Komputerowe Systemy Sterowania Sem.VI, Kierunek: Automatyka i Robotyka, Specjalność: Automatyka i Systemy Sterowania Wykład organizacyjny Katedra Inżynierii Systemów Sterowania
Wymiar dydaktyczny przedmiotu Wykład: Laboratorium: 2 godziny/tydzień 2 godziny/tydzień Przedmiot zakończony egzaminem!
Prowadzący Odpowiedzialny za przedmiot Dr inż. Jarosław Tarnawski Prowadzący wykład Dr hab. inż. Kazimierz Duzinkiewicz Dr inż. Tomasz Rutkowski Dr inż. Michał Grochowski Dr inż. Robert Piotrowski
Powiązania z innymi przedmiotami Przedmiot KSS ma na celu integrację wiedzy z wielu zagadnień automatyki oraz przedstawienie metod i sposobów praktycznej implementacji tych zagadnień w maszynach cyfrowych. W trakcie tego przedmiotu studenci mają poznać możliwości oraz różne aspekty implementacji poznanych metod modelowania, estymacji, filtracji, optymalizacji, wspomagania decyzji, sterowania w odpowiednich urządzeniach przemysłowych oraz ich łączenia w celu otrzymania całościowego, funkcjonalnego systemu.
Powiązania z innymi przedmiotami Aspekty implementacyjne przedmiotu, związane zarówno z doborem infrastruktury sprzętowej jak i odpowiednią strukturyzacją algorytmów do danej struktury sprzętowej, wykorzystują w różnej części treści przedstawiane na następujących przedmiotach: Podstawy Automatyki (KISS), Systemy Czasu Rzeczywistego (KISS), Przemysłowe Sieci Informatyczne (KISS), Wprowadzenie do Systemów Sterowania i Wspomagania Decyzji (KISS), Sterowanie Systemami Ciągłymi, Sterowniki Programowalne, Modelowanie i Identyfikacja, Optymalizacja i Wspomaganie Decyzji.
Treści kształcenia Pojęcie systemu i jego otoczenia. Pojęcie systemu złożonego i jego elementów (obiektów). Przykłady złożonych obiektów sterowania. Modele matematyczne pojedynczych i złożonych obiektów sterowania (modele ciągłe, dyskretne i hybrydowe). Struktury systemów sterowania (m.in. klasyczne, scentralizowane, wielowarstwowe, rozproszone oraz rozproszone struktury wielowarstwowe). Realizacja scentralizowanego i rozproszonego systemu sterowania bez wymiany informacji i z wymianą informacji z uwzględnieniem zagadnień komunikacyjnych (zagadnienia zależności czasowych, utraty danych, stabilności). Warstwowe układy sterowania: wybrane aspekty wydzielania warstw na bazie podziału funkcji sterowania obiektem (zagadnienia wyboru wielkości regulowanych, doboru i implementacji lokalnych układów sterowania) oraz dekompozycji bieżącego zadania optymalizacji (zagadnienia optymalnego przebiegu procesu, dekompozycji i koordynacji zadań optymalizacji). Zależności i współpraca pomiędzy warstwami. Omówienie warstwowych i rozproszonych struktur sterowania na przykładach obiektów wielkiej skali: sieci wodociągowej, oczyszczalni ścieków, rafinerii ropy naftowej. Decydowalna, przełączalna struktura systemu sterowania. Reżimy pracy systemu.
Treści kształcenia Zadania i wymagania wobec komputerowego systemu sterowania. Struktura informacyjna komputerowego systemu sterowania. Wybór narzędzi i metod do realizacji praktycznej poszczególnych struktur sterowania. Zagadnienia realizacji i implementacji wybranych złożonych algorytmów sterowania oraz algorytmów sterowania bezpośredniego w urządzeniach komputerowych: mikrokontrolerach, sterownikach programowalnych, programowalnych kontrolerach automatyki, komputerach przemysłowych. Realizacja systemu SCADA - sterowanie nadzorcze uwzględniające m.in. koordynację pracy wszystkich warstw sterowania, inicjalizacji procesów optymalizacji i przekazywanie wyników pracy warstwy optymalizującej jako wartości bądź trajektorii zadanych do realizacji przez warstwę sterowania bezpośredniego. Realizacja systemu wspomagania decyzji i włączenia jego funkcjonalności do warstwy sterowania nadrzędnego. Akwizycja i archiwizacja danych procesowych. Realizacja warstwy optymalizującej. Dobór solverów do zadań optymalizacji. Lokalny serwer obliczeniowy, klaster obliczeniowy, wynajmowanie mocy obliczeniowych. Realizacja warstwy zarządzania z wykorzystaniem oprogramowania typu MES, interfejsy do systemów ERP i analizy ekonomicznej. Wybrane zagadnienia oceny i podnoszenia niezawodności pracy komputerowego systemu sterowania.
