6B07108 Автоматизация и управление в АУЭС

Изучение числовых последовательностей и пределы, пределы функций; производная функции от одной переменной и ее приложения, неопределенный интеграл, определенный интеграл, геометрические приложения определенного интеграла и комплексного числа и комплексной функции, дифференциальное и интегральное исчисление функции нескольких переменных, экстремум функций нескольких переменных, теория рядов, дифференциальные уравнения.

Изучить общие принципы построения алгоритмов, основные алгоритмические конструкции, управляющие структуры, структуры данных, а также получить практические навыки использования языка программирования С++ при построении логически правильных и эффективных программ.

Дисциплина создает основу профессиональной деятельности бакалавров в области автоматизации и управления. Изучаются разделы: механика, статистическая физика и термодинамика, электростатика и постоянный ток, магнетизм, формируются умения и навыки использования фундаментальных законов, а также методов физического исследования для решения теоретических и экспериментальных задач из различных областей физики, анализа результатов физического эксперимента.

Курс дает подготовку к осознанному и углубленному изучению специальных дисциплин и получение навыков самостоятельной практической работы по решению возникающих прикладных задач. Изучаются: дифференциальное и интегральное исчисление функции нескольких переменных, экстремум функций нескольких переменных, теория рядов, дифференциальные уравнения и их приложения, а также используется компьютер для решения прикладных задач

Основные понятия и этапы развития технологии программирования. Сложные типы данных: массивы, записи, множества и файлы. Методы сортировки массивов. Обработка матриц. Функции в С++ и параметры функций. Указатели. Структуры и объединения. Работа с кучей. Динамические структуры данных. Работа с файлами. Классы языка С++. Наследование и полиморфизм. Программная реализация задач автоматики на языке С++.

Методы сбора, передачи и обработки информации при разработке информационно-управляющих систем. Принципы цифровой обработки сигналов, проектирование систем сбора данных. Построение моделей процесса выявления информации. Технические средства систем сбора и передачи информации в автоматизированных системах. Моделирование систем передачи данных. Использование возможностей сред программирования MatLab и LabView для регистрации, обработки и отображения сигналов.

Цепи постоянного и синусоидального тока. Режимы в трехфазных цепях. Переходные процессы в электрических цепях. Законы Ома и Кирхгофа. Расчет цепей постоянного, синусоидального, несинусоидального тока, классический, операторный и спектральный методы расчета переходных процессов и интеграл Дюамеля. Основные законы теории электромагнитного поля. Расчет магнитных цепей.

Формализация представлений в области основ математического описания систем автоматического управления. Дробно-рациональные функции комплексного переменного, импульсные функции, преобразования Фурье и Лапласа, операторный метод решения дифференциальных уравнений, линейная алгебра. Решение теоретических и практических задач, связанных с получением математического описания, моделированием, анализом, проектированием, испытаниями и эксплуатацией современных систем управления.

Принципы построения баз данных. Принципы построения моделей данных и методы оперирования с данными. Организация поиска и обработки данных. Языковые средства описания и манипулирования данными. Модели данных в современных системах управления базами данных. Основы проектирования баз данных, анализ требований к системе, средства разработки схемы базы данных, разработка приложений. Управление транзакциями, защита баз данных.

Изучаются разделы: электродинамика, колебания и волны, основы квантовой механики, строение атома, формируются навыки самостоятельной познавательной деятельности, проведения экспериментальных научных исследований физических явлений, помогающих в дальнейшем решать конкретные задачи в профессиональной деятельности, моделирования физических ситуаций с использованием компьютера, работы с измерительными приборами.

Государственная система обеспечения единства измерений (ГСИ). Классификация измерений и методов измерений. Теория и методики расчета погрешностей прямых и косвенных измерений. Основы технического регулирования. Стандартизация и ее роль в развитии техники и управления качеством продукции. Сертификация и управление качеством. Показатели качества, их свойства и правила формирования. Обработка экспертных оценок качества продукции.

