Автоматизация и управление в АУЭС
Данные актуальны на сентябрь 2024 г.
Описание образовательной программы 6B07108 Автоматизация и управление в АУЭС
Цель образовательной программы состоит в подготовке специалистов с высоким уровнем квалификации в сфере автоматизированного управления технологическими процессами и производствами.
Язык обучения: русский, казахский, английский.
Срок обучения: 4 года.
Базовые дисциплины
Модуль вузовского компонента ООД (Основы этики и антикоррупционной культуры, экология и безопасность жизнедеятельности) 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.
Вузовские компоненты — перечень учебных дисциплин для освоения образовательной программы.
- Алгоритмы и структуры данных. 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.
- Вероятность и статистика. Курс предназначен для обучения студентов статистическим методам и построению моделей с применением различных тестов: T-тест, F-тесты, S-подпись и т. Д. Основные понятия теории вероятностей и соответствующие правила также вводятся и поясняются на примерах.
- Дискретные структуры. Курс дискретных структур охватывает следующие темы: множества, функции, отношения, логики высказываний, подсчет, методы доказательства. Булевы алгебры и соответствующие модели, такие как логические элементы и схемы.
- Дифференциальное и интегральное исчисление I. Курс дает знания и навыки работы с пределами и непрерывными функциями; вводит студента в дифференциальное и интегральное исчисление функций одной переменной, как использовать аппарат производных для исследования свойств функций, а также применений производной и интеграла для решения практических задач.
- Дифференциальное и интегральное исчисление II. Курс предоставляет знания и навыки использования основ последовательностей и рядов;дифференциального и интегрального исчисления многих переменных и их применений в задачах оптимизации и естественных науках.
- Дифференциальные уравнения. Курс предназначен изучение базовых понятий теории дифференциальных уравнений и освоение основных приемов решения практических задач по темам дисциплины.
- Линейная алгебра. Цель курса дать элементарное ведение в основные темы линейной алгебры: матричное исчисление систем линейных уравнений, векторные пространства и линейные отображения, собственные значения и вектора и т.д.
- Математический анализ комплексного переменного. Курс включает знание основных понятий теории функции комплексного переменного, таких как: комплексные числа, функции комплексного переменного, аналитические функции, ряды аналитических функций, теория вычетов, преобразование Лапласа и операционное исчисление.
- Метрология, стандартизация, сертификация и управление качеством. 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.
- Основы компьютерной графики. Изучение основ теории, правил и общих требований стандартов по построению и оформлению графических конструкторских документов и выполнению двумерных и трехмерныхмоделей объектов (деталей, сборочных изделий, схем) в компьютерных программах AutoCAD, Solid Works, связанных с проектированием, изготовлением и эксплуатацией различных технологи-ческих машин, механизмов и приборов.
- Основы научного исследования и академическое письмо. 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.
- Подготовка к тестам. Содержание курса нацелено на развитие компетенции студентов, необходимых для прохождения стандартизованных тестов на английском языке. Курс включает основные стратегии развития навыков аудирования и чтения в объеме международных требований, изучения грамматики, расширения словарного запаса, совершенствования навыков письма.
- Теоретические основы электротехники. 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.
- Технические средства автоматизации. Типовые структуры автоматизированных систем управления технологическими процессами. Локальные системы управления Функциональные схемы автоматизации. Виды и принцип действия измерительных приборов и измерительных преобразователей в системах автоматизации. Электрические, гидравлические и пневматические исполнительные механизмы. Электронные элементы систем автоматизации. Программируемые логические контроллеры. Микропроцессорные системы автоматизации.
- Технические средства измерений. 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.
- Технологии программирования в задачах автоматизации. 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++.
- Управление технико-экономическими процессами в автоматизированных системах и предпринимательство. Дисциплина нацелена на изучение и определение основных технико-экономических показателей технологических процессов, их взаимовлияние и взаимосвязь. Рассматриваются распределение технико-экономических процессов по уровням управления в автоматизированных системах. Изучаются и моделируются бизнес-процессы производства как основа предпринимательства, а именно разработка товаров и услуг, управление всеми видами ресурсов, внутренними и внешними связями, рынок и сбыт.
- Физика 1. Основы молекулярно-кинетической теории, тепловые процессы в газах, термодинамические обратимые и необратимые процессы, квантовые статистики и их применение. Основное уравнение состояния идеального газа, изопроцессы, три начала термодинамики, тепловые двигатели и их эффективность.
