Автоматизация и управление в АУЭС

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.

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.

1. 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.
2. 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.
3. 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.
4. 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.
5. 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.
6. Дифференциальные уравнения. Курс предназначен изучение базовых понятий теории дифференциальных уравнений и освоение основных приемов решения практических задач по темам дисциплины.
7. 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.
8. 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.
9. 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.
10. 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.
11. 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.
12. 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.
13. 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.
14. 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.
15. 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.
16. 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++.
17. 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.
18. 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.
19. 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.

1. 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.
2. 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.
3. 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.
4. 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.
5. 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.
6. 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.

Вузовские компоненты

1. 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.
2. 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.
3. 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.
4. 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.
5. 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.
6. 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.
7. 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

1. 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.
2. 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.
3. 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.
4. 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.
5. 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.
6. 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.
7. 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.
8. 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.
9. 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.
10. 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.
11. 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.
12. 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.
13. 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.
14. 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.
15. 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.
16. 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.
17. 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.
18. 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.
19. 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.
20. 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.