Nazwa modułu: Aparatura automatyzacji Rok akademicki: 2016/2017 Kod: EAR-1-409-s Punkty ECTS: 6 Wydział: Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Inżynierii Biomedycznej Kierunek: Automatyka i Robotyka Specjalność: Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: Stacjonarne Język wykładowy: Polski Profil kształcenia: Ogólnoakademicki (A) Semestr: 4 Strona www: Osoba odpowiedzialna: dr hab. inż. Oprzędkiewicz Krzysztof (kop@agh.edu.pl) Osoby prowadzące: dr hab. inż. Oprzędkiewicz Krzysztof (kop@agh.edu.pl) mgr inż. Głowacz Witold (wglowacz@agh.edu.pl) Teneta Janusz (romus@agh.edu.pl) Więckowski Łukasz (wieckow@agh.edu.pl) Krótka charakterystyka modułu Wykład i laboratorium z Aparatury Automatyzacji. Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Powiązania z EKK Sposób weryfikacji efektów kształcenia (forma zaliczeń) Wiedza M_W001 Zna i rozumie pojęcia związane z aparaturą i systemami automatyki przemysłowej AR1A_W05 M_W002 Dysponuje wiedzą z zakresu poprawnej konstrukcji systemu sterowania typowymi wielkościami fizycznymi, obejmującą: poprawny dobór urządzenia pomiarowego, regulatora i siłownika do procesu z uwzględnieniem wymagań stawianych przez specyfikę danego procesu. AR1A_W20, AR1A_W11, AR1A_W05, AR1A_W15 M_W003 Dysponuje widzą z zakresu zastosowań i konfiguracji cyfrowych urządzeń sterowania (przetworniki, regulatory, elementy sieci przemysłowych) AR1A_W08, AR1A_W11, AR1A_W05 1 / 6
M_W004 Dysponuje wiedzą z zakresu inżynierskich metod dostrajania regulatora PID do sterowanego procesu AR1A_W08, AR1A_W04 Umiejętności M_U001 Potrafi korzystać z DTR elementów i urządzeń automatyki sprzętu w języku polskim i angielskim w celu pozyskania informacji niezbędnych do wykonania określonych zadań M_U002 Potrafi praktycznie stosować narzędzia programistyczne służące do konfiguracji urządzeń i systemów automatyki (przetworniki inteligentne, sterowniki PLC). AR1A_U20, AR1A_U02, AR1A_U10 M_U003 Potrafi skonfigurować i wykonać testy poprawności działania elementów automatyki (regulator, przetwornik) AR1A_U13, AR1A_U19 M_U005 Potrafi poprawnie zaprojektować, skonfigurować i uruchomić prosty rzeczywisty układ regulacji automatycznej. AR1A_U20, AR1A_U14, Kompetencje społeczne M_K001 Potrafi współpracować w grupie podczas realizacji określonych zadań AR1A_K04 M_K002 Ma świadomość wypływu podejmowanych przez siebie decyzji na poprawność pracy systemu automatyki w różnych warunkach AR1A_K02 Matryca efektów kształcenia w odniesieniu do form zajęć Kod EKM Student, który zaliczył moduł zajęć wie/umie/potrafi Forma zajęć Wykład Ćwiczenia audytoryjne Ćwiczenia laboratoryjne Ćwiczenia projektowe Konwersatori um seminaryjne praktyczne terenowe warsztatowe Inne E-learning Wiedza M_W001 M_W002 Zna i rozumie pojęcia związane z aparaturą i systemami automatyki przemysłowej Dysponuje wiedzą z zakresu poprawnej konstrukcji systemu sterowania typowymi wielkościami fizycznymi, obejmującą: poprawny dobór urządzenia pomiarowego, regulatora i siłownika do procesu z uwzględnieniem wymagań stawianych przez specyfikę danego procesu. 2 / 6
