Автоматизація періодичних процесів

Спеціальність: Автоматизація та комп'ютерно-інтегровані технології
Код дисципліни: 6.174.01.E.050
Кількість кредитів: 7.00
Кафедра: Автоматизація та комп'ютерно-інтегровані технології
Лектор: доцент, к.т.н. Васильківський Ігор Степанович
Семестр: 6 семестр
Форма навчання: денна
Мета вивчення дисципліни: Викладання дисципліни має на меті дати студентам теоретичні та практичні знання у галузі автоматизації періодичних технологічних процесів, особливості їх автоматизації, принципи і методи побудови систем регулювання і керування на основі сучасних технічних засобів автоматизації, основи оптимізації режимів періодичних процесів.
Завдання: Вивчення навчальної дисципліни передбачає формування у здобувачів освіти компетентностей: загальних: - ІНТ здатність розв’язувати складні спеціалізовані задачі та практичні проблеми, що характеризуються комплексністю та невизначеністю умов, під час професійної діяльності у галузі автоматизації або у процесі навчання, що передбачає застосування теорій та методів галузі; ЗК1 здатність застосовувати знання у практичних ситуаціях; фахових: - ФК6 здатність використовувати для вирішення професійних завдань новітні технології у галузі автоматизації та комп’ютерно- інтегрованих технологій, зокрема, проектування багаторівневих систем керування, збору даних та їх архівування для формування бази даних параметрів процесу та їх візуалізації за допомогою засобів людино-машинного інтерфейсу. - ФК9 здатність вільно користуватися сучасними комп’ютерними та інформаційними технологіями для вирішення професійних завдань, програмувати та використовувати прикладні та спеціалізовані комп’ютерно-інтегровані середовища для вирішення задач автоматизації; - ФКС1.1. здатність застосовувати знання про принципи функціонування основного технологічного обладнання промислових виробництв та процеси, що відбуваються в технологічних апаратах для аналізу об’єкту керування; - ФКС1.2. здатність синтезувати системи керування технологічними об’єктами та процесами на основі результатів дослідження властивостей об’єктів, із врахуванням характеристик сучасних технічних засобів автоматизації; - ФКС1.4. здатність розробляти системи автоматизації технологічних процесів, вбудовані системи автоматики на базі мікроконтролерів та промислових мікропроцесорних контролерів, мережевих технологій та комп'ютерно-інтегрованих комплексів із врахуванням принципів кібербезпеки таких систем та застосовуючи автоматизовані системи проектування.
Результати навчання: - знати особливості автоматизації періодичних процесів; - знати призначення, принципи побудови і функціонування систем автоматизації періодичних технологічних процесів; - знати властивості періодичних процесів як об'єктів автоматичного керування, - знати основні правила і методи побудови функціональних схем автоматизації типових періодичних процесів (в тому числі і потенційно небезпечних), сигналізації та захисту, автоматизацію процесів пуску і зупинки технологічних процесів, основні положення оптимізації режимів періодичних процесів. - вміти аналізувати властивості періодичних процесів як об'єктів керування, - вміти формулювати вимоги до автоматизації періодичних процесів, - вміти синтезувати функціональні схеми автоматизації (в тому числі з оптимальним керуванням), - вміти розробляти основні алгоритми керування потенційно небезпечними періодичними процесами та створювати системи автоматичного захисту.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: - пререквізити: теорія автоматичного керування та основи системного аналізу; основи робототехніки; технологічні вимірювання та прилади; сенсори роботизованих систем; мікроконтролери та виконавчі пристрої роботехнічних систем; - кореквізити теорія нелінійних і цифрових систем керування; ідентифікація об'єктів автоматизації; роботизовані комплекси промислових виробництв; мікропроцесорні програмні засоби автоматизації; проектування систем автоматизації.
Короткий зміст навчальної програми: Особливості періодичних процесів як об’єктів автоматизації. Характеристики об’єктів періодичної дії Особливості побудови систем управління об’єктами періодичної дії. Структура автоматизованої системи керування об’єктами періодичної дії Системи керування із заданою послідовністю операцій за часом. Побудова циклограм. Логічні системи керування. Синтез логічних систем керування. Основні поняття алгебри логіки. Перетворення логічних виразів. Синтез логічних систем керування. Реалізація систем керування на логічних елементах. Автоматизація типових періодичних процесів (розділення рідких неоднорідних сумішей; процесів пуску, зупинки та аварійного захисту технологічних процесів; процесів зважування та дозування; періодичних процесів приготування багатокомпонентних сумішей, реакторів періодичної дії). Оптимальне керування об’єктами періодичної дії (вибір критерію оптимального керування; вибір тривалості циклу роботи об'єкта періодичної дії). Оптимальне керування технологічним комплексом об’єктів періодичної дії. Оптимальне керування процесом кристалізації цукру у вакуум-апараті періодичної дії (постановка задачі; мінімізація тривалості процесу; максимізація виходу готового продукту; реалізація системи оптимального керування). Оптимальне керування процесом вирощування хлібопекарських дріжджів у апараті періодичної дії (постановка задачі; мінімізація тривалості процесу; максимізація виходу готового продукту; реалізація системи оптимального керування).
