Rozszerzony konspekt preskryptu do przedmiotu Aparatura Automatyki

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Rozszerzony konspekt preskryptu do przedmiotu Aparatura Automatyki"

Wojciech Marciniak
8 lat temu
Przeglądów:

1 Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego Rozszerzony konspekt preskryptu do przedmiotu Aparatura Automatyki mgr inż. Tomasz Kornuta mgr inż. Tomasz Winiarski prof. nzw. dr hab. inż. Cezary Zieliński Instytut Automatyki i Informatyki Stosowanej Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych Politechnika Warszawska

2 Rozszerzony konspekt presktyptu do przedmiotu Aparatura Automatyki Tomasz Kornuta, Tomasz Winiarski, Cezary Zieliński maj 2009 Cel Celem przedmiotu jest zaprezentowanie aparatury stosowanej w urządzeniach z zakresu automatyki. Wykład kładzie nacisk na praktyczne zastosowania prezentowanych urządzeń oraz uczy sposobów projektowania układów automatyki. Przedmiot realizowany jest poprzez 15 dwugodzinnych wykładów oraz zajęcia projektowe w wymiarze 30 godzin semestralnie. Zawartość Część I: Podstawy Wykład 1: Wprowadzenie Wprowadzenie pojęć automatyka oraz układ automatyki, przedstawienie podstawowych elementów układu automatyki (obiekt sterowania oraz oddziałujące na nie urządzenie wykonawcze, urządzenie pomiarowe, układ regulacji), klasyfikacja układów automatyki (liniowe/nieliniowe, otwarte/zamknięte), klasyfikacja procesów (ciągłe/dyskretne), klasyfikacja obiektów sterowania (szybkie/wolne, z opóźnieniem oraz bez), rodzaje zastosowań układów automatyki (np. monitoring, kontrola procesów) Wykład 2: Przykładowe układy automatyki Schematy blokowe urządzeń automatyki, algebra schematów blokowych, pojęcie systemu czasu rzeczywistego, podział systemów RT, przedstawienie różnego rodzaju przykładów układów automatyki w postaci schematycznej (od biologi, np. serce, ekosystem, przez sterowanie klimatyzacją, procesami technologicznymi w fabrykach, chemię przemysłową, aż po robotykę i inteligentne domy).

Przedmiot realizowany jest poprzez 15 dwugodzinnych wykładów oraz zajęcia projektowe w wymiarze 30 godzin semestralnie.

3 2 Część I: Urządzenia pomiarowe Wykład 3: Urządzenia pomiarowe wprowadzenie Pojęcia pomiaru, wielkości mierzalnej oraz mierzonej, klasyfikacja pomiarów (statyczne/dynamiczne), metody pomiarowe (pośrednia/bezpośrednia), rola czujników i przetworników pomiarowych w układach regulacji automatycznej, schemat blokowy i elementy urządzenia pomiarowego, klasyfikacja urządzeń pomiarowych (proprioreceptory/interoreceptory/exteroreceptory) z przykładami, właściwości statyczne oraz dynamiczne czujników i przetworników pomiarowych, źródła błędów pomiarowych. Wykład 4: Podstawowe urządzenia pomiarowe automatyki Przyrządy do pomiaru wielkości mechanicznych, przepływu (strumienia), poziomu, ciśnienia, temperatury, przykłady ich wykorzystania w chemii przemysłowej. Wykład 5: Urządzenia pomiarowe w robotyce Omówienie proprioreceptorów (enkodery, rezolwery, tachometry, potencjometry, czujniki sił i momentów sił) oraz eksteroreceptorów (skanery laserowe, echosondy, indukcyjne, zderzaki) wykorzystywanych w robotyce, przykłady zastosowań. Wykład 6: Przetworniki pomiarowe Pojęcie przetwornika pomiarowego, klasyfikacje przetworników (a/a, a/c, c/a, c/c) (pasywne/aktywne), rola przetworników w układzie automatycznej regulacji, zasada działania, właściwości i zasady doboru przetworników, przedstawienie różnych przetworników oraz ich zastosowań. Część III: Urządzenia wykonawcze Wykład 7: Urządzenia wykonawcze wprowadzenie Rola elementów wykonawczych w układzie regulacji, rodzaje i właściwości elementów napędowych i nastawczych (zawory, silniki, przepustnice, pompy dozujące i procesowe, siłowniki pneumatyczne/hydrauliczne, dźwignie hydrauliczne, wzmacniacze elektrohydrauliczne) wraz z przykładami, omówienie urządzeń i maszyn realizujących procesy przemysłowe (linie montażowe, zakłady chemiczne, systemy paletyzujące, linie pakujące, prasy, roboty), wybrane urządzenia napędowe i nastawcze. Wykład 8: Układy napędowe Pojęcie układu napędowego, definicja silnika, klasyfikacja silników pod względem energii zasilającej (cieplnej, elektrycznej, kinetycznej, potencjalnej), przedstawienie wielkości charakteryzujących silniki (moc, sprawność, moment obrotowy, siła ciągu, impuls właściwy), omówienie rodzajów silników w kontekście historycznym

(proprioreceptory/interoreceptory/exteroreceptory) z przykładami, właściwości statyczne oraz dynamiczne czujników i przetworników pomiarowych, źródła błędów pomiarowych.

