Warunki. Co to? Po co? Supervisor Control And Data Acquisition. Jak? Systemy automatyki Systemy akwizycji danych

Transkrypt

1 Co to? Po co? wizualizacja kontrola archiwacja Systemy automatyki Systemy akwizycji danych przetwarzanie danych sterowanie Jak? zmierzyć, przetworzyć przekazać Warunki rodzaj wielkości dynamika aktualizacja Supervisor Control And Data Acquisition

2 Schemat funkcjonalny układu automatycznej regulacji zadajnik rejestracja regulator urządzenia kontrolno-pomiarowe stacyjka sterowanie ręczne elementy pomiarowe przetwornik pomiarowy czujnik pomiarowy zespół wykonawczy element wykonawczy element nastawczy obiekt

3 Komunikacja przemysłowa Poziom zarządzania PROFINet, ethernet Poziom sterowania PROFIBUS, MODBUS Poziom czujników AS-Interface

4 Elementy systemów automatyki (spis 1) Czujniki pomiarowe: zasada pomiarowa (definicje) pomiar temperatury, ciśnienia, przepływu, poziomu, przesunięcia (po 3 sposoby oparte na róŝnych zasadach pomiarowych) zjawiska fizyczne jako zasady pomiarowe i jako zakłócenia (przykłady) dynamika czujników (z czego wynika ich bezwładność) Przetworniki: p. pomiarowe (standardy sygnałów pomiarowych) systemowe separacyjne (sposób separacji) A/C i C/A (zasada przetwarzania AC) Stacje procesowe: Sterowanie logiczne, sekwencyjne, ze sprzęŝeniem zwrotnym, ciągłe, dyskretne Sterowniki PLC: zasada działania, języki programowania, sterowniki a układy przekaźnikowe, Regulatory wielofunkcyjne: funkcje podstawowe i dodatkowe (samonastrajanie, adaptacja), regulatory cyfrowe a analogowe

5 Elementy systemów automatyki (spis 2) System komunikacji: Podstawy komunikacji: protokół komunikacyjny (co to jest, co zapewnia), Simplex, Półduplex, Duplex Idea RS232, RS485 Sieci przemysłowe: podział ze względu na zasięg i zastosowanie, rodzaje topologii, typy relacji (jakie są, na czym polegają) ArbitraŜ dostępu do magistrali (co to jest, jakie są) Magistrale miejscowe: Modus, Profibus, Interbus, CAN, Hart Stacje operatorskie - SCADA Komputerowy system automatyki Co uwzględnić przy wyborze czujnika, sterownika Przyczyny niedokładności i opóźnienia informacji w czujnikach, przetwornikach, sterownikach, komunikacji i SCADA Systemy czasu rzeczywistego Systemy rozproszone - DCS

6 Elementy systemów automatyki Czujniki pomiarowe zasada pomiarowa pomiar T, P, F, L (>=3) zjawiska fizyczne jako zasady pomiarowe i jako zakłócenia dynamika czujników (z czego wynika ich bezwładność) Przetworniki pomiarowe (standardy sygnałów pomiarowych) systemowe separacyjne (sposób separacji) A/C i C/A (zasada przetwarzania A/C)

7 Stacje procesowe Elementy systemów automatyki Sterowanie logiczne, sekwencyjne, ze sprzęŝeniem zwrotnym (schemat) Sterowniki PLC: zasada działania, języki programowania porównanie z układami przekaźnikowymi Regulatory wielofunkcyjne: funkcje (samonastrajanie, adaptacja) porównanie z regulatorami analogowymi

8 Systemy komunikacji Podstawy komunikacji: protokół komunikacyjny (co to jest, co zapewnia) idea RS232, RS485 Sieci przemysłowe: specyfika sieci przemysłowych podział ze względu na zasięg i zastosowanie, rodzaje topologii, typy relacji (jakie są, na czym polegają), arbitraŝ dostępu do magistrali (co to jest, typy), Magistrale miejscowe: Modus, Profibus, Interbus, CAN, Hart Elementy systemów automatyki

9 Stacje operatorskie SCADA InTouch, ifix, WinCC Elementy systemów automatyki Komputerowe systemy automatyki Co uwzględnić przy wyborze czujnika, sterownika Przyczyny niedokładności i opóźnienia informacji w czujnikach, przetwornikach, sterownikach, komunikacji i SCADA systemy czasu rzeczywistego struktury systemów Systemy rozproszone - DCS

