Detail předmětu

Automatizace procesů

FEKT-MAUPAk. rok: 2011/2012

Kurz MAUP je určen pro studenty druhého ročníku magisterského studia. Je to poslední ročník vysokoškolského studia a absolventi kursu MAUP mají po jeho ukončení vstoupit do projekčních a programátorských týmů řešících návrhy a realizace průmyslových řídicích systémů. Základními pilíři této práce je specifikace elektrických prvků technologického procesu, specifikace vstupních a výstupních signálů, návrh řídicího systému, vytvoření cenové nabídky pro uživatele, vytvoření programů pro PLC, vytvoření programů pro ovládání a vizualizaci (SCADA/HMI), vytvoření průmyslové komunikační sítě a vytvoření aplikace systému MES. Pro tyto činnosti musí být odpovědný pracovník schopen vytvořit časový harmonogram. Teoretickou podporou je znalost matematického modelování složitých technologických celků, verifikace modelů, numerických aspektů modelování a funkční bezpečnosti (standard IEC 61508 a související). Z výše uvedených předpokladů vychází následující plán přednášek a cvičení studentů tak, aby jmenované dovednosti získali:

Přednášky:
Úvod do projektování automatizačních systémů.
Ovládací a vizualizační systémy SCADA (InTouch)
Programování dávkových procesů v systému Batch (Standard S88)
Systém řízení výroby MES
Příklad projektu parní výměníkové stanice tepla
Matematické modelování složitých technologických celků
Vybrané problémy praktického použití regulátorů
Identifikace vlastností průmyslových zařízení
Případová studie projektování elektrárny
Problematika rušení a šumové imunity. Příklady připojení typických snímačů k PLC a IPC
Bezpečnost řídicích systémů. Standard 61508 Funkční bezpečnost E/E/EP

Laboratorní cvičení:
Zopakování základů programování na PLC SIMATIC (HW konfigurace, jednoduché programy v STL) a rozšíření o programování analogových signálů (teplota)
Vytvoření regulačního obvodu na PLC s využitím PID regulátoru teploty s akční veličinou jako napětím měřeném voltmetrem. Vytvoření ovládací a vizualizační aplikace pro tento regulační obvod ve WinCC.
Vytvoření cvičné aplikace InTouch – použití na simulovaném procesu plnění, ohřev a vypouštění tanku
Program pro regulaci teploty v tanku. Bude zahrnovat vytvoření PLC programu pro simulaci procesu funkce tanku a program PLC pro řízení funkce napouštění, ohřevu a vypouštění tanku. Vše v STL.
Doplnění předchozího zadání o ovládání z aplikace InTouch
Programování v systému BATCH na PC. V tomto systému bude naprogramován proces řízení funkce napouštění, ohřevu a vypouštění tanku z předchozího zadání. Simulace funkce zůstane v programu PLC. Jako systém BATCH bude použit BATCH modul ze systému COMES.
Zobrazení dat z projektu Plnění a ohřev tanku v systému MES (COMES)
Zpracování dat z projektu Plnění a ohřev tanku v systému MES (COMES)
HW konfigurace řídicího systému mlékárny
Nabídka PLC řídicího systému mlékárny
MS Project – seznámení, úvod, Harmonogram projektu mlékárny v MS Projektu

Významnou součástí výuky jsou i nepovinné exkurze do Cementárny Mokrá a Jaderné elektrárny Dukovany, kde mají studenti možnost vidět moderní řídicí systémy včetně kvalitního doprovodného programu.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

6

Garant předmětu

prof. Ing. František Zezulka, CSc.

Zajišťuje ústav

Ústav automatizace a měřicí techniky (UAMT)

Výsledky učení předmětu

Znalosti v oblasti projekční práce automatizačních systémů pro řízení procesů se zřetelem na RT systémy. Znalosti v oblasti připojování snímačů k DCS a PLC s ohledem na šumovou imunitu. Exkurse v energetických a cementárenském procesu.

Prerekvizity

1. Jsou požadovány znalosti na úrovni bakalářského studia.
2. všichni studenti musí být prokazatelně poučeni o bezpečnostních předpisech podle
• ČSN EN 50 110-1 ed. 2 „Obsluha a práce na elektrických zařízeních“,
• ČSN EN 50191 ed. 2 „Zřizování a provoz zkušebních elektrických zařízení“,
• ČSN EN 61140 ed. 2 „Ochrana před úrazem elektrickým proudem - Společná hlediska pro instalaci a zařízení“,
• ČSN 33 2000-4-41 ed. 2 „Ochranná opatření pro zajištění bezpečnosti - Ochrana před úrazem elektrickým proudem“
a dále s normami souvisejícími.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT.

Způsob a kritéria hodnocení

až 30 bodů za cvičení
až 70 bodů za zkoušku

Osnovy výuky

Přednášky:
• Úvod do projektování automatizačních systémů.
• Ovládací a vizualizační systémy SCADA (InTouch)
• Programování dávkových procesů v systému Batch (Standard S88)
• Systém řízení výroby MES
• Příklad projektu parní výměníkové stanice tepla
• Matematické modelování složitých technologických celků
• Vybrané problémy praktického použití regulátorů
• Identifikace vlastností průmyslových zařízení
• Případová studie projektování elektrárny
• Problematika rušení a šumové imunity. Příklady připojení typických snímačů k PLC a IPC
• Bezpečnost řídicích systémů. Standard 61508 Funkční bezpečnost E/E/EP.
Mezi přednášejícími budou i zkušení odborníci z praxe, s nimiž se budou termíny přednášek sjednávat na začátku semestru, takže pořadí přednášek nemusí odpovídat tomu, jak jsou v předmětu uvedeny.

