциплине Автоматика для студентов направления подготовки
050100.62 (44.03.01) Педагогическое образование профиля подготовки Технологическое
образование заочной формы обучения (5 лет)
Автор(-ы): к.п.н., доцент Н.В. Осинцева
Объем 24 стр.
Должность
Заведующий
кафедрой физикоматематических
дисциплин и
профессиональнотехнологического
образования
Председатель УМС
филиала ТюмГУ в
г.Ишиме
Начальник ОИБО
Дата
согласования
Результат
согласования
Примечание
Мамонтова
Т.С.
16.10.2014
Рекомендовано
к электронному
изданию
Протокол заседания
кафедры от 16.10.2014
№2
Поливаев
А.Г.
11.11.2014
Согласовано
Протокол заседания УМС
от 11.11.2014 № 3
Гудилова
Л.Б.
20.11.2014
Согласовано
ФИО
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Филиал в г. Ишиме
Кафедра физико-математических дисциплин и профессионально-технологического образования
Осинцева Н.В.
АВТОМАТИКА
Учебно-методический комплекс. Рабочая программа
для студентов направления подготовки
050100.62 (44.03.01) Педагогическое образование
профиля подготовки Технологическое образование
заочной формы обучения
Тюменский государственный университет
2014
Осинцева Н.В. Автоматика. Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для
студентов направления подготовки 050100.62 (44.03.01) Педагогическое образование профиля
подготовки Технологическое образование заочной формы обучения Тюмень, 2014, 24 стр.
Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВО с учетом
рекомендаций и ПрОП ВО по направлению и профилю подготовки.
Рабочая программа дисциплины (модуля) опубликована на сайте ТюмГУ Автоматика
[электронный ресурс] / Режим доступа: http://www.utmn.ru, раздел «Образовательная
деятельность», свободный.
Рекомендовано
к
изданию
кафедрой
физико-математических
дисциплин
и
профессионально-технологического образования. Утверждено директором филиала ТюмГУ в
г. Ишиме.
ОТВЕТСТВЕННЫЙ РЕДАКТОР: к.п.н., доцент, зав. кафедрой ФМДиПТО Мамонтова Т.С.
Ф.И.О., ученая степень, звание заведующего кафедрой
© Тюменский государственный университет, филиал в г. Ишиме, 2014.
© Осинцева Н.В., 2014.
Ф.И.О. автора
1.
1.1.
Учебно-методический комплекс. Рабочая программа включает следующие разделы:
Пояснительная записка.
Цели и задачи дисциплины (модуля)
Цель дисциплины: формирование у студентов знаний, умений и навыков, необходимых для
профессиональной работы по данной дисциплине в условиях школ.
Задачи дисциплины:
 формирование у студентов системы знаний о конструктивных особенностях и
принципах действия основных устройств автоматики;
 развитие умений грамотно эксплуатировать учебную технику;
 формирование у студентов опыта принятия самостоятельного решения поставленных
перед ними технических задач.
1.2.Место дисциплины в структуре образовательной программы
Дисциплина «Автоматика» в соответствии с Учебным планом направления 050100.62 (44.03.01)
Педагогическое образование профиля подготовки бакалавра Технологическое образование
относится к дисциплинам по выбору вариативной части профессионального цикла дисциплин
восьмого семестра. Для освоения дисциплины обучающиеся используют знания, умения,
сформированные в ходе изучения предмета «Физика», «Химия», «Электротехника»,
«Электроника», «Цифровая техника», «Организация современного производства», «Тепловые
машины» и «Гидравлические машины».
1.3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения данной
образовательной программы.
В результате освоения ОП выпускник должен обладать следующими компетенциями:
владеет культурой мышления, способен к обобщению, анализу, восприятию информации,
постановке цели и выбору путей её достижения (ОК-1);
способен использовать знания о современной естественнонаучной картине мира в
образовательной и профессиональной деятельности, применять методы математической
обработки информации, теоретического и экспериментального исследования (ОК-4);
способен логически верно строить устную и письменную речь (ОК-6);
готов к взаимодействию с коллегами, к работе в коллективе (ОК-7);
1.4. Перечень планируемых результатов обучения по дисциплине (модулю):
В результате изучение дисциплины студент должен:
Знать: основные понятия и принципы автоматики; цели и задачи регулирования;
классификацию автоматических систем по назначению, принципу действия; структурные схемы
САР и основные принципы регулирования; характеристики функциональных; основные законы
регулирования, статические и динамические характеристики САР; типовые динамические звенья
САР; классификацию и принцип действия основных элементов автоматических систем; режимы
работы управляющих вычислительных машин.
Уметь: классифицировать системы автоматического регулирования и управления;
определять статические и динамические характеристики основных элементов автоматических
систем; собирать и налаживать простые автоматические регуляторы, автоматы, применяемые в
школьной практике.
Владеть: навыками работы с электротехническими приборами и нормативно-справочной
литературой; методикой обработки и анализа результатов, полученных при выполнении
лабораторных работ.
Приобрести опыт: проведения физического эксперимента и обработки результатов
экспериментальных исследований.
2. Структура и трудоемкость дисциплины.
Семестр 8 Форма промежуточной аттестации зачет. Общая трудоемкость дисциплины
составляет 2 зачетных единицы, 72 академических часа, из них 14 часов, выделенных на
контактную работу с преподавателем, 58 часов, выделенных на самостоятельную работу.
Таблица 2.
Вид учебной работы
Контактная работа:
Аудиторные занятия (всего)
В том числе:
Лекции
Практические занятия (ПЗ)
Семинары (С)
Лабораторные занятия (ЛЗ)
Иные виды работ:
Самостоятельная работа (всего):
Общая трудоемкость
зач. ед.