10 Laboratorium komputerowych systemów automatyki rozproszonej (021/C-3) GE Fanuc sterowniki - RX3i, VersaMax, VersaMax Nano z modułem SE, Ge-Fanuc 90/30 Micro, panel operatorski QuickPanelView, oprogramowanie Proficy Machine Edition, Proficy Process Control, Wonderware InTouch, Proficy Plant Edition Modicon-Telemechanique sterowniki - TSX 37Micro, TSX 57Premium, TSX Quantum, panel operatorski XBTG6330, oprogramowanie PL7 PRO, Concept, Vijeo-Designer. Siemens sterowniki - Simatic S DP, Simatic S7-312FM, Simatic S7-226 sterowniki Vipa - Vipa 314DP, Vipa 315S, panele operatorskie - OP25, TD200, OP77A, oprogramowanie Step7, Step7MicroWin, ProToolPro, WinCC flexible Compact. Allen-Bradley sterowniki - CompactLogix z CPU L32E i L32C, FlexLogix, kasety FLEX I/O (AENT, ACN), panel PanelViewPlus600, oprogramowanie RSLogix5000.

11 Laboratorium komputerowych systemów automatyki rozproszonej (021/C-3) Moduły komunikacyjne i interfejsowe do sieci przemysłowych z protokołami: Profibus-DP, UniTelway, MPI, ControlNet, DeviceNet, Interbus S, Modbus, GESNP, AS-I na bazie Ethernetu (Ethernet/IP, EGD, Modbus TCP). Urządzenia podłączane do sieci przekształtniki częstotliwości MicroMaster440 i VLT FC-302, konwerter protokołu PD6 (Profibus-DP/Modbus), czytnik kodów paskowych, czujniki zbliŝeniowe, elementy sterownicze i sygnalizacyjne, kasety oddalone ET200M, Vipa253DP i Vipa353DP, Turck BL20-GW-PBDP i BL20- GW-DNET, VersaMax NIU (DBI01, EBI01, PBI01), kamera przemysłowa AXIS206. Stanowisko badawcze obiekt - podajnik taśmociągowy, rura z podciśnieniem wraz z czujnikami oraz przekształtniki częstotliwości Unidrive 1405 f-my Control Techniques. sterownik PLC serii ControlLogix, wyświetlacz operatorski InView, panel operatorski PanelView300, adapter sieci DeviceNet z modułami Flex I/O Allen-Bradley z oprogramowaniem RSLogix5000 aplikacje systemu SCADA - In Touch i RSView. Modele fizyczne obiektów pięciomodułowy model linii produkcyjnej firmy Festo-Didactic, dmuchawa kuzienna, kolumna natleniająca, manipulatory o napędzie pneumatycznym.

12 # # "! + Laboratorium komputerowych systemów automatyki rozproszonej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

13 Pomiar czynności doświadczalne narzędzia pomiarowe i obliczenia zasada pomiarowa wynik pomiaru (wartość wielkości pomiarowej + błąd) Cechy pomiaru: błąd pomiarowy powtarzalność odtwarzalność Metody pomiarowe: bezpośrednie pośrednie

14 Klasyfikacja czujników wg wielkości wejściowej Czujniki Czujniki wg wielkości wyjściowej Czujniki wielkości elektrycznych Czujniki wielkości nieelektrycznych Czujniki elektryczne Czujniki nieelektryczne parametryczne generacyjne termoelementy rezystorowe indukcyjnściowe pojemościowe transformatowe indukcyjne potencjometryczne piezoelektryczne tensometryczne fotoelektryczne węglowe optyczne fotooporowe radiacyjne

15 y (wy) Charakterystyki statyczne y* - ch. nominalna y+ - ch. rzeczywista, we y- - ch. rzeczywista, we y * y δ = = y y y max max( y), zakres pomiarowy * y * y y min max( δ ) y - 100% y + x (we) uchyb bezwzględny uchyb względny uchyb podstawowy bezwzględny uchyb podstawowy względny uchyb graniczny dopuszczalny uchyb dodatkowy klasa niedokładności (0.1; 0.2; 0.5; 1.0; 1,5; 2.5; 5.0) zakres pomiarowy liniowość elementu próg czułości

16 y Charakterystyki dynamiczne y t t T 0,5 T u T 0,5 T u A A M p ω ω ω gr ω gr Dynamika czujników a akwizycja