Опис: Особливості періодичних процесів як об’єктів автоматизації. Характеристики об’єктів періодичної дії Особливості побудови систем управління об’єктами періодичної дії. Структура автоматизованої системи керування об’єктами періодичної дії Системи керування із заданою послідовністю операцій за часом. Побудова циклограм. Логічні системи керування. Синтез логічних систем керування. Основні поняття алгебри логіки. Перетворення логічних виразів. Синтез логічних систем керування. Реалізація систем керування на логічних елементах. Автоматизація типових періодичних процесів (розділення рідких неоднорідних сумішей; процесів пуску, зупинки та аварійного захисту технологічних процесів; процесів зважування та дозування; періодичних процесів приготування багатокомпонентних сумішей, реакторів періодичної дії). Оптимальне керування об’єктами періодичної дії (вибір критерію оптимального керування; вибір тривалості циклу роботи об'єкта періодичної дії). Оптимальне керування технологічним комплексом об’єктів періодичної дії. Оптимальне керування процесом кристалізації цукру у вакуум-апараті періодичної дії (постановка задачі; мінімізація тривалості процесу; максимізація виходу готового продукту; реалізація системи оптимального керування). Оптимальне керування процесом вирощування хлібопекарських дріжджів у апараті періодичної дії (постановка задачі; мінімізація тривалості процесу; максимізація виходу готового продукту; реалізація системи оптимального керування).
Методи та критерії оцінювання: - Поточний контроль (30%): письмові звіти з лабораторних робіт, усне опитування; - Підсумковий контроль (70%, контрольний захід, екзамен); письмово-усна форма (70 %).
Критерії оцінювання результатів навчання: Поточний контроль – 30 балів. Усна компонента -20 балів. Тести у ВНС – 50 балів. Всього - 100 балів.
Порядок та критерії виставляння балів та оцінок: 100–88 балів – («відмінно») виставляється за високий рівень знань (допускаються деякі неточності) навчального матеріалу компонента, що міститься в основних і додаткових рекомендованих літературних джерелах, вміння аналізувати явища, які вивчаються, у їхньому взаємозв’язку і роз витку, чітко, лаконічно, логічно, послідовно відповідати на поставлені запитання, вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 87–71 бал – («добре») виставляється за загалом правильне розуміння навчального матеріалу компонента, включаючи розрахунки , аргументовані відповіді на поставлені запитання, які, однак, містять певні (неістотні) недоліки, за вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 70 – 50 балів – («задовільно») виставляється за слабкі знання навчального матеріалу компонента, неточні або мало аргументовані відповіді, з порушенням послідовності викладення, за слабке застосування теоретичних положень під час розв’язання практичних задач; 49–26 балів – («не атестований» з можливістю повторного складання семестрового контролю) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння застосувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 25–00 балів – («незадовільно» з обов’язковим повторним вивченням) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння орієнтуватися під час розв’язання практичних задач, незнання основних фундаментальних положень.
Рекомендована література: 1. Трегуб В.Г. Автоматизація об’єктів періодичної дії: підручник. – К.: Видавництво Ліра-К, 2017. - 136 с. 2. Семенцов Г.Н., Когуч Я.Р., Когутяк М.І., Дранчук М.М., Борнії В.С., Шавранськнй М.В. Автоматизація періодичних технологічних процесів : Навчальпий посібник. - Івано-Франківськ: ІФНТУНГ, 2010. – 175 с. 3. Стенцель Й.І., Поркуян О.В. Автоматизація технологічних процесів хімічних виробництв. Підручник. - Луганськ.: Вид-во Східноукр. нац. ун-ту, 2010. - 302 с. 4. Лукінюк М.В. Автоматизація типових технологічних процесів: технологічні об’єкти керування та схеми автоматизації: навч. посіб. для студ. вищ. навч. закл., які навчаються за напрямом "Автоматизація і комп’ютерно-інтегровані технології". – К.: НТУУ "КПІ", 2008. – 236 с. 5. Ельперін І.В., Пупена О.М., Сідлецький В.М., Швед С.М. Автоматизація виробничих процесів: Підручник. — К. Видавництво Ліра-К, 2015 — 300 с. 6. Проць Я.І., Савків В.Б., Шкодзінський О.К., Ляшук О.Л. Автоматизація виробничих процесів. Навчальний посібник для технічних спеціальностей вищих навчальних закладів. - Тернопіль: ТНТУ ім. І.Пулюя, 2011. – 344 с. 7. Ладанюк А.П., Трегуб В.Г., Ельперін І.В. Автоматизація технологічних процесів і виробництв харчової промисловості. - К.: Аграрна освіта, 2001. - 224 с.