Laboratorní cvičení:
• Zopakování základů programování na PLC SIMATIC (HW konfigurace, jednoduché programy v STL) a rozšíření o programování analogových signálů (teplota)
• Vytvoření regulačního obvodu na PLC s využitím PID regulátoru teploty s akční veličinou jako napětím měřeném voltmetrem. Vytvoření ovládací a vizualizační aplikace pro tento regulační obvod ve WinCC.
• Vytvoření cvičné aplikace InTouch – použití na simulovaném procesu plnění, ohřev a vypouštění tanku
• Program pro regulaci teploty v tanku. Bude zahrnovat vytvoření PLC programu pro simulaci procesu funkce tanku a program PLC pro řízení funkce napouštění, ohřevu a vypouštění tanku. Vše v STL.
• Doplnění předchozího zadání o ovládání z aplikace InTouch
• Programování v systému BATCH na PC. V tomto systému bude naprogramován proces řízení funkce napouštění, ohřevu a vypouštění tanku z předchozího zadání. Simulace funkce zůstane v programu PLC. Jako systém BATCH bude použit BATCH modul ze systému COMES.
• Zobrazení dat z projektu Plnění a ohřev tanku v systému MES (COMES)
• Zpracování dat z projektu Plnění a ohřev tanku v systému MES (COMES)
• HW konfigurace řídicího systému mlékárny
• Nabídka PLC řídicího systému mlékárny
• MS Project – seznámení, úvod, časový harmonogram projektu mlékárny v MS Projektu

Učební cíle

Cílem předmětu je seznámit studenty s komplexní problematikou automatizace procesů. Studenti se naučí základy konstrukční a projektantské práce při projektech automatizace strojů, výrobních linek a technologických procesů. Seznámí se s bezpečnostními normami, normou funkčního značení měření a regulace a dále projektantskými postupy při realizaci systémů měření, regulace a automatizace.
Obsahem předmětu je i výuka počítačové podpory konstrukční a projektantské práce. Na praktických ukázkách projektů a exkursích do vybraných technologických procesů se seznámí s konkrétní podobou realizace automatizace. Laboratorní cvičení jsou orientována na PC orientované distribuované řídicí systémy (DCS) aplikované na SW modelech procesů. Další část cvičení je věnována problematice odstraňování rušení vstupních/výstupních signálů řídicích systémů.
Součástí předmětu je dále přehled řešení vstupů DCS a PC a připojování snímačů s ohledem na šumovou imunitu.
Na příkladech výměníkových stanic tepla a elektrárenských bloků si studenti procvičí projektantské konvence a značky a principy řízení energetických zařízení.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

laboratorní výuka, projekt

Základní literatura

Zezulka F.: Automatizační prostředky. Skriptum PC DIR, 2000. (CS)
Zezulka F.: Prostředky průmyslové automatizace, VUTIUM, 2004 (CS)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program EEKR-M magisterský navazující

    obor M-KAM , 2 ročník, zimní semestr, povinný

  • Program EEKR-CZV celoživotní vzdělávání (není studentem)

    obor ET-CZV , 1 ročník, zimní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. František Zezulka, CSc.

Osnova

1. Úvod do projektování automatizačních systémů.
2. Fáze projektu. Projektantské konvence, značky, symboly.
3. Modely projekčních prací. Inženýrské činnosti projekční práce.
4. Příklady projektu horkovodní výměníkové stanice tepla.
5. Příklad projektu parní výměníkové stanice tepla.
6. Projekt inovace systému kontroly a řízení technologického celku I
7. Projekt inovace systému kontroly a řízení technologického celku II.
8. Matematické modelování složitých technologických celků.
9. Vybrané problémy praktického použití regulátorů.
10. Identifikace vlastností průmyslových zařízení.
11. Případová studie projektování elektrárny.
12. Problematika rušení a šumové imunity. Příklady připojení typických snímačů k PLC a IPC.
13. Bezpečnost řídicích systémů. Standard 61508 Funkční bezpečnost E/E/EP.

Laboratorní cvičení

39 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Jan Pásek, CSc.

Osnova

Laboratorní cvičení:
1. Zopakování základů programování na PLC SIMATIC (HW konfigurace, jednoduché programy v STL)
2. Měření a zpracování analogových signálů na PLC, PID regulátor
3. WinCC – Obrazy pro ovládání a vizualizaci PID regulace
4. InTouch – seznámení, screen pro plnění a vypouštění tanku
5. Program pro regulaci teploty v tanku + InTouch
6. Program pro regulaci teploty v tanku + WinCC
7. HW konfigurace řídícího systému mlékárny
8. Nabídka PLC řídícího systému mlékárny
9. MS Project – seznámení, úvod, Harmonogram projektu mlékárny v MS Projektu
10. Zpracování dat z projektu Plnění a ohřev tanku v systému MES (COMES)
11. Zpracování dat z projektu Plnění a ohřev tanku v systému MES (COMES)
12. Exkurze CEMO
13. Náhradní cvičení.