Проектирование систем автоматизации

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ 

№ 1022 

Кафедра металлургии стали и ферросплавов 

И.В. Лапшин 
Н.Н. Попов 
 

Проектирование  
систем автоматизации 

Методические указания по курсовому проектированию 

Одобрено редакционно-издательским 
советом университета 

Москва     Издательский Дом МИСиС     2010 

УДК 681.511.2 
 
Л24 

Р е ц е н з е н т  
канд. техн. наук, доц. Ю.Д. Миткевич 

Лапшин И.В., Попов Н.Н. 
Л24  
Проектирование систем автоматизации: Метод. указ. по курсовому проектированию. – М.: Изд. Дом МИСиС, 2010. – 26 с. 
 

Освещены цели, задачи и тематика курсового проектирования по дисциплине «Проектирование систем автоматизации черной металлургии». Даны 
рекомендации по работе над специальной частью проекта, выполнению проектных решений технического, организационно-экономического характера и 
разработке вопросов по охране окружающей среды. Приведены рекомендации, касающиеся содержания, оформления и представления графического 
материала и пояснительной записки. Определен порядок руководства и защиты проекта. 
Методические указания предназначены для студентов, бакалавров и магистров (специализация 220301), а также для руководителей и консультантов 
отдельных разделов проекта. 

УДК 681.511.2 

  
© И.В. Лапшин, 
Н.Н. Попов, 2010 

ОГЛАВЛЕНИЕ 

Предисловие..............................................................................................4 
1. Цели и задачи курсового проектирования .........................................5 
2. Тематика курсовых проектов ..............................................................7 
3. Задание на курсовое проектирование.................................................9 
4. Состав и содержание  курсовых проектов .......................................10 
5. Графическая часть проекта................................................................16 
6. Оформление курсового проекта........................................................17 
7. Рукововодство курсовым проектированием ....................................19 
8. Защита курсового проекта .................................................................21 
9. Подведение итогов защиты курсовых проектов..............................22 
Библиографический список...................................................................23 
Приложение 1..........................................................................................24 
Приложение 2..........................................................................................25 
 

ПРЕДИСЛОВИЕ 

Методические указания включают в себя общие вопросы организации, выполнения и защиты курсовых проектов, конкретные рекомендации по их тематике, содержанию, объему и оформлению. Они 
предназначены для студентов, бакалавров и магистров, специализирующихся по кафедре металлургии стали и ферросплавов, а также 
для руководителей и консультантов отдельных разделов проектов. 
В соответствии с учебным планом студенты данной специальности выполняют курсовые проекты по курсу «Проектирование систем 
автоматизации черной металлургии». 
По своей структуре курсовые проекты являются завершающим 
этапом в изучении названного курса, направленным на специализацию студентов, бакалавров и магистров в области автоматизации 
управления технологическими процессами в дуговых сталеплавильных печах, агрегатах производства ферросплавов, агрегатах спецэлектрометаллургии и внепечного рафинирования металлов, а также 
разливки металла на машинах непрерывного литья заготовок и получения слитков для дальнейшего передела в прокатных и кузнечнопрессовых цехах. 
Методические указания позволяют облегчить студентам, бакалаврам и магистрам процесс выполнения курсового проекта по разработке, модификации и/или совершенствованию АСУ ТП агрегатов 
черной металлургии. 

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ КУРСОВОГО 
ПРОЕКТИРОВАНИЯ 

Курсовое проектирование является заключительным этапом изучения специальных дисциплин и имеет своей целью: 
– систематизацию, углубление и закрепление теоретических знаний 
и практических навыков в теории автоматического управления, средствах автоматического контроля и регулирования, применении 
средств вычислительной техники в системах управления металлургическими процессами, проектировании АСУ ТП черной металлургии; 
– применение специальных знаний: для решения конкретных задач при эксплуатации металлургических агрегатов: дуговых сталеплавильных, руднотермических и индукционных печей, установок 
электрошлакового, вакуумно-дугового, плазменного и электроннолучевого переплава, машин непрерывного литья заготовок и агрегатов внепечного рафинирования); при расчете материальных и тепловых балансов, выборе технологических, тепловых и электрических 
режимов; выборе средств автоматического контроля и локальных 
систем регулирования; проектировании автоматизированных систем 
управления технологическими процессами, а также решении задач 
организационного, экономического и социального характера, непосредственно связанных с задачами проектирования АСУ ТП агрегатов выплавки и обработки стали и сплавов; 
– приобретение и развитие навыков самостоятельной творческой 
расчетной и проектной работы, систематизация и обобщение литературных и производственных данных для проектирования, выбор современных и экономически выгодных проектных решений, защиту 
преимуществ проекта; 
– приобретение навыков пользования справочниками, стандартами, нормативами, техническими условиями и другими проектными 
материалами; 
– закрепление навыков использования ЭВМ для решения проектных, инженерно-технических и экономических задач. 
В ходе работы над курсовым проектом, выполняемым по индивидуальному заданию, студент должен: использовать знания по общетеоретическим и общеинженерным дисциплинам (математическому 
анализу, физике, химии, физической химии, электротехнике и промышленной электронике, программированию и ЭВМ, инженерной 
графике, теплотехнике и др.), проявить самостоятельность и творче