Уніфікований додаток: Національний університет «Львівська політехніка» забезпечує реалізацію права осіб з інвалідністю на здобуття вищої освіти. Інклюзивні освітні послуги надає Служба доступності до можливостей навчання «Без обмежень», метою діяльності якої є забезпечення постійного індивідуального супроводу навчального процесу студентів з інвалідністю та хронічними захворюваннями. Важливим інструментом імплементації інклюзивної освітньої політики в Університеті є Програма підвищення кваліфікації науково-педагогічних працівників та навчально-допоміжного персоналу у сфері соціальної інклюзії та інклюзивної освіти. Звертатися за адресою: вул. Карпінського, 2/4, І-й н.к., кімн. 112 E-mail: nolimits@lpnu.ua Websites: https://lpnu.ua/nolimits https://lpnu.ua/integration
Академічна доброчесність: Політика щодо академічної доброчесності учасників освітнього процесу формується на основі дотримання принципів академічної доброчесності з урахуванням норм «Положення про академічну доброчесність у Національному університеті «Львівська політехніка» (затверджене вченою радою університету від 20.06.2017 р., протокол № 35).

Автоматизація періодичних процесів (курсовий проєкт)

Спеціальність: Автоматизація та комп'ютерно-інтегровані технології
Код дисципліни: 6.174.01.E.053
Кількість кредитів: 3.00
Кафедра: Автоматизація та комп'ютерно-інтегровані технології
Лектор: доцент, к.т.н. Васильківський Ігор Степанович
Семестр: 6 семестр
Форма навчання: денна
Мета вивчення дисципліни: Метою вивчення дисципліни "Автоматизація періодичних процесів" є підготувати студентів до самостійного вирішення теоретичних і практичних задач у галузі автоматизації періодичних технологічних процесів, особливості їх автоматизації, принципи і методи побудови систем регулювання і керування на основі сучасних технічних засобів автоматизації, основи оптимізації режимів періодичних процесів, використання робототехнологічних комплексів.
Завдання: Вивчення навчальної дисципліни передбачає формування та розвиток у студентів загальних компетентностей: загальних: ІНТ. Здатність розв’язувати складні спеціалізовані задачі та практичні проблеми, що характеризуються комплексністю та невизначеністю умов, під час професійної діяльності у галузі автоматизації або у процесі навчання, що передбачає застосування теорій та методів галузі. КЗ 1. Здатність застосовувати знання у практичних ситуаціях. КЗ 5. Здатність до пошуку, опрацювання та аналізу інформації з різних джерел. КЗ 6. Навички здійснення безпечної діяльності. КЗ 7. Прагнення до збереження навколишнього середовища. КЗ 8. Здатність працювати в команді. КЗ 9. Здатність адаптуватись до нових ситуацій та приймати рішення. КЗ 10. Здатність усвідомлювати необхідність навчання впродовж усього життя з метою поглиблення набутих та здобуття нових фахових знань. фахових: КС 3. Здатність виконувати аналіз об’єктів автоматизації на основі знань про процеси, що в них відбуваються та застосовувати методи теорії автоматичного керування для дослідження, аналізу та синтезу систем автоматичного керування. КС 5. Здатність обґрунтовувати вибір технічних засобів автоматизації на основі розуміння принципів їх роботи, аналізу їх властивостей, призначення і технічних характеристик з урахуванням вимог до системи автоматизації і експлуатаційних умов; налагоджувати технічні засоби автоматизації та системи керування. КС 8. Здатність проектувати системи автоматизації з врахуванням вимог відповідних нормативно-правових документів та міжнародних стандартів. КС 10. Здатність враховувати соціальні, екологічні, етичні, економічні аспекти, вимоги охорони праці, виробничої санітарії і пожежної безпеки під час формування технічних рішень. КС 11. Врахування комерційного та економічного контексту при проектуванні систем автоматизації. ФКС2.1. Здатність застосовувати знання про принципи функціонування основного технологічного обладнання промислових виробництв та процеси, що відбуваються в технологічних апаратах для аналізу об’єкту керування. ФКС2.2. Здатність синтезувати системи керування технологічними об’єктами та процесами на основі результатів дослідження властивостей об’єктів, із врахуванням характеристик сучасних технічних засобів автоматизації. ФКС2.4. Здатність розробляти системи автоматизації технологічних процесів, вбудовані системи автоматики на базі мікроконтролерів та промислових мікропроцесорних контролерів, мережевих технологій та комп'ютерно-інтегрованих комплексів із врахуванням принципів кібербезпеки таких систем та застосовуючи автоматизовані системи проектування.