4 3 (od silników żywych, przez koła wodne, turbiny parowe, wiatraki, silniki spalinowe, elektryczne, odrzutowe, jonowe aż po hipotetyczne, np. napędzane annihilacją), rola przekładni, rodzaje przekładni (mechaniczne, hydrauliczne, elektryczne, pneumatyczne), klasyfikacja przekładni (reduktory/multiplikatory), parametry przekładni (maksymalne prędkości oraz obciążenia, przełożenie, sprawność), omówienie złożonego układu napędowego na przykładzie samochodu. Wykład 9: Układy napędowe w zastosowaniach Silniki napędowe w serwomechanice, wzmacniacze mocy w serwonapędach, przykłady układów napędowych wykorzystywanych w robotyce (manipulatory, roboty mobilne kołowe i gąsiennicowe, roboty kroczące) oraz przemyśle chemicznym (zawory, pompy). Część IV: Urządzenia sterujące Wykład 10: Regulatory Rola i miejsce regulatorów w układzie automatycznej regulacji, sterowniki binarne, klasyfikacja regulatorów (pośredniego/bezpośredniego działania), elektroniczne regulatory o działaniu ciągłym i regulatory cyfrowe, układy przekaźnikowe (dwustawne i trójstawne), rodzaje regulatorów (P, I, D, predykcyjne), regulatory o działaniu bezpośrednim, klasyfikacja (elektryczne/pneumatyczne/hydrauliczne) oraz wybrane przykłady (temperatury, natężenia przepływu, poziomu cieczy), regulatory o wielu wielkościach wejściowych. Wykład 11: Systemy sterujące Sterowniki PLC, komputerowe układy sterujące, urządzenia cyfrowe w układach automatyki, urządzenia wejściowe oraz wyjściowe w komputerowych układach sterowania, układy zasilania, złożony system regulacji na przykładzie regulacji temperatury miejskiej sieci ciepłowniczej. Wykład 12: Projektowanie układów automatyki Kilka przykładów obrazujących projektowanie układu automatyki. Część V: Złożone układy automatyki Wykład 13: Rozproszone systemy automatyki Przesyłanie danych pomiędzy urządzeniami (RS, Ethernet, łącza optyczne), standardy sieci przemysłowych (Modbus, Interbus, Profibus, CAN), komunikacja bezprzewodowa (bluetooth, Wi Fi), pojęcie rozproszonych systemów automatyki, historia i rozwój sieci czujnikowych, ich rodzaje (homogeniczne/heterogeniczne) oraz zastosowania, omówienie rozproszonych systemów automatyki na przykładzie inteligentnego domu oraz rozproszonego sterownika robotycznego MRROC++.

(maksymalne prędkości oraz obciążenia, przełożenie, sprawność), omówienie złożonego układu napędowego na przykładzie samochodu.

5 LITERATURA 4 Wykład 14: Systemy wizyjne Rola systemów wizyjnych w automatyce, podstawowe elementy systemów wizyjnych, klasyfikacja czujników wizyjnych (analogowe/cyfrowe, kamery martycowe/linijkowe), rodzaje przetworników (matryc), standardy w protokołach komunikacji, układy do akwizycji obrazu z kamer (framegrabery), przykładowe zastosowanie systemu wizyjnego na linii produkcyjnej. Wykład 15: Zaawansowane systemy wizyjne Budowa oraz zastosowanie inteligentnych kamer, przetwarzanie obrazów za pomocą programowalnych uładów (FPGA) oraz procesorów kart graficznych (biblioteka CUDA), rola kamer w robotyce, klasyfikacje serwomechanizmów wizyjnych, przykłady zastosowań. Literatura [1] B. Chorowski, M. Werszko. Mechaniczne urządzenia automatyki. Wydawnictwo Naukowo-Techniczne WNT, Warszawa, [2] Zygmunt Komor. Aparatura Automatyki. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, [3] Stanisław Kuta. Elementy, urządzenia i układy automatyki. Wydawnictwa Szkolne i Pedagogiczne, wydanie 6, [4] J. Kwaśniewski. Przetworniki pomiarowe. Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne AGH, [5] W. Nawrocki. Rozproszone systemy pomiarowe. Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, Warszawa, [6] Leszek Trubus. Regulatory wielofunkcyjne. Wydawnictwo Naukowo- Techniczne WNT, Warszawa, [7] M. Turkowski. Przemysłowe sensory i przetworniki pomiarowe. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warsaw, [8] Andrzej Urbaniak. Podstawy automatyki. Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, wydanie 3, 2007.

Wykład 15: Zaawansowane systemy wizyjne Budowa oraz zastosowanie inteligentnych kamer, przetwarzanie obrazów za pomocą programowalnych uładów (FPGA) oraz procesorów kart graficznych (biblioteka

Podobne dokumenty

Podstawy Automatyki. Wykład 8 - Wprowadzenie do automatyki procesów dyskretnych. dr inż. Jakub Możaryn. Warszawa, 2015. Instytut Automatyki i Robotyki

Podstawy Automatyki. Wykład 8 - Wprowadzenie do automatyki procesów dyskretnych. dr inż. Jakub Możaryn. Warszawa, 2015. Instytut Automatyki i Robotyki Wykład 8 - Wprowadzenie do automatyki procesów dyskretnych Instytut Automatyki i Robotyki Warszawa, 2015 Literatura Zieliński C.: Podstawy projektowania układów cyfrowych. PWN, Warszawa, 2003 Traczyk W.: