Detail předmětu

Process automation

FEKT-NAUPAk. rok: 2011/2012

Úvod do projektování automatizačních systémů. Fáze projektování, modely projektantské práce. Dokumentování projektu. Systémy reálného času v automatizaci procesů. Operační systémy reálného času, programovací jazyky pro reálný čas. Matematické modelování složitých technologických celků. Verifikace modelů. Numerické aspekty modelování. Případové studie. Legislativa a normy návrhu elektronických měřicích přístrojů. Důraz na bezpečnost. Základní konstrukční prvky a komponenty. Vybraná problematika ze spolehlivosti MP a MZ. Rušení, aktivní a pasivní stínění. Počítačová podpora návrhu MP a MZ.

Jazyk výuky

angličtina

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 návrhu měřicích přístrojů a zařízení.

Prerekvizity

Jsou požadovány znalosti na úrovni bakalářského studia.

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

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. Zvláštní pozornost bude věnována HW/SW návrhu systémů reálného času. 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 jsou i požadavky na elektronické měřící přístroje (MP) a zařízení (MZ), legislativa MZ a MP, požadavky norem a souvisejících předpisů, ČSN 61010; dále základní konstrukční prvky a komponenty pro MP a MZ, vybraná problematika ze spolehlivosti MP a MZ, napájení a provoz MP a MZ, podpora vývojových a konstrukčních prací MP a MZ počítačem, návrh a realizace vybraných obvodů MP a MZ (samostatná práce) včetně experimentálního ověření.

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

laboratorní výuka, projekt

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program EEKR-MN magisterský navazující

    obor MN-KAM , 2 ročník, zimní semestr, povinný
    obor MN-EVM , 2 ročník, zimní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. František Zezulka, CSc.

Osnova

Úvod do projektování automatizačních systémů, související inženýrské práce.
Fáze projektu, modely projekčních prací, dokumentování projektu.
Projektantské konvence, značky, symboly, příklad projektu výměníkové stanice.
Úvod do distribuovaných systémů řízení procesů. Kroky projektování DCS dle VDI/VDO. Požadavky na HW/SW distribuovaných systémů řízení.
Software pro systémy pracující v reálném čase. Operační systémy, metody synchronizace a komunikace, propojení subsystémů, zabezpečení. Typické chyby aplikačního SW a jejich odstraňování.
Programování systémů reálného času s tvrdými požadavky na RT. Poukazy na nejzávažnější otázky této problematiky. Případová studie.
Fáze projektu a realizace dodávky jako technicko-organizační problém. Identifikace a analýza problému, syntéza a ověření řešení, implementace, seřízení a ověření, dokumentace a podpora uživatele.
Matematické modelování složitých technologických celků. Kvantitativní a kvalitativní modelování, způsoby tvorby modelů, verifikace modelů. Numerické aspekty modelování a řešení případných problémů. Způsoby využití modelů.
Případová studie - regulace elektrického výkonu Elektrárny Ledvice. Řešitelnost úlohy za daných omezení.
Legislativa a požadavky na měřící přístroje (MP) a měřící zařízení (MZ). Požadavky norem a souvisejících předpisů pro daný typ přístroje, závazné normy IEC. ČSN EN 61010 - část 1, bezpečnostní požadavky na elektrické měřící, řídící a laboratorní zařízení. - bezpečnostní třídy (rozdělení, způsoby ochrany, přípustné hodnoty napětí a proudů), ochrana proti dotyku živých částí, IP krytí - druhy elektrické izolace a požadavky na izolaci podle bezpečnostní třídy přístroje (základní, doplňková, přídavná izolace, izolační materiály, vzdušné vzdálenosti a povrchové cesty) - zkoušky napěťové pevnosti - vlastní mechanické provedení (přívody napájecích obvodů, oddělení napájecích a proudových vodičů) - ochranný vodič a jeho funkce - mechanická pevnost přístroje (pád, úder) - ochrana před vznícením (oteplení přístroje, teplotní hranice), zkoušky a měření - teplotních poměrů, konstrukční opatření proti vznícení (odvod tepla, větrací otvory)
Základní konstrukční prvky a komponenty síťové filtry, oddělovací transformátory, ochranné prvky proti předpětí a zkratům , tavné, teplotní pojistky a další). Napájení a zálohování měřících přístrojů a měřících zařízení, alternativní metody, mobilní provoz.
Vybraná problematika ze spolehlivosti MP a MZ, problematika rušení, aktivní a pasivní stínění, zvýšení spolehlivosti atd. Příklady praktické realizace. Vztah "člověk - MP a MZ " (základy ergonometrie, psychologie obsluhy, specifika prostředí atd.
Podpora vývojových a konstrukčních prací MP a MZ počítačem - přehled možností. Simulace, návrh a konstrukce včetně plošných spojů.

Laboratorní cvičení

39 hod., povinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. František Zezulka, CSc.

Osnova

Úvodní cvičení (organizace, instruktáž, školení o bezpečnosti a seznámení s pracovištěm, podmínky udělení zápočtu).
Úvod do PC orientovaných DCS systémů. Výuka základních funkcí a konfigurace systému.
Výuka dalších funkcí PC orientovaného DCS systému.
Dokončení výuky DCS systému, zadání individuální práce.
Práce na zadání DCS řízení modelu technologického procesu.
Práce na zadání. Korekce chybných postupů.
Prezentace a předání řešení samostatného zadání.
Metodika návrhu, projektová a prototypová dokumentace
Simulace a návrh typických obvodů a konstrukčních řešení MP a MZ počítačem
Realizace a experimentální ověření navržených obvodů MP a MZ.
Realizace a experimentální ověření navržených obvodů MP a MZ.
Samostatná práce: Návrh, realizace a experimentální ověření (alternativně "exkurse" nebo prezentace firmy)
Zápočet