M_W003 M_W004 Umiejętności M_U001 M_U002 M_U003 M_U005 Dysponuje widzą z zakresu zastosowań i konfiguracji cyfrowych urządzeń sterowania (przetworniki, regulatory, elementy sieci przemysłowych) Dysponuje wiedzą z zakresu inżynierskich metod dostrajania regulatora PID do sterowanego procesu Potrafi korzystać z DTR elementów i urządzeń automatyki sprzętu w języku polskim i angielskim w celu pozyskania informacji niezbędnych do wykonania określonych zadań Potrafi praktycznie stosować narzędzia programistyczne służące do konfiguracji urządzeń i systemów automatyki (przetworniki inteligentne, sterowniki PLC). Potrafi skonfigurować i wykonać testy poprawności działania elementów automatyki (regulator, przetwornik) Potrafi poprawnie zaprojektować, skonfigurować i uruchomić prosty rzeczywisty układ regulacji automatycznej. + - + - - - - - - - - Kompetencje społeczne M_K001 M_K002 Potrafi współpracować w grupie podczas realizacji określonych zadań Ma świadomość wypływu podejmowanych przez siebie decyzji na poprawność pracy systemu automatyki w różnych warunkach Treść modułu zajęć (program wykładów i pozostałych zajęć) Wykład wykłady 1.Podstawowe pojęcia związane z aparaturą automatyki (2godz) Proces technologiczny, elementy i urządzenia automatyki, normy związane z aparaturą automatyki, metody graficznej prezentacji systemów automatyki, podejścia do zagadnień związanych z aparaturą automatyki z punktu widzenia technologa, automatyka i konstruktora aparatury. 2.Schemat automatyzacji rzeczywistego procesu, jego elementy i zasady ich 3 / 6
poprawnego doboru (2godz) Schemat automatyzacji rzeczywistego procesu/obiektu i jego elementy: czujnik i przetwornik pomiarowy, regulator, siłownik i element nastawczy. Powiązanie schematu rzeczywistego ze schematem teoretycznym. Podstawowe i dodatkowe funkcje elementów systemu. Ogólne zasady konfiguracji sprzętowej układu regulacji automatycznej. 3.Przykłady czujników pomiarowych stosowanych w automatyce przemysłowej (6godz) Przemysłowe czujniki do pomiaru: temperatury (termopara i termometr rezystancyjny), ciśnienia (piezorezystancyjny i pojemnościowy), natężenia przepływu (zwężka, przepływomierz indukcyjny i pojemnościowy), poziomu (elektromechaniczny, pojemnościowy, ultradźwiękowy). Zasada działania, obszary zastosowań, czynniki zakłócające pomiar, zasady poprawnego doboru, montażu i eksploatacji. 4.Przetworniki stosowane w układach automatyki (4 godz) Przetworniki pomiarowe: scalone przetworniki do współpracy z czujnikami temperatury, przykład przetwornika do współpracy z piezorezystancyjnym czujnikiem ciśnienia, konfiguracja sprzętowa i funkcjonalność przetwornika inteligentnego. Elementy pneumatyki regulacyjnej: mieszek, membrana, element dysza-przesłona, równoważnia pneumatyczna, wzmacniacz pneumatyczny. Przykłady konstrukcji przetworników elektropneumatycznych. 5.Zasady konstrukcji i eksploatacji systemów automatyki w warunkach zagrożenia pożarowego i wybuchowego (2godz) Przykłady obiektów i instalacji o podwyższonym zagrożeniu wybuchowym i pożarowym. Uwagi ogólne o konstrukcji i utrzymaniu w ruchu instalacji automatyki oraz o konstrukcji urządzeń i elementów automatyki w wykonaniu Ex. Podejście systemowe w konstrukcji systemu automatyki dla instalacji o podwyższonym zagrożeniu wybuchowym i pożarowym. Bariery ochronne-budowa i zastosowanie. 6.Sieci przemysłowe (4godz) Różnice pomiędzy siecią przemysłową i biurową i podstawowe wymagania stawiane przed siecią przemysłową. Topologie sieci przemysłowych i protokoły dostępu do medium. Przykłady sieci: HART, PROFIBUS, PROFINET. 