Результати навчання: - здатність продемонструвати знання основ професійно-орієнтованих дисциплін спеціальності, що стосуються теорії автоматичного керування, теорії інформації, електротехніки, електроніки та схемотехніки, мікропроцесорної техніки та програмування, технологічних вимірювань та метрології, типових технологічних об’єктів та процесів, методів побудови та дослідження математичних моделей систем керування, технічних засобів автоматизації, принципів побудови і функціонування систем автоматизації, сучасних комп’ютерних та інформаційних технологій у системах автоматизації; - здатність продемонструвати знання та розуміння методологій проектування, відповідних нормативних документів, чинних стандартів і технічних умов; - здатність продемонструвати знання сучасного рівня та новітніх технологій в галузі автоматизації та комп’ютерно-інтегрованих технологій, зокрема, знання будови, функціональних можливостей, інтерфейсів, мов програмування мікропроцесорних контролерів, знання принципів побудови баз даних, систем збору та опрацювання даних, знання основ програмування пристроїв реального часу; - здатність продемонструвати розуміння впливу технічних рішень в суспільному, економічному, соціальному і екологічному контексті; - системно мислити та застосовувати творчі здібності до формування принципово нових ідей; - розробляти системи автоматичного вимірювання, контролю, регулювання, блокування, захисту технологічних процесів; вміти синтезувати структуру цих систем та вибирати технічні засоби автоматизації для реалізації необхідних функціональних можливостей; - застосовувати методи теорії автоматичного керування, аналітичні та числові методи для розроблення математичних та імітаційних моделей автоматизованих систем, для аналізу їх якості з використанням новітніх комп’ютерних технологій. - вміти розробляти проектну та конструкторську документацію під час розроблення спеціалізованих пристроїв та систем автоматизації з врахуванням вимог відповідних нормативно-правових документів, стандартів, інструкцій в умовах автоматизованого та неавтоматизованого робочого місця; - мати навики налагодження технічних засобів автоматизації та систем керування; - виконувати відповідні експериментальні дослідження та застосовувати дослідницькі навички за професійною тематикою; - оцінювати отримані результати та аргументовано захищати прийняті рішення. - здатність адаптуватись до нових ситуацій та приймати рішення; - здатність усвідомлювати необхідність навчання впродовж усього життя з метою поглиблення набутих та здобуття нових фахових знань.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: - пререквізити: теорія автоматичного керування та основи системного аналізу; основи робототехніки; технологічні вимірювання та прилади; сенсори роботизованих систем; мікроконтролери та виконавчі пристрої роботехнічних систем; - кореквізити теорія нелінійних і цифрових систем керування; ідентифікація об'єктів автоматизації; роботизовані комплекси промислових виробництв; мікропроцесорні програмні засоби автоматизації; проектування систем автоматизації.
Короткий зміст навчальної програми: Вступ. 1. Аналіз технологічного процесу як об’єкта керування (опис технологічного процесу; теоретичні основи технологічного процесу в окремих технологічних апаратах і машинах; матеріальний та тепловий баланси технологічного об’єкта; визначення і аналіз факторів, що впливають на технологічний процес; обґрунтування номінальних значень параметрів технологічного процесу; технологічна карта; складання структурної схеми взаємозв’язку між технологічними параметрам об’єкта). 2. Розроблення системи автоматичного керування технологічним процесом (аналіз структурної схеми взаємозв’язку між технологічними параметрами об’єкта; аналіз статичних та динамічних характеристик об’єкта по окремих каналах зв’язку; обґрунтування і вибір координат вимірювання, контролю, сигналізації, дистанційного керування, захисту, блокування та регулювання; визначення функціональних ознак систем автоматизації; порівняльний аналіз існуючих схем автоматизації технологічного процесу; синтез оптимальної спрощеної системи автоматизації для заданих умов роботи об’єкта; вибір технічних засобів автоматизації; специфікація на засоби автоматизації; опис функціональної схеми автоматизації). 3. Оптимальне керування технологічним процесом (постановка задачі; мінімізація тривалості процесу; максимізація виходу готового продукту; реалізація системи оптимального керування). Висновки. Перелік графічних матеріалів. Функціональна схема автоматизації.