час
Вид промежуточной аттестации
(зачет, экзамен)
Всего
часов
14
10
1
2
Семестры
4
5
6
3
7
8
14
10
9
4
6
4
6
58
2
72
зачет
58
2
72
зач
3. Тематический план
Таблица 3.
2
1.1
1.2
1.3
Введение
Общие сведения о
системах
автоматики
Лекции *
3
4
Из них в
интерак
тивной
форме, в
часах
Итого
количес
тво
баллов
7
8
9
10
2
2.5
6
7
2
10
12
2
18
21,5
5
Модуль 1.
0,5
1
САР (системы
автоматического
регулирования)
Всего
Итого
часов
по теме
1,5
6
Самостоятельная
работа*
1
Виды учебной работы и
самостоятельная работа,
в час.
Семинарские
(практические)
занятия*
Лабораторные
занятия*
Тема
недели семестра
№
1
1
0-21
Модуль 2.
2.1 Элементы и
устройства
автоматики
1,5
Всего
3.1.
3.2
4
1,5
4
Модуль 3.
Системы
автоматики.
1
Основы автоматики
в школе.
Всего
Итого (часов,
баллов):
Курсовая работа *
Из них в интеракт.
форме
1
4
6
15
20,5
15
20,5
15
16
10
10
25
58
30
72
0-33
1
1
2
0-46
0-100
2
*- если предусмотрены учебным планом ОП.
4. Виды и формы оценочных средств в период текущего контроля
тест
Итоговый
электронный тест
Информации
онные
системы
и
технологии
электронная
презентация по
реферату
Технические
формы
контроля
реферат
Отчет по
практической
работе
Письменные работы
Отчет по
лабораторной
работе
Собеседование
по зачету
Устный опрос
Посещение
лекций
№
Темы
Итого количество баллов
Таблица 4.
Модуль 1. Период накопления начальных математических сведений
0-4
1.1.
1.2.
1.3.
0-1
0-5
Всего
0-1
0-5
2.1.
0-3
0-3
0-4
0-1
0-5
0-5
0-10
0-1
0-21
Модуль 2. Период математики постоянных величин
Всего
0-10
0-10
0-4
0-4
0-15
0-15
0-1
0-1
0-33
Модуль 3. Период математики переменных величин и современной математики
3.1.
3.2.
0-1
Всего
Итого
0-1
0-5
0-30
0-30
0-15
0-4
0-4
0-8
0-16
0-5
0-5
0-30
0-1
0-1
0-2
0-4
0-46
0-100
5. Содержание дисциплины.
Модуль 1.
Тема 1.1. Введение
Автоматизация – составная часть НТП. Цели и задачи курса в подготовке учителя
образовательной области «Технология». Краткий обзор истории развития автоматики.
Тема 1.2. Общие сведения о системах автоматики
Основные понятия, терминология, принятая в автоматике. Виды систем автоматики:
автоматические и автоматизированные (САР, АСУ, АСУТП, САПР и другие); их общность и
различия; области применения, структурные схемы. Состав систем автоматики: информационная,
логико – вычислительная, исполнительная подсистема.
Тема 1.3. САР (системы автоматического регулирования)
Основные понятия теории регулирования (технологический процесс, объект управления,
виды воздействий и др.) Классификация САР; структурные схемы; области применения;
достоинства и недостатки таких систем.
Типовые звенья, их свойства и передаточные функции. Свойства объектов регулирования
(статические и динамические). Типовые законы регулирования и области их применения (ПИД законы). ПИД – регуляторы. Их достоинства, недостатки, области применения.
Модуль 2.
Тема 2.1. Элементы и устройства автоматики
Общие сведения о функциональных элементах автоматики: классификация, характеристики
элементов и устройств автоматики (статические, динамические, эксплуатационные,
экономические). Электронные элементы автоматики. Информационные элементы и устройства
автоматики (датчики физических величин): виды контролируемых величин, классификация
датчиков, их назначение, устройство, характеристики, области применения, требования,
предъявляемые к ним. Предварительная обработка сигналов датчиков.
Измерительные схемы: мостовая, дифференциальная, компенсационная.
Усилители в системах автоматики. Их назначение, классификация, принцип действия.
Корректирующие элементы. Назначение, принцип действия. Преобразователи непрерывных и
дискретных сигналов:
Переключающие элементы (электромеханические и электронные реле). Классификация,
назначение, основные характеристики реле. Электромеханические реле. Классификация, принцип
действия, конструкция, область приме нения. Электронное реле. Принцип действия, область
применения. Фотореле, реле времени, термореле. Принцип действия. Область применения. АЦП;
ЦАП. Логико – вычислительные элементы и устройства: аналоговые и цифровые. Структура
современных
контроллеров.
Режимы
работы
контроллера
(однопрограммного
и
многопрограммного), применение. Cоединение
контроллера с информационной и
исполнительной подсистемой. Исполнительные элементы и устройства автоматики. Назначение,
структура. Исполнительное звено: электрическое, гидравлическое, пневматическое, манипулятор.
Исполнительный привод: электрический, гидравлический, пневматический. Требования техники
безопасности к исполнительным устройствам.
Модуль 3.
Тема 3.1. Системы автоматики.
Примеры построения автоматизированных систем управления технологическими
процессами. Виды обеспечения этих систем: организационное, информационное, техническое,
программное, оперативный персонал. Применение таких систем в научных исследованиях,
Промышленности и в быту. Станки с программным управлением, гибкие
автоматизированные производства. Комплексная автоматизация производства. Кибернетика и
создание искусственного интеллекта.
Тема 3.2. Основы автоматики в школе.
