Detail předmětu

Automatizace procesů

FEKT-LAUPAk. rok: 2012/2013

Kurz LAUP je určen pro studenty druhého ročníku magisterského studia. Je to poslední ročník vysokoškolského studia a absolventi kursu LAUP 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:

Náplň tutoriálů:
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 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

Osnovy výuky

• Úvod do projektování automatizačních systémů.
• Programování dávkových procesů v systému Batch (Standard S88). Systém řízení výroby MES
• Projektování tepelných systémů. 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 cvičné aplikace InTouch / WinCC – použití na simulovaném procesu plnění, ohřev a vypouštění tanku

Programování v systému BATCH na PC. V tomto systému bude naprogramován proces řízení funkce napouštění, ohřevu a vypouštění tanku na simulovaném procesu tankuí. 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)

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. Předmět se věnuje i problematice odstraňování rušení vstupních/výstupních signálů řídicích systémů a způsobu připojování snímačů k DCS a PLC vstupům.
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. Případové studie z návrhu řídicích systémů energetických zařízení. Případová studie na řešení řídicího systému potravinářského komplexu. Laboratorní cvičení jsou orientována na PC orientované distribuované řídicí systémy (DCS) aplikované na SW modelech procesů. Další část cvičení je věnována .

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

laboratorní výuka, projekt

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program EEKR-ML magisterský navazující

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

  • Program EEKR-ML1 magisterský navazující

    obor ML1-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, inženýrské práce. . Fáze projektu, modely projekčních prací.
2. Projektantské konvence, značky, symboly. Příklad projektu výměníkové stanice tepla.
3. Matematické modelování složitých technologických celků. Verifikace modelů. Numerické aspekty modelování. Případová studie projektování elektrárny. regulátory.
4. Analýza projektu potravinářského procesu s počítačovým řídicím systémem.
5. Funkční bezpečnost elektrických- elektronických , programovatelných systémů. Norma IEC 61508.

Laboratorní cvičení

39 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Jan Pásek, CSc.

Osnova

Laboratorní cvičení 2011/12:
1. Vypracování programu pro čtení analogového signálu v PLC SIMATIC a jeho vizualizace v systému WinCC Flexible.
2. HW konfigurace řídícího systému mlékárny. Nabídka PLC řídícího systému mlékárny