Efekty kształcenia W zamierzeniu wnioskujących efektem kształcenia ma być integracja wiedzy z różnych przedmiotów z kierunku Automatyka oraz umiejętność wykorzystania tej wiedzy w praktyce. Pożądanym efektem kształcenia KSS jest również znajomość oraz umiejętność określenia znaczenia: struktur sterowania w przemyśle, zagadnień dekompozycji, decentralizacji, zmiany reżimów pracy systemu. Studenci poznają szeroką gamę praktycznych umiejętności z Inżynierii Systemów Sterowania. Niewątpliwą zaletą takiej idei przedmiotu jest integracja wiedzy, ale także wielu narzędzi i technik stosowanych dotąd osobno.
Sposób zaliczenia przedmiotu W połowie semestru odbędzie się kolokwium Zaliczenie kolokwium od 50% W semestrze odbędzie się 5 punktowanych laboratoriów (pozostałe nie będą punktowane) Oceniany będzie stopień realizacji treści laboratorium, zaangażowanie, aktywność, zrozumienie zagadnień realizowanego laboratorium, samodzielność. Za każde laboratorium można uzyskać maksymalnie 10pkt. Oceny w obrębie grupy odrabiającej laboratorium mogą być zróżnicowane. Oceniane może być również przygotowanie do zajęć w formie tzw. wejściówki do uzyskania jest 5pkt za każdy taki sprawdzian. W celu zaliczenia przedmiotu konieczne jest zdobycie co najmniej 50% z części laboratoryjnej.
Sposób zaliczenia przedmiotu W sesji odbędzie się egzamin, o charakterze testu wielokrotnego wyboru, a także zagadnień otwartych. W celu zaliczenia przedmiotu konieczne jest zdobycie co najmniej 50% z egzaminu. Ocena końcowa będzie wynikała z % uzyskanych pkt. uwzględniając wagi poszczególnych elementów przedmiotu. Wynik_końcowy = 50% wyniku_z_egzaminu + 25% wyniku_z_kolokwium + 25% wyniku_z_laboratorium Tabela: odwzorowanie Wynik_końcowy na ocenę od do Ocena 0 50 2 50 60 3 60 70 3,5 70 80 4 80 90 4,5 90 95 5 95 100 5,5
Sesja poprawkowa W przypadku nie spełnienia warunków zaliczenia tj. uzyskania 50% z każdego elementu przedmiotu : kolokwium, laboratoriów i egzaminu, zaliczenie odbędzie się w sesji poprawkowej, najpierw dotyczące części kolokwialno/laboratoryjnej, a następnie egzaminacyjnej.
Obecność na zajęciach Obecność na zajęciach jest obowiązkowa i może być kontrolowana. W przypadku nieobecności nieusprawiedliwionej student otrzymuje 0pkt z danych zajęć i nie ma możliwości ich odrobienia (dotyczy kolokwiów i laboratorium). W przypadku nieobecności usprawiedliwionej (zwolnienie lekarskie, działalność na rzecz Wydziału lub Uczelni, ważnych sytuacji losowych) nie wlicza się nieodbytych zajęć do uzyskanego procentu punktów (dotyczy laboratorium). Ewentualny dodatkowy termin kolokwium wymaga uzgodnienia z prowadzącymi przedmiot.
Strona WWW przedmiotu www. eia.pg.edu.pl/kiss/dydaktyka/kss
Literatura i materiały dydaktyczne Niederliński A. Systemy komputerowe automatyki przemysłowej, tom 1, Sprzęt i oprogramowanie, WNT, 1984. Niederliński A. Systemy komputerowe automatyki przemysłowej, tom 2, Zastosowania, WNT, 1985. Tatjewski P. Sterowanie zaawansowane obiektów przemysłowych, Akademicka Oficyna Wydawnicza EXIT, 2002 Grega W. Metody i algorytmy sterowania cyfrowego w układach scentralizowanych i rozproszonych, Wydawnictwo AGH, 2004 Trybus L. Regulatory wielofunkcyjne, WNT, 1992.