Изучение элементов и систем автоматики в школьных курсах
базовой области
«Технология»; физики и информатики.
Организация внеклассной работы по автоматике, кружки технического творчества с
элементами автоматики. Конструкции для кружков: автоматы сигнализации и контроля
(фотореле, термореле, реле времени, измерители влажности, температуры, освещенности и др.);
цифровые автоматы для комбинаторных и стратегических игр.
Применение автоматических устройств для оснащения кабинетов технологии, физики,
информатики.
6. Планы семинарских занятий.
Номер раздела
1.2
2.1
Вопросы, выносимые на практические
занятия
Цель работы: исследовать работу
Изучение систем автоматического
систем автоматического
регулирования.
регулирования.
Цель работы: ознакомиться с
Изучение устройства и способов конструкциями электромагнитных и
включения
электромагнитных
и электронных реле, принципом их
электронных реле.
работы, областями применения.
Наименование практической работы
Цель работы: ознакомиться с
Изучение устройств и способов конструкциями датчиков физических
включения датчиков физических величин,
величин.
принципом их работы, областями
применения.
2.1
7. Темы лабораторных работ .
Лабораторных работ не предусмотрено
8. Примерная тематика курсовых работ (если они предусмотрены учебным планом ОП).
Курсовые работы не предусмотрены учебным планом.
9. Учебно-методическое обеспечение и планирование самостоятельной работы студентов.
Таблица5.
№
Модули и темы
Виды СРС
обязательные
Неделя Объем Кол-во
дополнительные семестра часов баллов
Модуль 1.
1.1.
Введение
1.2.
Общие сведения о
системах
автоматики
чтение лекций и
дополнительной
литературы,
подготовка
к
собеседованию
чтение лекций и
дополнительной
литературы,
подготовка
к
собеседованию и
тестированию
написание
реферата
2
6
1.3.
САР (системы
автоматического
регулирования)
чтение лекций и
дополнительной
литературы,
подготовить
отчет
по
практической
работе,
подготовка
к
собеседованию и
тестированию
10
Всего
2.1.
Элементы и
устройства
автоматики
18
чтение лекций и
дополнительной
литературы,
подготовить
отчет
по
практическим
работам,
подготовка
к
собеседованию и
тестированию
написание
реферата
0-21
15
Всего
15
0-33
Модуль 3.
3.1.
Системы
автоматики.
3.2.
Основы автоматики
в школе.
чтение лекций и
дополнительной
литературы,
подготовка
к
собеседованию и
электронному
тестированию
чтение
дополнительной
литературы,
подготовка
к
собеседованию
написание
реферата
15
написание
реферата
10
Всего
Итого
25
58
0-46
0-100
10.Фонд оценочных средств для проведения промежуточной аттестации по итогам освоения
дисциплины (модуля).
10.1 Перечень компетенций с указанием этапов их формирования в процессе освоения
образовательной программы (выдержка из матрицы компетенций):
Циклы, дисциплины (модули) учебного
плана ОП
Индекс компетенции
Общекультурные
Код
компетенции
компетенции
ОК-1
ОК-4
ОК-6
ОК-7
Виды аттестации
ФОС
Текущая (по
УФ-1
8 семестр
Автоматика
+
+
+
+
+
дисциплине)
Промежуточная (по
дисциплине)
ПФ-5
ПФ-4
ПФ-8
ПФ-10
+
+
+
+
+
УФ-12
0К,1 ОК-4, ОК-6, ОК-7
Код
компетенции
10.2 Описание показателей и критериев оценивания компетенций на различных этапах их
формирования, описание шкал оценивания:
Таблица 6.
Карта критериев оценивания компетенций
Критерии в соответствии с уровнем освоения ОП
пороговый
(удовл.)
61-75 баллов
базовый (хор.)
76-90 баллов
повышенный
(отл.)
91-100 баллов
Знает:
- роль Автоматики в
развитии
научнотехнического
прогресса
Знает:
- общие
закономерности
протекания процессов
в
автоматических
системах
и
устройствах.
Знает:
- историю развития
автоматики
и
ее
основные понятия;
-общие
закономерности
протекания процессов
в
цифровых
устройствах.
Умеет:
- ориентироваться в
информационном
потоке, использовать рациональные
способы получения,
преобразования,
систематизации,
хранения
информации.
Умеет:
- корректно
выражать и
аргументированно
обосновывать
имеющиеся знания.
Владеет:
- навыком работы с
информацией в
глобальных
компьютерных
сетях.
Владеет:
- навыками работы
со всевозможными
источниками
информации;
Умеет:
- провести исследование по автоматике,
опираясь на
естественнонаучные
и математические
знания;
- пользоваться
измерительными
приборами
различных систем.
Владеет:
- навыками работы с
электроизмерительн
ыми приборами и
нормативносправочной
литературой;
- методикой
обработки и анализа
результатов,
полученных при
выполнении
лабораторных работ.
Виды занятий
(лекции,
семинарские,
практические,
лабораторные)
лекции,
лабораторные и
практические
занятия
Оценочные
средства
(тесты,
творческие
работы,
проекты и др.)
Собеседования,
тестирование,
отчеты,
комплексные
задачи,
реферат,
экзамен( УФ-1
УФ-12, ПФ4,ПФ-5, ПФ -8,
ИС-4, ПФ-10)
лекции,
лабораторные
занятия
реферат,
отчеты по
лабораторным
работам,
собеседование
(УФ-1, ПФ-5,
ПФ-8, ПФ-10)
лабораторные
занятия
Рефераты,
отчеты по
лабораторным
иработам (ПФ5, ПФ-10)
10.3 Типовые контрольные задания или иные материалы, необходимые для оценки знаний,
умений, навыков и (или) опыта деятельности, характеризующей этапы формирования
компетенций в процессе освоения образовательной программы.