Структура автоматических и автоматизированных систем управления технологическими процессами. Классификация средств автоматики. Типизация, унификация и агрегатирование средств автоматики. Унифицированные сигналы элементов и устройств. Датчики измерения технологических параметров. Преобразователи. Виды исполнительных механизмов. Двигатели постоянного и переменного тока. Регулирующие органы. Основы микропроцессорной техники.

Изучение дисциплины закрепляет теоретическую и практическую подготовку специалистов по грамотному использованию электротехнических устройств при решении задач проектирования, монтажа и эксплуатации промышленного и судового электрооборудования.

Сбор и подготовка скважинной продукции нефтяных месторождений. Технологии разделения скважинной продукции за счет многофункциональной сепарации, дегазации, обезвоживания, обессоливания за счет электростатического дегидратора. Трубопроводы систем сбора нефти, нефтяного газа и воды нефтяных месторождений. Транспортировка нефти. Технология низкотемпературных процессов. Резервуары для хранения сырой и товарной нефти, депрессорных присадок, и прочих жидкостей.

Информационная безопасность, анализ угроз. Принципы защиты информации в системах управления. Стандарты и спецификации в области информационной безопасности. Законодательный, административный, процедурный уровни информационной безопасности. Технические средства и методы защиты информации. Программно-аппаратные комплексы защиты информации. Идентификация и аутентификация. Управление доступом. Протоколирование и аудит, шифрование, контроль целостности. Безопасность компьютерной сети. Защита операционных систем.

Автоматические и автоматизированные системы, место промышленных роботов в производственном процессе. Манипуляционный робот, как механическая система. Линейные преобразования координат, однородные координаты и линейные преобразования, положение схвата (рабочего органа) манипулятора в рабочем пространстве. Представление Денавита-Хартенберга. Прямая и обратная позиционные задачи, методы решения. Синтез программных траекторий по степеням подвижности манипуляционного робота. Кинематическое управление.

Принципы построения вычислительных систем и сетей, основные типы сетевых архитектур. Ап-паратное и программное обеспечение с использованием сетей в системах управления. Топологии вычислительных сетей, методы доступа к среде передачи данных. Базовые технологии локаль-ных сетей. Принципы организации удаленного доступа. Проведение анализа и оценки архитек-туры вычислительных сетей и ее компонентов, информационных процессов. Расчеты показателей качества и эффективности функционирования сети.

Основные составные части промышленных сетей. Общие принципы построения промышленных сетей, их архитектура, аппаратное и программное обеспечение. Модели, стандарты, типы, интерфейсы и протоколы промышленных сетей. Беспроводные промышленные сети. Основные топологии и резервирование в промышленных сетях. Основные топологии и резервирование в промышленных сетях. Проектирование многоуровневых промышленных сетей.

Структура, условия функционирования цифровых систем автоматического регулирования. Процессорное ядро. Организация памяти. Функциональные модули (порты ввода-вывода, таймеры-счетчики, система прерываний, аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи и т. д.). Система команд, их возможности на примере PIC-контроллеров. Алгоритмическое обеспечение и приемы программирования для решения практических инженерных задач, связанных со сбором, обработкой и передачей технологических данных.

Способы производства и потребления энергии. Способы производства пара, Конструкции энергетических котлов. Эксплуатация паровых котлов, принцип работы паровых и газовых турбин. Совершенствование тепловых циклов и процессов ТЭС, тепловая (пароводяная) схема ТЭС, режимы работы и эксплуатация ТЭС, системы теплоснабжения, устройство и эксплуатация

Автоматические системы и задачи теории управления и регулирования. Управление и регулирование в технике, объекты и САУ. Принципы построения САУ. Функциональное описание САУ и их элементов. Особенности линейных, нелинейных и дискретных систем автоматического регулирования, их основные типы и математическое описание.