7.Regulatory-konstrukcja i programowanie (5 godz) Regulatory bezpośredniego działania -przykłady konstrukcji. Architektura sprzętowa regulatora cyfrowego / sterownika PLC: jednostka centralna, układy pamięci, układy wejść i wyjść analogowych i cyfrowych. Zasady programowania cyfrowych regulatorów PID, ogólne uwagi o metodach programowania sterowników PLC: elementy oprogramowania, typy danych, języki programowania, spełnienie wymagań czasu rzeczywistego przez system PLC. 8.Siłowniki i elementy wykonawcze (2 godz) Klasyfikacja, cechy użytkowe i obszary zastosowań siłowników: pneumatycznych (membranowe i tłokowe), hydraulicznych oraz elektrycznych (elektromagnetyczne i silnikowe). Siłowniki pneumatyczne: konstrukcja i sterowanie siłowników membranowych i tłokowych. Siłowniki hydrauliczne: sterowanie z wykorzystaniem rozrządu suwakowego Siłownik elektryczny silnikowy: schemat konstrukcyjny i sterowanie. Elementy sterujące mocą elektryczną w systemach sterowania temperaturą: falowniki i przekaźniki półprzewodnikowe. 9. Przykłady realizacji systemów automatyki i nadzoru dla rzeczywistych obiektów i procesów (2godz). Ćwiczenia laboratoryjne laboratoria 4 / 6
LABORATORIUM ĆWICZENIE 0 (wstęp): (PLCSIM+TIA PORTAL): Konfiguracja sprzętowa systemu PLC z panelem operatorskim (SIEMENS, TIA PORTAL), ĆWICZENIE 1: Układ stabilizacji ciśnienia ( sterownik TRUCK), ĆWICZENIE 2: Układ regulacji temperatury (SIEMENS), ĆWICZENIE 3: Sterowanie układem lewitacji powietrznej (SIEMENS), ĆWICZENIE 4: Konfiguracja i uruchomienie sieci przemysłowej PROFINET (SIEMENS), ĆWICZENIE 5. Dobór nastaw regulatorów przemysłowych (EFTRONIK XS), ĆWICZENIE 6. Asynchroniczny silnik klatkowy z falownikiem (falownik SIEMENS), ĆWICZENIE 7. Programowanie sterowników PLC język drabinkowy (SIEMENS), CWICZENIE 8. Bezpośrednie sterowanie cyfrowe z użyciem środowiska VisiDaq oraz systemu ADAM 5000, CWICZENIE 9.System sterowania orientowanych ogniw słonecznych (VisiDaq+Adam4000), Sposób obliczania oceny końcowej Semestr 4: Laboratorium: do otrzymania oceny pozytywnej z laboratorium niezbędne jest zaliczenie co najmniej8 ćwiczeń na 9, obejmujące: pozytywne zdanie kolokwium ustnego (ocena co najmniej 2.5), poprawne wykonanie ćwiczenia (ocena kropka lub plus) oraz oddanie sprawozdania na następnych zajęciach. Zaliczenie wszystkich ćwiczeń w pierwszym terminie oraz zebranie odpowiedniej ilości ocen plus za wykonanie pozwala na podniesienie oceny z laboratorium o ½ stopnia lub cały stopień Semestr 4: Ocena końcowa to średnia z ocen z: laboratorium i egzaminu, przy czym obie oceny muszą być pozytywne (co najmniej 3.0) Wymagania wstępne i dodatkowe Znajomość fizyki, podstaw automatyki oraz elementarne informacje z mechaniki i elektroniki. Zalecana literatura i pomoce naukowe [1] Gilewski T. "Podstawy programowania sterowników SIMATIC S7-1200 w języku SCL, Wyd BTC 2015. [2] Komor Z. Aparatura Automatyki skrypt PW 1995. [3] Kasprzyk J. Programowanie sterowników przemysłowych wyd. WNT 2006. [4] Nawrocki W. Sensory i systemy pomiarowe Wyd P Poz 2001, 2006, [5] Skoczowski S. Technika regulacji temperatury. Systemy regulacji, regulatory przemysłowe Wyd. PAR 2000 [6] Kwaśniewski J. "Język tekstu strukturalnego w sterownikach SIMATIC S7-1200 i S7-1500, BTC 204 [7] Kwaśniewski J. Inteligentny dom i inne systemy sterowania w 100 przykładach, BTC 2011. Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu Nie podano dodatkowych publikacji Informacje dodatkowe Brak 5 / 6
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS) Forma aktywności studenta Udział w wykładach Udział w ćwiczeniach Przygotowanie do zajęć Samodzielne studiowanie tematyki zajęć Przygotowanie sprawozdania, pracy pisemnej, prezentacji, itp. lub kolokwium zaliczeniowe Sumaryczne obciążenie pracą studenta Punkty ECTS za moduł Obciążenie studenta 28 godz 28 godz 50 godz 40 godz 20 godz 2 godz 168 godz 6 ECTS 6 / 6