Входной аттестационный тест - ПФ-6
Входящий контроль осуществляется в письменной форме, исходя из понимания, что в
рамках данной дисциплины решаются комплексные задачи, требующие привлечения знаний из
всех предыдущих разделов курса «Электротехника» и «Электроника», а также знаний, ранее
изученных дисциплин естественнонаучного цикла (физика, информатика) и некоторых дисциплин
блока предметной подготовки (гидравлика, теплотехника, основы производства, цифровая
техника).
1. Поясните, смыл понятия «информация».
2. Поясните на графиках понятия электрических сигналов (аналогового и дискретного
вида).
3. Поясните принцип действия закона Ленца – закона об электромагнитной индукции в
электромагнитных системах.
4. Поясните смысл понятия «иерархический принцип управления производством».
5. нарисуйте условно-графическое обозначение полупроводниковых приборов: диода,
биполярного транзистора, тиристора, фотоэлементам (резистора, диода).
6. Перечислите виды приводов и область их применения.
7. Назовите основные составляющие архитектуры компьютера.
Практическая работа - ПФ-8
Практическая работа№1 Изучение систем автоматического регулирования.
- знать состав систем автоматического регулирования;
- знать классификацию систем автоматического регулирования, области их применения,
достоинства и недостатки
- иметь представление о свойствах элементов системы, в частности о свойствах объектов
регулирования, а также о законах регулирования.
Вопросы для самоконтроля:
В чем заключается иерархический принцип управления промышленным предприятием?
Что называют автоматической системой регулирования?
Что входит в состав систем автоматического регулирования?
Как называются сигналы, воздействующие на элементы системы?
Что такое структурная схема системы?
Как классифицируются системы регулирования, их области применения, достоинства и
недостатки?
Какие виды воздействия существуют, и в чем особенности воздействий?
Что называют регулируемым параметром, регулирующим, рассогласованием, заданием?
Практическая работа №2 Изучение устройства и способов включения электромагнитных и
электронных реле.
- ознакомиться с конструкциями электромагнитных и электронных реле, принципом
их работы, областями применения;
- знать классификацию;
- знать требования, предъявляемые к электромагнитным реле
- знать особенности каждого из электронных реле;
- знать требования, предъявляемые к электронным реле.
Вопросы для самоконтроля:
Что такое реле, для чего оно предназначено?
Что входит в состав любой конструкции электромагнитного реле?
Как классифицируют электромагнитные реле?
В чем особенности конструкции и как работает реле переменного тока, герконы,
поляризованное реле, нейтральное реле, их достоинства и недостатки?
В чем особенности электронных реле, их достоинства?
Что называется фото реле?
Что называется реле времени?
В чем общность и отличие фото реле и реле времени?
Для чего нужен диод, включенный параллельно катушке реле в схемах фото реле и реле
времени?
Практическая работа №3 Изучение устройств и способов включения датчиков физических
величин.
ознакомиться
с
конструкциями
датчиков
физических
величин,
принципом их работы, областями применения;
- знать классификацию физических величин и датчиков;
- знать требования, предъявляемые к датчикам;
- знать таблицу классификации полупроводниковых элементов, области применения и
назначения этих элементов.
- знать классификацию исполнительных устройств и их назначение.
Вопросы для самоконтроля:
Что называется датчиком физических величин и чем он отличается от измерительного
прибора?
Какие существуют физические величины и как они объединяются?
Назовите классификацию датчиков в зависимости от физической величины?
Что такое параметрические и генераторные датчики?
Назовите особенности и области применения механических, электромеханических,
тепловых, оптических, электронно-изоляционных датчиков?
Что называют элементом автоматики, каковы его характеристики?
Какие электронные элементы участвуют в системах автоматики?
Виды и особенности измерительных схем автоматики.
Каковы требования, предъявляемые датчикам физических величин?
Что называется исполнительным устройством, из каких частей оно состоит?
ПФ-4. Вопросы итоговой проверочной работы в форме теста:
ТЕМА 1 ОПРЕДЕЛЕНИЯ КУРСА "АВТОМАТИКА"
Тест 1-1 уровня (классификация)
Задание: Подставить названия терминов под определения этих терминов
А) Автоматизация гибкая; Б) Автоматизация комплексная;
В) Автоматизация жесткая
1) Автоматизация производства, при которой автоматизируются все основные производственные
(в том числе и транспортные) функции предприятия, хозяйства, службы. При такой автоматизации
цех, участок, завод
и т.д. функционируют в единой взаимосвязи; функции человека
ограничиваются в основном контролем и управлением работой комплекса.
2) Автоматизация, для которой характерен небольшой объем обрабатываемой информации.
Программирование здесь применяется только в узких границах, т. к. автоматизируется
производство определенных видов изделий или отдельных операций.
3) Автоматизация, для которой
характерен большой объем обрабатываемой информации и
быстрая смена программы. Переход на такую автоматизацию требует внедрения автоматизации
не только в производственный процесс, но и в сферы руководства и планирования.
Тест 2 – 1 уровня (классификация)
Задание: Подставить названия терминов под определения этих терминов.
1) Телеавтоматика , 2) Автоматика , 3) Автомат , 4) Робот промышленный.
А)
Отрасль науки и техники, занимающаяся теорией и построением систем управления,
работающих без участия человека .
Б) Совокупность механизмов, устройств и систем, действующих автоматически. Автоматическая
машина, предназначенная для выполнения двигательных функций, заменяющих аналогичные
действия человека при перемещении предметов производства или технологической оснастки. В
состав ее входят манипулятор с приводом, перепрограммируемое устройство управления и
рабочий орган, выполняющий технологическую операцию.