- Физика 2. Курс знакомит студентов с основными свойствами волн и колебаний, законами оптики, основными свойствами квантовой механики и ядерной физики.
Компоненты по выбору – перечень учебных дисциплин, которые можно выбрать самостоятельно.
- Базы данных в системах 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.
- Информационная безопасность в системах управления. 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.
- Майнор. Возможность для каждого из студентов, которая позволяет изучать не только основную программу, на которую он поступал, но и выбирать совершенно другую сферу, которую ему интересно освоить.
- Майнор 2. возможность для каждого из студентов, которая позволяет изучать не только основную программу, на которую он поступал, но и выбирать совершенно другую сферу, которую ему интересно освоить.
- Майнор 3. Возможность для каждого из студентов, которая позволяет изучать не только основную программу, на которую он поступал, но и выбирать совершенно другую сферу, которую ему интересно освоить.
- Основы сбора и передачи информации. 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 Mathlab и LabView для регистрации, обработки и отображения сигналов.
Дисциплины по профилю
Вузовские компоненты
- Микропроцессорные комплексы в системах управления. 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.
- Моделирование объектов и систем управления. Место моделей в структуре системы управления. Два подхода к моделированию объектов управления: аналитический и экспериментальный (идентификация). Основные уравнения динамики для разработки аналитических моделей. Проведение экспериментов при идентификации: использование входных сигналов специального вида, использование произвольных входных сигналов, статистические методы. Особенности моделирования нелинейных динамических объектов. Линеаризация нелинейных моделей. Различные инструментарии среды моделирования динамических системы MathLab, AnyLogic и тд.
- Построение SCADA-систем. 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.
- Программирование цифровой техники и микроконтроллеров управления. 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.
- Расчет систем автоматического регулирования. 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.
- Сетевые технологии в автоматизации. Принципы построения компьютерных сетей, основные типы сетевых архитектур. Аппаратное и программное обеспечение сетей в системах управления. Топологии и методы доступа к среде передачи данных. Базовые технологии локальных сетей. Организация удаленного доступа. Промышленные сети: модели, стандарты, типы, интерфейсы и протоколы. Резервирование в промышленных сетях. Проектирование многоуровневых промышленных сетей. Показатели качества сети.
- Системы автоматического управления. 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.
Компоненты по выбору
- Автоматизация и основы управления роботами. Автоматические и автоматизированные системы, место промышленных роботов в производ-ственном процессе. Манипуляционный робот, как механическая система. Линейные преоб-разования 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.
- Автоматизация объектов управления. 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.
- Автоматизация объектов энергетики. 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.
- Автоматизация процессов нефтехимических производств. 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.
- Автоматизация технологических процессов добычи, подготовки и транспортировки нефти. 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.
- Автоматизированные системы управления производственными процессами. 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.
- Диагностика объектов теплоэнергетики и систем управления. 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.
- Инженерия программного обеспечения. Принципы проектирования программного обеспечения, особенности разработки пользовательских интерфейсов, управление проектами. Предпроектные исследования и постановка задачи, разработка технического задания и принятие основных решений начальных этапов проектирования. Количественная и качественная оценка рисков проекта, разработки алгоритмов, структуры и функционала программных продуктов. Разработка пользовательских интерфейсов, организация управления проектом с помощью современных систем автоматизированного проектирования.
- Информационно-измерительные средства поточных производств. 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.
- Методы защиты оборудования автоматизированных систем. 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.
- Надежность и безопасность систем 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.
- Надежность систем управления. 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.
- Программное управление гибкими производственными системами. Гибкие автоматизированные производства или гибкие производственные системы, как необходи6мость 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.
- Проектирование систем управления робототехническими комплексами. 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.
- Процессы и аппараты переработки нефти. 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.
- Системное программное обеспечение и программирование. 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.
- Системы управления исполнительными механизмами автоматизированных производств. 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.
- Технологические основы производства тепловой энергии. 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 эксплуата-ция.
- Технология добычи, подготовки и хранения товарной нефти. 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 низко-температурных процессов. Резервуары для хранения сырой и товарной нефти, депрессорных присадок, и прочих жидкостей.
- Энергосбережение и энергоаудит предприятия. 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.