Опис: Теми курсового проекту: Автоматизація періодичних технологічних процесів хімічних виробництв Автоматизація трубчатої нагрівальної печі Автоматизація скловарної печі. Автоматизація сушарок періодичної дії Автоматизація випарної установки. Автоматизація процесу абсорбції Автоматизація процесу адсорбції. Автоматизація процесу адсорбції з нерухомим шаром адсорбенту Автоматизація реактора періодичної дії Автоматизація процесу відстоювання Автоматизація процесу центрифугування рідких систем Автоматизація процесу фільтрування рідких систем Автоматизація кристалізатора з виносним холодильником Автоматизація кристалізатора випарного типу Автоматизація процесу екстракції Автоматизація процесу дозування газів Автоматизація процесу дозування рідин Автоматизація процесу дозування сипучих середовищ Автоматизація процесу штучного охолодження Автоматизація процесу лиття під тиском Автоматизація процесу пакування Автоматизація процесу транспортування Автоматизація технологічних процесів харчових виробництв Автоматизація процесу пастеризації та охолодження у виробництві пива Автоматизація процесу сушіння у виробництві солоду Автоматизація процесу пророщування солоду у виробництві пива Автоматизація процесу затирання солоду Автоматизація процесу бродіння у виробництві пива Автоматизація процесу приготування дріжджів Автоматизація хлібопекарної печі
Методи та критерії оцінювання: Поточний контроль виконання кожного етапу курсового проекту. Підсумковий контроль (контрольний захід - залік); усна форма (100 %).
Критерії оцінювання результатів навчання: Курсовий проект Розподіл балів у 100-бальній шкалі Поточний контроль (ПК): Виконання курсового проекту – 70 балів. Захист курсового проекту – 30 балів Разом за дисципліну – 100 балів
Порядок та критерії виставляння балів та оцінок: 100–88 балів – («відмінно») виставляється за високий рівень знань (допускаються деякі неточності) навчального матеріалу компонента, що міститься в основних і додаткових рекомендованих літературних джерелах, вміння аналізувати явища, які вивчаються, у їхньому взаємозв’язку і роз витку, чітко, лаконічно, логічно, послідовно відповідати на поставлені запитання, вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 87–71 бал – («добре») виставляється за загалом правильне розуміння навчального матеріалу компонента, включаючи розрахунки , аргументовані відповіді на поставлені запитання, які, однак, містять певні (неістотні) недоліки, за вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 70 – 50 балів – («задовільно») виставляється за слабкі знання навчального матеріалу компонента, неточні або мало аргументовані відповіді, з порушенням послідовності викладення, за слабке застосування теоретичних положень під час розв’язання практичних задач; 49–26 балів – («не атестований» з можливістю повторного складання семестрового контролю) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння застосувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 25–00 балів – («незадовільно» з обов’язковим повторним вивченням) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння орієнтуватися під час розв’язання практичних задач, незнання основних фундаментальних положень.
Рекомендована література: Автоматизація технологічного процесу: Методичні вказівки до курсового проекту з дисципліни "Автоматизація технологічних процесів та виробництв" для студентів напряму підготовки 6.050202 "Автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології" / Укл. Я.П. Юсик, В.О. Фединець., І.С. Васильківський - Львів: Видавництво Національного університету "Львівська політехніка", 2016. - 25 с.
Уніфікований додаток: Національний університет «Львівська політехніка» забезпечує реалізацію права осіб з інвалідністю на здобуття вищої освіти. Інклюзивні освітні послуги надає Служба доступності до можливостей навчання «Без обмежень», метою діяльності якої є забезпечення постійного індивідуального супроводу навчального процесу студентів з інвалідністю та хронічними захворюваннями. Важливим інструментом імплементації інклюзивної освітньої політики в Університеті є Програма підвищення кваліфікації науково-педагогічних працівників та навчально-допоміжного персоналу у сфері соціальної інклюзії та інклюзивної освіти. Звертатися за адресою: вул. Карпінського, 2/4, І-й н.к., кімн. 112 E-mail: nolimits@lpnu.ua Websites: https://lpnu.ua/nolimits https://lpnu.ua/integration
Академічна доброчесність: Політика щодо академічної доброчесності учасників освітнього процесу формується на основі дотримання принципів академічної доброчесності з урахуванням норм «Положення про академічну доброчесність у Національному університеті «Львівська політехніка» (затверджене вченою радою університету від 20.06.2017 р., протокол № 35).