ский подход к решению задач, поставленных в задании на курсовое 
проектирование; показать новизну предлагаемых им проектных решений, обосновав их целесообразность; дать экономическую и социальную оценку эффективности проекта. При защите курсовых проектов студент должен проявить знания в области общетехнических 
и специальных дисциплин; ориентироваться в общих вопросах развития производства стали и сплавов традиционными методами, спецэлектрометаллургии, непрерывного литья заготовок и получения 
слитков, автоматического контроля и управления технологическими 
процессами. 

2. ТЕМАТИКА КУРСОВЫХ ПРОЕКТОВ 

Темы курсовых проектов предлагаются руководителями и утверждаются на заседании кафедры по курсу «Проектирование систем 
автоматизации черной металлургии». Тематика должна соответствовать содержанию специальных дисциплин и отвечать современному 
уровню и реальным потребностям электрометаллургии стали и ферросплавов, спецэлектрометаллургии, внепечных методов рафинирования, непрерывного литья заготовок и получения слитков; автоматизации этих производств с использованием управляющих ЭВМ, микропроцессорной техники и средств вычислительной техники. Актуальность тематики должна быть основана на задачах развития и совершенствования технологических процессов, конструкций металлургических агрегатов, средств контроля и локальных систем регулирования и управления. Курсовое проектирование является важнейшим звеном единой системы самостоятельной творческой работы студентов, 
включающей КНИР и завершающейся выполнением дипломного проекта или дипломной работы. С целью углубления и развития получаемых студентом знаний и приобретаемых навыков самостоятельной 
творческой работы рекомендуется увязывать между собой темы курсовой работы по курсу «Автоматические системы управления ТП черной металлургии», КНИР, курсовые и дипломные проекты и работы. 
Для расширения профессионального кругозора студента, бакалавра и магистра темы курсовых проектов рекомендуется брать по различным агрегатам (например, дуговой сталеплавильной печи для получения полупродукта и АСУ ТП агрегата внепечного рафинирования и др.); при этом связь между темами осуществляется за счет выполнения специальных частей проектов. 

Курсовой проект «Проектирование систем автоматизации 
черной металлургии» 
1. Разработка АСУ ТП отдельного агрегата (дуговой сталеплавильной печи, индукционной печи, ферросплавной печи, установки 
электрошлакового переплава, вакуумной дуговой печи и т.д.). 
2. Разработка АСУ ТП отделения электросталеплавильного цеха 
(например, отделения ЭШП). 
В специальной части проекта АСУ ТП конкретизируются вопросы, разрабатываемые в общей части. При этом задачи, ставящиеся в 
курсовом проекте, могут охватывать особенности работы и установ

ки средств автоматизации, условия прокладки трасс, размещения аппаратуры на щитах и пультах, характеристики сигналов. 
Особое значение имеет подраздел по разработке алгоритмов 
управления процессом. Он может основываться на модели, разрабатываемой при выполнении КНИР, а также на анализе технологического процесса. 
Таким образом, тематика проекта охватывает все составные части 
АСУ ТП: техническое, информационное, математическое и организационное обеспечение. 

3. ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЕ 
ПРОЕКТИРОВАНИЕ 

Задания на курсовое проектирование составляются руководителями 
проектов, утверждаются заведующим кафедрой и выдаются студентам, изучающими курс «Проектирование систем автоматизации черной металлургии». 
В задании на курсовой проект указывается название темы и дается 
ее расшифровка в виде перечня вопросов технического, экономического, организационного и социального характера, которые необходимо решить при разработке проекта. В задании формулируется специальная часть и дается перечень вопросов теоретического, технологического или конструкционного характера, которые подлежат более 
глубокой проработке. Специальную часть целесообразно увязать 
с выполняемой студентом курсовой работой по курсу «Математическое моделирование металлургических процессов» и курсовой научно-исследовательской работой. В задании указывается перечень вопросов для сбора данных на производственной практике, что является темой или частью темы индивидуального задания на практику. 
В задании приводятся исходные данные для проектирования, которые должны основываться на передовых производственных показателях металлургических агрегатов и справочном материале. В качестве исходных данных указываются также основные литературные 
источники, материалы проектных и научно-исследовательских разработок. 
Отдельно в задании указывается перечень расчетов, проводимых с 
использованием ЭВМ. 
В задании должен содержаться перечень графического материала, 
который необходимо представить на защиту, указываются сроки начала и окончания проектирования. 
Каждое задание должно содержать элементы новизны, обеспечивающие творческий характер работы над проектом и способствующие самостоятельной работе по углублению теоретических знаний и 
практических навыков по специальности, По объему задание должно 
соответствовать времени, отведенному для самостоятельной работы 
над курсовым проектом в учебно-методическом комплексе дисциплины, в рамках которой выполняется проект. 

4. СОСТАВ И СОДЕРЖАНИЕ  
КУРСОВЫХ ПРОЕКТОВ 

Состав, содержание и объем курсового проекта определяются его 
спецификой и характером проекта АСУ ТП. Однако во всех случаях 
пояснительная записка курсового проекта должна состоять из следующих разделов, отражающих вместе c графической частью весь 
комплекс разрабатываемых проектных решений: 
– введение; 
– обоснование целесообразности создания проектируемого агрегата и АСУ ТП; 
– проектные решения технологического характера; 
– специальная часть проекта; 
– проектные решения организационно-экономического характера; 
– охрана труда и окружающей среды; 
– используемая литература. 

Содержание разделов проекта по курсу 
«Оборудование и проектирование АСУ ТП» 

1. Введение 

Во введении необходимо определить назначение и цель разрабатываемой АСУ ТП. Назначение АСУ ТП обычно можно определить 
как целенаправленное ведение технологического процесса и обеспечение смежных и вышестоящих систем управления необходимой 
информацией. 
Создание и функционирование каждой АСУ ТП должно быть направлено на получение вполне определенных технико-экономических 
результатов: снижение себестоимости продукции, уменьшение потерь, 
повышение производительности труда, качества продукции, улучшение условий труда персонала и т.д. Поэтому после определения назначения АСУ ТП необходимо четко конкретизировать цели функционирования системы. 
Степень достижения поставленной цели характеризуется с помощью критерия управления. Наиболее общей целью и, собственно, 
общим критерием управления является получение наибольшего экономического эффекта. Однако на практике часто приходится учитывать ограничения, которые не позволяют получить максимальный 

экономический эффект. Поэтому, как правило, при управлении преследуются частные цели и, естественно, частные критерии управления, например: 
– максимальная производительность агрегата при определенных 
требованиях к качеству продукции, условиях эксплуатации оборудования и т.д.; 
– минимальная себестоимость продукции заданного объема и 
качества; 
– минимальный расход некоторых компонентов, например дорогостоящих присадок. 

2. Обоснование целесообразности разработки АСУ ТП 

В этом разделе приводится технико-экономическое обоснование 
разработки АСУ ТП.  
Обоснование следует начать с характеристики технологического 
объекта управления. 
Технологический объект управления (ТОУ) в АСУ ТП представляет собой совокупность технологического оборудования и реализованного на нем по соответствующим инструкциям или регламентам 
технологического процесса производства целевого продукта. Подраздел включает разработку и описание технологического процесса 
получения целевого продукта, например выплавку стали в печи (или 
в печи и установке внепечной обработки), расчет и выбор агрегатов, 
требования к вспомогательным устройствам и механизмам (например, загрузочным машинам, кранам, трансформаторам и т.д.), описание организации всего технологического процесса в данном отделении. Из анализа ТОУ должно быть ясно, какие параметры надо контролировать, документировать, какими параметрами надо управлять, 
какой информацией необходимо обмениваться с соседними агрегатами, а также с вышестоящей службой, например с диспетчерской. 
В подразделе также указывается место данного ТОУ в производственной структуре предприятия, общая характеристика и оценка перспективности действующего ТОУ, т.е. ориентировочный срок жизни 
номенклатуры продукта, выпускаемой без ее существенных изменений, ожидаемый срок ввода в действие существенных изменений 
в технологический процесс и (или) в его аппаратурное оформление. 
В этот же раздел включаются данные, полученные на производственной практике: 
– время функционирования агрегата между регламентными ремонтными работами;