Сведения по техническим средствам измерений, выпускаемым в рамках гос. системы приборов и средств автоматизации. Требования по эксплуатации средств измерений и техническому обслуживанию. Методы оценки точности. Устройство, принцип действия, методы поверки (калибровки) технических средств измерений. Термоэлектрические преобразователи, термопреобразователи сопротивления, вторичные приборы. Бесконтактные средства измерения температуры, манометры, счетчики, расходомеры, уровнемеры, концентратометры, газоанализаторы.

Определение термина РСУ; общие тенденции развития РСУ; компоненты РСУ: PLC, SCADA-программы, промышленные сети; характеристики; возможности компонентов РСУ; условия взаимодействия РСУ; решаемые задачи; общая структура РСУ и функциональные возможности современных РСУ; изучение возможности РСУ- Plan Sceip, Ovasion, PCS-7.

Общие сведения о переработке нефти. Классификация процессов переработки нефтепродуктов. Современное состояние и актуальные проблемы нефтепереработки. Краткая характеристика и классификация НПЗ. Элементный и фракционный состав нефти. Технология первичной переработки нефти. Фракционирование. Перегонка и ректификация нефти. Промышленные установки атмосферной и вакуумной перегонки нефти. Фракционирование углеводородных газов нефтепереработки. Ректификационные колонны, теплообменное оборудование.

Промышленные контроллеры и микропроцессорные комплексы в задачах автоматизации и управления: виды структур, информационные и управляющие функции, тенденции развития. Характеристики и функциональные возможности промышленных контроллеров Siemens, ABB, Honeywell, Овен, B&R. Типы данных, области памяти. Языки программирования – LAD, FBD, STL. Основные математические и логические операции, операции со счетчиками и таймерами.

Понятие, структура и характерные черты робототехнических систем автоматизированных производств. Промышленный робот, как элемент робототехнической системы. Основные узлы и устройства, конструктивные особенности редукторов, реализующих вращательное перемещение степеней подвижности. Конструктивные особенности редукторов, реализующих линейное перемещение степени подвижности. Промышленные роботы - портальные, мобильные, складские, измерительные, параллельные. Захватные устройства промышленных роботов.

Элементы, структура, виды и функции систем автоматизации нефтяной отрасли. Способы и средства автоматизации нефтяной скважины. Автоматизация глубинных насосных установок, электроцентробежных насосов, групповых замерных установок, дожимных насосных станций. Автоматизация комплексной подготовки нефти. Объекты управления магистрального трубопровода. Автоматизация нефтеперекачивающих станций. Автоматизация резервуарных парков и коммерческого учета нефти.

Виды и особенности моделирования процессов в динамических системах. Аналитические методы определения характеристик объектов. Основные понятия теории и виды идентификации. Параметрическая и непараметрическая идентификация. Особенности идентификации нелинейных динамических объектов. Методы идентификации, основанные на линеаризации характеристик объектов. Функциональные модели. Модели, линейные относительно оцениваемых параметров. Различные инструментарии среды моделирования динамических системы MathLab.

Основы теории пневматических приводов. Типовые структуры, принципы устройства и действия пневмосистем и электропневмоавтоматики. Пневматические цилиндры одно-и-двухстороннего действия, поворотные пневмодвигатели и пневмомоторы. Специальные пневматические исполнительные устройства, направляющие и другие регулирующие узлы пневмоаппаратуры. Пневматические схемы управления.

Информационно-измерительные средства. Устройство, принципы построения. Расчет важнейших параметров, методы организации и применение датчиков различных типов. Способы построения микропроцессорных, микроконтроллерных систем управления и контроля автоматизированных производств с использованием датчиков различных типов. Алгоритмы обработки измеряемой информации. Математические модели информационно-измерительных систем, программные комплексы моделирования.

Задачи и принципы построения автоматизированных систем управления технологическими процессами и предприятиями. Этапы проектирования и внедрения. Выбор комплекса технических средств контроля и управления. Нормативная, справочная, методическая документация. Математическое описание АСУТП, структурный и функциональный анализ. Синтез автоматических и автоматизированных систем на основе современных технических и программных средств. Методы обработки информации в АСУ.

Понятия энергосбережения и энергоэффективности. Проведение энергоаудитов. Внедрение системы энергоменеджмента. Разработка программ энергосбережения. Законодательная база и правила проведения энергоаудитов. Разработка мероприятий по энергосбережению, Преимущества системы энергоменеджмента, необходимость ее внедрения в условиях рыночной экономики.

Математическое описание объектов управления ТЭС. Постановка задач управления и регулирования. Классификация систем управления. Проблемы автоматизации ТЭС. Автоматические регуляторы и их характеристики; показатели качества регулирования. Выбор типа и определения параметров настройки регулятора. Автоматизация основных и вспомогательных процессов. Расчет и настройка автоматических систем регулирования с различными контурами управления.

Принципы проектирования программного обеспечения, особенности разработки пользова-тельских интерфейсов. Предпроектные исследования и постановка задачи, разработка техни-ческого задания и принятие основных решений начальных этапов проектирования. Количе-ственная и качественная оценка рисков проекта, разработки алгоритмов, структуры и функци-онала программных продуктов. Разработка пользовательских интерфейсов, организация управления проектом с помощью современных систем автоматизированного проектирования.

Архитектура системного программного обеспечения. Системы программирования, принципы построения трансляторов, состав языков программирования, общая схема трансляции, постановка задачи трансляции, транслирующие преобразования, компоновщики, преобразователи, распознаватели, верификаторы. Особенности распределения и управления ресурсами. Взаимодействие процессов в операционных системах различного назначения. Применение системного программного обеспечения для решения инженерных задач в области автоматизации процессов. Использование языка Python для решения системных задач.

Современные компоненты и принцип работы SCADA-систем. Методы построения эффективных систем автоматического и автоматизированного управления технологическими процессами с использованием программно-аппаратных комплексов SCADA-систем, контроллеров и исполнительных устройств, работающих под управлением SCADA-систем. Программирование промышленных контроллеров для реализации функций систем управления; проектирования систем управления на базе современных технических средств и технологических SCADA-систем.

Принципы проектирования систем автоматизации. Разработка структурных схем автоматизации и комплекса технических средств, функциональных и принципиальных электрических схем систем автоматизации. Обоснование и выбор технических средств контроля и управления. Проектирование информационного, математического и программного обеспечения АСУТП. Нормативно-технические документы, государственные и международные стандарты по созданию систем автоматизации.

Применение в автоматизированных производствах манипуляционных роботов в качестве исполнительных механизмов. Манипуляционные роботы, как многозвенные устройства, взаимосвязанные и взаимовлияющие друг на друга. Приводы и следящие системы управления звеньев манипуляционных роботов. Исполнительные устройства приводов: электрические двигатели постоянного и переменного тока. Проектирование следящих систем управления приводов степеней подвижности манипуляционного робота.

Этапы построения систем автоматического регулирования. Разработка математического описания в виде дифференциальных уравнений, передаточных функций и пространства состояний. Алгебраические и частотные методы определения параметров регуляторов для различных классов систем. Структурный и параметрический синтез замкнутых систем. Применение прямых и косвенных критериев оценки качества переходных процессов. Возможности современных программных средств для расчета САР.

Принципы, задачи управления объектами «жизненного цикла» нефти. Физические основы математических моделей: законы сохранения массы, энергии, количества движения и термодинамических функций, законы переноса массы и энергии. Модели объектов управления – резервуары, трубопроводы, сепарационные установки. Модели химических, гидромеханических, тепловых, массообменных процессов. Применение аналитических, регрессионных и адаптивных моделей химико-технологических процессов для целей оптимального управления.

Состав, структура и функции робототехнического комплекса. Выбор технологического оборудования, выбор модели серийного выпускаемого промышленного робота для роботизации технологической операции. Математические модели и алгоритмы построения компоновочной схемы робототехнического комплекса. Разработка циклограммы управления промышленного робота в составе робототехнического комплекса. Устройство сопряжения промышленного робота и основного технологического оборудования. Моделирование режимов функционирования робототехнических комплексов.

Надежность, основные состояния и события. Принципы описания надежности систем управления. Методы аналитической и статистической оценки надежности. Способы обеспечения надежности систем при разработке и эксплуатации. Нормирование надежности программно-технических комплексов и их составных частей. Методы обеспечения надежности систем управления. Методики расчета надежных систем управления. Расчет показатели надежности восстанавливаемых и невосстанавливаемых систем.

Гибкие автоматизированные производства или гибкие производственные системы, как необходимость реагировать на обновление изделий и изменения в спросе на них. Программное управление и управляющие программы роботизированных комплексов и другого технологического оборудования. Автоматизированная переналадка при смене номенклатуры изделий. Программирование технологических процессов и управляющих программ для оборудования с числовым программным управлением.

Технологии моделирования объектов управления с помощью современных средств моделирования; основные направления применения искусственных нейронных сетей; обучение искусственной нейронной сети; нечеткие нейронные сети; основные направления применения искусственных нейронных сетей, примеры их применения.

Основные характеристики и принципы построения АСУ. Системный анализ технологических объектов управления. Принцип информационного описания технологических операций и процессов. Методы оценки и оптимизации состояния объекта управления. Метод наименьших квадратов, байесовские оценки, ранжирование, принцип максимума. Методы корреляционного и регрессионного анализов; стохастические и детерминированные модели; Методы анализа и расчета экономической эффективности применения АСУ.

Общие положения и классификация промышленных опасностей. Организация систем безопасности и методы реализации защиты оборудования объектов автоматизации. Нормативно-техническая база разработки систем безопасности производственных объектов. Основные ресурсы и технические решения по обеспечению безопасности на основе технических систем и средств автоматизации. Особенности проектирования систем безопасности и защиты оборудования объектов автоматизации.

Общие сведения об автоматизированных производственных системах. Типы программного обеспечения систем автоматизации, структура и правила их разработки. Основные характеристики программное обеспечение задач управления производственными процессами. Программное обеспечение систем автоматизированного проектирования, особенности и области приложения. Визуализации технических систем. Программные продукты разработки структурных, функциональных, принципиальных электрических и монтажных схем автоматизации.

Надежность и безопасность систем управления нефтяного производства. Принципы описания, методы оценки и способы обеспечения надежности и безопасности. Методы диагностирования и контроля утечек. Уровни предотвращения опасных событий и минимизация их последствий. Обеспечение безопасности на полевом уровне. Системы противоаварийной защиты. Стандарты промышленной безопасности и определение ее функциональных показателей.

Современное состояние, задачи, методы и средства автоматизации объектов нефтепереработки и нефтехимии. Управление процессами первичной переработки нефти, каталитического крекинга, гидроочистки дизельного топлива, замедленного коксования. Автоматизация процессов сернокислотного алкилирования, дегидрирования бутилена и бутадиена, газофракционирования, селективной очистки масел фенолом. Автоматизация процессов каталитического риформинга. Автоматизация производств продукции нефтепереработки и нефтехимии. Автоматизация установки пиролиза.

Понятие и задачи диагностики. Классификация и описание аварийных и внештатных ситуаций. Виды количественных показателей надежности систем, устройств и оборудования. Методы технической и аналитической оценки их состояния, проведение диагностических испытаний. Выбор оптимальных уровней надежности на стадии проектирования систем. Применение методов и средств технической диагностики при установлении места и причины неисправностей объектов.

Дисциплина представляет собой комплекс теоретического материала и практических примеров, необходимых для освоения принципов и способов представления данных в академическом письме. Уделено особое внимание на алгоритм действий для написания научных статей и научно-исследовательских работ. Отрабатываются такие навыки, как постановка целей и задач, описание методик исследования, описание статистической информации, графиков и диаграмм, формулирование выводов исследования, реферирование научной литературы, оформление ссылок на источники и другие.

Учебный курс, позволяющий помочь студенту получить знания о государственных мерах противодействия коррупции, дает возможность понимания сущности современных мировоззренческих проблем, их источников и теоретических вариантов решения, а также принципов и идеалов, определяющих цели, средства и характер деятельности людей. Изучает воздействие технологических процессов на состояние окружающей среды, виды и источники загрязнений, способы и методы очистки, категорирование экологической опасности производства и санитарно-защитных зон, а также параметры и характеристики чрезвычайных ситуаций различного характера, прогнозирование их последствий, методику определения количества и структуры потерь. Освоение концепции современной экономики, перехода экономики Казахстана на принципиально новую траекторию развития. Организация предпринимательской деятельности по производству и реализации востребованной конкурентоспособной продукции. Изучение основных теорий мотивации, лидерства для решения управленческих задач. Владение современными технологиями управления персоналом. Изучение основных моделей инновационного развития, методов реализации инноваций; взаимосвязей инновационной активности и конкурентоспособного развития предприятий.

Ознакомление обучающихся с технологиями National Instruments (NI) по созданию виртуальных приборов – созданию компьютерных моделей средств измерений, измерительных и управляющих систем, а также с инструментарием технологии виртуальных приборов - средой графического программирования LabView.

Общие сведения о системах автоматизации и управления промышленными объектами Schneider Electric. Функциональные и технические возможности контроллеров Modicon для решения задач сбора данных, их обработки и формирования управляющих воздействий. Системы ввода-вывода. Системы управления. Программное обеспечение контроллеров Modicon. Система мониторинга, управления и сбора данных Citect SCADA

Общие сведения о системах промышленной автоматизации компании Siemens – Simatic. Функциональные и технические возможности контроллеров Simatic для решения задач автоматизации и управления. Системы ввода-вывода. Системы управления. Программное обеспечение контроллеров Simatic. Решение задач автоматизации и управления в программных средах WinCC и Tia Portal.

Разрабатывать структурные, функциональные и другие схемы автоматизации, анализировать справочную и нормативную литературу, оформлять техническую документацию. Разрабатывать техническое, программное, математическое, алгоритмическое, информационное и другое обеспечение АСУТП.

Демонстрировать знания разделов высшей математики, физики, электроники, электротехники и других естественных наук и применять их для решения инженерных задач в сфере автоматизации и управления

Применять на практике знания по основным типам линейных и нелинейных систем автоматического регулирования, их математическому описанию и моделированию. Выполнять расчеты по анализу и синтезу систем регулирования.

Владеть основами знаний правовых и этических норм, а также языковых, социальных и экономических знаний, способами и методами организации производства и соблюдения правил техники безопасности, охраны труда и экологии.

Владеть навыками программирования на языках высокого уровня, инструментами и языками программирования микроконтроллеров, программным обеспечением моделирования и исследования АСУТП.

Владеть государственным, русским и одним из распространённых иностранных языков и использовать их в профессиональной деятельности. Быть готовым к интеллектуальному, культурному, физическому и духовному самосовершенствованию для повышения своей квалификации в течение всей трудовой деятельности.

Анализировать и оценивать состояние объектов автоматизации, технологических процессов и производств. Принимать квалифицированные решения по использованию элементов и систем автоматизации, их монтажу, наладке и эксплуатации.

Использовать технические возможности микропроцессорной техники, средств приема-передачи информации и программных продуктов для решения задач автоматизации.

Производить выбор измерительных приборов и средств автоматики, проводить измерения технологических параметров, осуществлять настройку и эксплуатацию элементов и устройств автоматизации.

Владеть современными компьютерными, информационными, коммуникационными технологиями и программным обеспечением, используемым при создании и эксплуатации систем автоматизации.

Владеть методами обработки информации и синтеза систем автоматизации, методами проектирования и программирования систем управления данными. Использовать на практике функциональные возможности Scada-систем.

Владеть знаниями, умениями и навыками для реализации системного подхода к разработке и внедрению систем автоматизации и роботизации производственных процессов.