В) Устройство, которое без непосредственного участия человека выполняет процессы приема,
преобразования, использования или передачи энергии, материалов и информации в соответствии с
заданной программой .
Г) Отрасль науки и техники, охватывающая теорию и построение средств автоматической
передачи на расстояние команд управления и информации о состоянии объектов.
Тест 3-2 уровня (конструктивный)
Задание: Перечислить состав контроля автоматического.
Тест 4 – 2 уровня (подстановка)
Задание: подставить под определения их названия.
1. ….
– измерение и передача на специальные приборы значений физических величин,
характеризующих состояние объекта, процесса (технологический процесс), работу машин или
устройства…
2. ….
– оповещение обслуживающего персонала о предельных или аварийных
значениях каких-либо параметров, о месте и характере нарушений состояния объекта, процесса
(технологического процесса), работы машин или устройств. В качестве сигнальных устройств
применяют лампы, звонки, сирены и специальные мнемонические указатели.
3. ….
– получение информации о состоянии объекта, процесса ( технологического
процесса), работе машин или устройств, о качестве и количестве выпускаемой продукции,
хранение и выдача информации обслуживающему персоналу.
4. ….
– технические средства, которые при возникновении ненормальных и аварийных
режимов либо прекращают течение процесса, либо автоматически устраняют неполадки. А также
включают в себя автоблокировку, которая предотвращает возможные повреждения и аварии.
Тест 5 – 2 уровня (подстановка)
Задание: подставить под определения их названия.
1. ….
– комплекс технических средств и методов управления объектами с
минимальным участием обслуживающего персонала; пуск и остановка основного оборудования,
включение и отключение вспомогательных устройств; обеспечение безаварийной работы; задание
требуемых значений параметров в соответствии с оптимальным ходом технологического
процесса;
2. ….
– методы и технические средства управления установками и объектами на
расстоянии. Команды на управление подаются обслуживающим персоналом по электрическим
соединительным проводам при помощи кнопок, ключей и другой командной аппаратуры.
Тест 6 –2 (подстановка)
Задание: напишите определения следующих терминов:
1. Процесс технологический.
2. Цикл технологический.
3. Показатели технико-экономические.
Тест 7 – 2 уровня (конструктивный)
Задание: назовите, в чем заключается целенаправленное воздействие на технологический процесс
для выполнения требований, предъявляемых этому процессу?
Тест 8 – 2 уровня (подстановка)
Задание: подставить названия терминов под их определения.
1. …. – комплекс математических и технических средств, предназначенных для автоматизации
процессов проектирования с участием человека. Состоит из математического обеспечения и
технического оснащения.
2.….
– система управления, обеспечивающая нормальный режим функционирования
технологического оборудования (как основного, так и вспомогательного) и оптимальное
выполнение всех операций и процессов технологического цикла от загрузки исходного сырья и
подачи заготовок до снятия и упаковки готовых изделий с контролем на каждой операции или на
каждом этапе обработки. Центральное звено системы – микропроцессор или микро ЭВМ,
работающие в реальном масштабе времени. Эта система предполагает участие человека в
процессе управления.
Основными причинами необходимости участия человека в процессе управления являются
недостаточная гибкость (сложность стыковки ЭВМ с регуляторами) и надежность системы (в
случае сбоя ЭВМ).
3. ….
– комплекс устройств, предназначенных для автоматического изменения
одного или нескольких параметров объекта управления с целью поддержания желаемого режима
его работы. Для управления сложными объектами разрабатываются сложные системы управления
различной структуры.
ТЕМА2 СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ
Тест1-2уровня (подстановка)
Задание: назовите пять основных действий, выполняемых системой автоматического
регулирования.
1….; 2….; 3….; 4….; 5…..
Тест2-2уровня (конструктивный)
Задание: назовите основные элементы САР
Тест3-2уровня (подстановка)
Задание: дайте определения следующим понятиям: объект управления; датчик; ячейка сравнения;
регулятор; исполнительное устройство.
Тест4-2уровня (подстановка)
Задание: подписать названия сигналов в схеме САР
7
яс
3
р4
иу
5
оу
6
1
W- поток энергии, массы
д
2
Тест5-2уровня (подстановка)
Задание: дайте определения следующим понятиям:1.возмущающее воздействие; 2.задание;
3.регулируемый параметр; 4.регулирующий параметр; 5.рассогласование.
Тест 6-2 уровня (классификация)
Задание: Укажите, какие САР относятся к перечисленным способам классификации САР
1.По способу задания,2.по способу регулирования,3.по характеру сигналов регулирующего
воздействия и сигналов задания.
а) непрерывная, б) следящая, в) по отклонению, г) дискретная, д) программная, е)
комбинированная, ж) стабилизирующая, з) по возмущению.
Тест 7-2 уровня (подстановки)
Задание: Укажите названия САР, относящиеся к перечисленным определениям САР.
1. … - замкнутая система, в которой регулирующий параметр объекта изменяется в зависимости
от отклонения регулируемого параметра от заданного значения.
2. … - система, в которой основные возмущения компенсируются регулирующим воздействием
на входе объекта, а затем регулирующий
параметр изменяется в зависимости от
рассогласования, возникшего под действием неучтенных возмущений.
3. … - разомкнутая система, в которой управляющим воздействием компенсируются все
возмущения, действующие на объект, и его регулируемый параметр не отклоняется.
4. … - в этой системе регулирующее воздействие может изменятся непрерывно. Исполнительное
звено системы постоянно находится в рабочем режиме.
5. … - в такой системе регулирующее воздействие может изменятся скачками; либо в
определенные моменты времени (дискретность по времени), либо только на определенную
величину (дискретность по величине).
6. … - заданное значение регулируемого параметра является постоянной величиной.
7. … - заданное значение регулируемого параметра изменяется по определенному, заранее
заданному закону.
8. … - заданное значение регулируемого параметра произвольное
Тест 8-2 уровня (классификация)
Задание: Укажите, к каким системам относятся следующие достоинства и недостатки.
1. САР по отклонению, 2. САР комбинированная, 3. САР по возмущению.
А)…..Достоинство- обеспечивает большую точность регулирования и по возмущению и по
отклонению. Недостаток-система наиболее сложная.
Б)…..Недостаток этой системы - нет контроля за рассогласованием и поэтому оно может
бесконтрольно увеличиваться под воздействием неучтенных возмущений.
Достоинство –такое регулирование позволяет устранить возмущающее воздействие на входе
объекта до возникновения рассогласования.
В)…..Недостаток - регулирующее воздействие- реакция на рассогласование, возникает она после
его появления.
Достоинство - не требуется информация об источнике, характеристике и величине возмущений.
Благодаря этому свойству (обратной связи) можно управлять любыми реальными объектами при
неизвестных возмущениях.
ТЕМА 3 ТИПОВЫЕ ЗВЕНЬЯ И ИХ СВОЙСТВА
Тест 1- 2 уровня (подстановка)
Задание: Назовите вид характеристики типового звена.
1… - зависимость выходного параметра звена от времени, начиная с момента подачи стандартного
воздействия.
2… - зависимость установившегося значения выходного параметра от входного.
Тест 2-1 уровня (классификация)
Задание: Назовите вид воздействия.
Воздействие, которое используют для выявления динамических характеристик типовых звеньев
автоматической системы. Оно является входным сигналом и бывает двух видов: скачкообразным и
импульсным.
А) воздействие управляющее.
Б) воздействие стандартное.
В) воздействие возмущающее.
Тест3-1уровня (классификация)
Задание: дайте названия графиков.
1.
2.
y
3.
x
y
x
4.
t
5.
x
y
t
t
t
а- динамическая характеристика колебательного звена,
б- статическая характеристика,
в- входное скачкообразное воздействие,
г- динамическая характеристика инерционного звена,
д- входное импульсное воздействие.
Тест4-1уровня (классификация)
Задание: дайте полные характеристики переходным процессам.
Стандартное входное воздействие
x
t
а y
б
t
y
t
в y
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
интегрирующее звено,
инерционное звено,
колебательное звено,
безинерционное звено,
нейтральное звено,
транспортного запаздывания звено,
неустойчивое звено,
устойчивое с самовыравниванием,
астатическое звено.
t
y
г
t
д y
t
е y
t
Текущий тестовый контроль
Для контроля уровня усвоения учебного материала студентами программой предусмотрен
диагностируемый инструментарий в виде тестовых контрольных заданий, включенных в сборник
тестов по автоматике. Тематически тесты в сборнике разбиты на двенадцать разделов, изучаемых
по данному предмету. Контроль знаний проверяется по эталонным ответам, входящим в этот же
сборник.
На каждом лабораторно-практическом занятии предусмотрено проведение небольшого
письменного опроса из 5 тестовых заданий по пройденной теме, 2 балла за выполнение которых
включается в число баллов, начисляемых за отчеты по лабораторно-практическим работам. В
конце всего курса проводится итоговый контроль по уже ранее пройденным тем же самым тестам.
Для этого разработаны примерные 10 вариантов-заданий из сборника, включающие в себя 10
тестов в каждом варианте, охватывающих все разделы курса «Автоматика».
Рекомендации студенту:
При разработке сборника тестовых заданий была использована методика, предложенная
В.П.Беспалько, из которой следует, что оценка обученности студентов возможна на
репродуктивном, для которых можно выделить тесты двух уровней:
1уровень – тесты на опознание, различение и классификацию изученных объектов. В них от
обучаемых требуется узнать ранее изученную информацию при повторном её восприятии
(действие с подсказкой) или совершить действие, по заданному алгоритму, доступному для
обучаемого в ходе выполнения работы;
2уровень – тесты, выявляющие умения обучаемых воспроизводить информацию без
подсказки, по памяти и уметь использовать её для решения "типовых" задач, т.е. задач которые
можно решить путём буквального, не преобразованного использования усвоенных знаний и
методов деятельности. Различают тесты: подстановки, конструктивный, "типовая задача";
Пример 1: Задание (1 уровня – классификация): укажите, к какому из тепловых датчиков
принадлежат датчики на рисунке.
А) терморезистивный
Б) термомеханический
А
В
t2
t2
В) термоэлектрический
t
Пример 2: Задание (1 уровня – различение): являются ли перечисленные характеристики
коэффициентом передачи?
1. коэффициент передачи статический,
2. чувствительность,
3. коэффициент усиления,
4. погрешность
Пример 3: Задание (2 уровня – подстановки): подставить под определения их названия.
1. ….
– комплекс технических средств и методов управления объектами с
минимальным участием обслуживающего персонала; пуск и остановка основного оборудования,
включение и отключение вспомогательных устройств; обеспечение безаварийной работы; задание
требуемых значений параметров в соответствии с оптимальным ходом технологического
процесса;
2. ….
– методы и технические средства управления установками и объектами на
расстоянии. Команды на управление подаются обслуживающим персоналом по электрическим
соединительным проводам при помощи кнопок, ключей и другой командной аппаратуры.
Критерии оценки для итогового теста:
В тесте 10 вопросов.
- Максимальный балл – 12 – соответствует выполнению 91% и более тестовых заданий (ТЗ).
- 8 баллов соответствует выполнению 76-91% ТЗ.
- 6 баллов соответствует выполнению 61-75% ТЗ.
ПФ-10. Примерная тематика рефератов:
1. Автоматизация современных промышленных комплексов по деревообработке и
металлообработке или швейному производству и в кулинарном производстве.
2. Современные виды датчиков,
применяемых в станках и оборудовании по
деревообработке и металлообработке или швейному производству и в кулинарном производстве.
3. Современные виды исполнительных устройств, применяемых в станках и оборудовании
по деревообработке и металлообработке или
швейному производству и в кулинарном
производстве.
4. Классификация и технические характеристики современных электромеханических реле
(справочные данные).
5. Особенности конструкций и принцип действия электронных реле в условиях
автоматизации технологических процессов.
6. Особенности применения современных управляющих вычислительных машин в
различных отраслях народного хозяйства.
7. Из истории зарождения автоматики.
8. Конструкции и принцип работы современных станков и оборудования
по
деревообработке и металлообработке или швейному производству и в кулинарном производстве.
9. Роботизация промышленных производств.
10. Кибернетика и создание искусственного интеллекта.
11. Краткий обзор истории развития автоматики.
12. Станки с программным управлением, гибкие автоматизированные производства.
13. Комплексная автоматизация производства.
14. Организация внеклассной работы по автоматике, кружки технического творчества с
элементами автоматики.
15. Конструкции для кружков: автоматы сигнализации и контроля (фотореле, термореле,
реле времени, измерители влажности, температуры, освещенности и др.); цифровые автоматы для
комбинаторных и стратегических игр.
16. Применение автоматических устройств для оснащения кабинетов технологии, физики,
информатики.
УФ- 12. Вопросы к зачету:
1. Краткий обзор истории развития автоматики.
2. Основные понятия, терминология, принятая в автоматике.
3. Виды систем автоматики: автоматические и автоматизированные (САР, АСУ, АСУТП,
САПР и другие); их общность и различия; области применения, структурные схемы.
4. Состав систем автоматики: информационная, логико – вычислительная, исполнительная
подсистема.
5. Примеры построения автоматизированных систем управления технологическими
процессами. Иерархический принцип управления предприятием.
6. Основные понятия теории регулирования (технологический процесс, объект управления,
виды воздействий и др.).
7. Классификация САР; структурные схемы; области применения; достоинства и
недостатки таких систем.
8. Свойства объектов регулирования (статические).
9. Свойства объектов регулирования (динамические).
10. Типовые законы регулирования и области их применения (П, ПД - законы).
11. Типовые законы регулирования и области их применения (И, ПИ, ПИД - законы).
12. ПИД – регуляторы. Их достоинства, недостатки, области применения.
13. Общие сведения о функциональных элементах автоматики: классификация,
характеристики
элементов
и
устройств
автоматики
(статические,
динамические,
эксплуатационные, экономические).
14. Электронные элементы автоматики.
15. Информационные элементы и устройства автоматики - виды контролируемых величин.
16. Информационные элементы и устройства автоматики - классификация датчиков, их
назначение, устройство, характеристики, области применения, требования, предъявляемые к ним
(механические, электромеханические).
17. Информационные элементы и устройства автоматики - классификация датчиков, их
назначение, устройство, характеристики, области применения, требования, предъявляемые к ним
(тепловые, оптические, электронно-ионизационные, электрохимические).
18. Измерительные схемы (мостовая).
19. Измерительные схемы (дифференциальная).
20. Измерительные схемы (компенсационная).
21. Переключающие элементы (электромеханические и электронные реле). Классификация,
назначение, основные характеристики реле.
22. Переключающие элементы - Электромеханические реле. Классификация, принцип
действия, конструкция, область приме нения (реле нейтральное, поляризованное).
23. Переключающие элементы - Электромеханические реле. Классификация, принцип
действия, конструкция, область приме нения (реле переменного тока).
24. Переключающие элементы - Электронное реле. Принцип действия, область применения.
25. Фотореле, реле времени, термореле. Принцип действия. Область применения.
26. Логико – вычислительные элементы и устройства: аналоговые и цифровые. Структура
современных контроллеров. Режимы работы контроллера (однопрограммный), применение.
27. Логико – вычислительные элементы и устройства: аналоговые и цифровые. Структура
современных контроллеров. Режимы работы контроллера (многопрограммный), применение.
28. Исполнительные элементы и устройства автоматики. Назначение, структура.
29. Исполнительное звено: электрическое, гидравлическое,
пневматическое,
манипулятор.
30. Исполнительный привод: электрический, гидравлический,
пневматический.
Требования техники безопасности к исполнительным устройствам.
31. Виды обеспечения автоматизированных систем управления технологическими
процессами: организационное, информационное, техническое.
32. Виды обеспечения автоматизированных систем управления технологическими
процессами: программное, оперативный персонал.
33. Условия изучения элементов и устройств автоматики в школе.
34. Изучение автоматики на занятиях технического творчества.
10.4 Методические материалы, определяющие процедуры оценивания знаний, умений,
навыков и (или) опыта деятельности характеризующих этапы формирования компетенций.
Выделенные виды работ обязательны для выполнения в полном объеме. До зачета
допускаются студенты, набравшие не менее 35 баллов в семестре.
В ходе сдачи зачета студент получает максимальное количество баллов – 30.
Перевод баллов за всю деятельность по курсу в отметку
Балл
< 61
61 - 100
Отметка
Не зачтено
Зачтено
Студенты, не допущенные к сдаче зачета, сдают текущие формы контроля в соответствии с
установленным графиком и набирают пороговое значение баллов. Студентам, не набравшим в
семестре необходимого количества баллов по уважительной причине (болезнь, участие в
соревнованиях, стажировка и др.), устанавливаются индивидуальные сроки сдачи зачета.
11. Образовательные технологии.
В качестве образовательных технологий применяются традиционные: лекционные и
лабораторные и практические формы занятий (аудиторные занятия).
12 Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины (модуля).
12.1 Основная литература:
Основная:
1. Осинцева, Н.В. Автоматизация производства [Текст] : метод. матер. в помощь студентам : учебнометод. пособие / Н. В. Осинцева. - Ишим : Изд-во ИГПИ им. П.П. Ершова, 2011. - 80 с.
2. Электрические машины [Текст] : учебник для бакалавров / под ред. И.П. Копылова. - 2-е изд.,
перераб. и доп. - М. : Юрайт, 2012. - 675 с.
3. Новожилов, О.П. Электротехника и электроника [Текст] : учебник для бакалавров / О. П.
Новожилов. - 2-е изд., испр. и доп. - М. : Юрайт, 2013. - 653 с.
2 экз.
10 экз.
20 экз.
12.2 Дополнительная литература:
Дополнительная:
1. Франц, В.Я. Оборудование швейного производства [Текст] : учебник для сред.проф.образования /
В. Я. Франц. - 2-е изд., стер. - М. : Академия, 2005. - 448 с.
2. Мышляева, И.М. Цифровая схемотехника [Текст] : учебник для сред.проф.образования / И. М.
Мышляева. - М. : Академия, 2005. - 400 с.
10 экз.
2 экз.
12.3 Интернет-ресурсы:
№
Наименование
электроннобиблиотечной системы
(ЭБС)
Принадлежн
ость
Адрес сайта
Наименование
организациивладельца, реквизиты
договора на
использование
подписка ТюмГУ
1.
Электронно-библиотечная
система «Университетская
библиотека онлайн»
сторонняя
http://biblioclub.r
u
2.
Электронно-библиотечная
система Elibrary
сторонняя
http://elibrary.ru
ООО "РУНЭБ".
Договор № SV-2503/2014-1 на период с 05
марта 2014 года до 05
марта 2015 года.
3.
Универсальная справочно- сторонняя
информационная
полнотекстовая база
данных “EastView” ООО
«ИВИС»
http://dlib.eastvie
w.com/
ООО "ИВИС".
Договор № 64 - П от 03
апреля 2014 г. на период
с 04 апреля 2014 года до
03 апреля 2015 года.
http://diss.rsl.ru/?l подписка ТюмГУ (1
ang=ru
рабочее место, подписка
в 2015 г.)
4.
Электронная библиотека:
Библиотека диссертаций
сторонняя
5.
Межвузовская
электронная библиотека
(МЭБ)
корпоративн
ая
http://icdlib.nspu.
ru/
6.
Автоматизированная
библиотечная
информационная система
МАРК-SOL 1.10 (MARC
21)(Электронный каталог)
библиографическая база
сторонняя
локальная сеть
Совместный проект с
ФГБОУ ВПО
«Новосибирский
государственный
педагогический
университет»
Научнопроизводственное
объединение
«ИНФОРМ-СИСТЕМА».
Гос.контракт № 07034 от
20.09.2007 г., бессрочно
данных
13. Перечень информационных технологий, используемых при осуществлении
образовательного процесса по дисциплине (модулю), включая перечень программного
обеспечения и информационных справочных систем (при необходимости).
Пакет программ Microsoft Office, Microsoft Excel, Word, оболочка Конструктор AST - тест
и т.п.
14. Технические средства и материально-техническое обеспечение дисциплины (модуля).
Учебные стенды для лабораторных работ- 12 шт.:
- 5 стендов для изучения датчиков технологических дисциплин – ДТП1-Н-Р,
- набор электронных элементов автоматики,
- наглядно-демонстрационный стенд для изучения электронных реле,
- 2 стенда для изучения электромагнитных реле,
- 3 стенда для изучения систем автоматического регулирования промышленных установок.
Плакаты:
- Датчики физических величин – 5 шт.
- Электронные реле – 3 шт.
- Электромагнитные реле – 1шт.
- Системы автоматического регулирования – 1 шт.
- ПИД-законы регулирования – 1шт.
- Свойства объектов регулирования – 1 шт.
- Техническое обеспечение АСУТП – 1 шт.
- Гибкие автоматизированные производства – 1шт.
- Станки с ЧПУ – 2 шт.
Справочники по элементам автоматизированного управления – 2 шт. (в кабинете).
Раздаточный материал – примерные схемы конструкций автоматов сигнализации и контроля
(фотореле, термореле, реле времени, измерители влажности, температуры, освещенности и др.);
цифровых автоматов для комбинаторных и стратегических игр.
15. Методические указания для обучающихся по освоению дисциплины (модуля).
Студенту следует помнить, что дисциплина «Автоматика» предусматривает обязательное
посещение студентом лекций и лабораторных занятий, а также выполнение самостоятельных
аудиторных и внеаудиторных работ. Самостоятельная работа студентов заключается в изучении
ряда теоретических вопросов, в выполнении домашних заданий с целью подготовки к
лабораторным и практическим занятиям, выполнение рефератов. Контроль над самостоятельной
работой студентов и проверка их знаний проводится в виде индивидуальной беседы во время
выполнения тестов, отчетов по практическим работам, защите тем рефератов и зачета.
Дополнения и изменения к рабочей программе на 201 / 201 учебный год
В рабочую программу вносятся следующие изменения:
Рабочая программа пересмотрена и одобрена на заседании кафедры « » 2015г.
Заведующий кафедрой/Т.С. Мамонтова/
Подпись
Ф.И.О.