Detail předmětu

Programovatelné automaty

FEKT-BPGAAk. rok: 2014/2015

Programovatelné automaty v řízení technologických procesů.
Řídící systém výrobního podniku.
Reléové řídící systémy, programovatelné automaty .
Ovládací a dohlížecí systém SCADA
Systémy pro řízení podniku (ERP), informační systém MES, funkční oblasti MES - systému operativního řízení výroby
Celý řídící a informační systém výrobního podniku
Obecné vlastnosti programovatelných automatů, obecný přehled, provedení programovatelných automatů, hardwarová konfigurace PLC Siemens S7-300, adresování signálových modulů, kategorie programovatelných automatů.
Propojení programovatelných automatů v sítích, Mulmulti-Point Interface (MPI), úrovně komunikace, procesní úroveň, úroveň řídících buněk, úroveň řízení výroby.
Základy programování, konfigurace modulů, paměťové oblasti v CPU.
Programovací jazyk STL, zpracování programu, provozní režimy, bloky programu, adresace proměnných, proměnné a konstanty.
Základní funkce, logické funkce, paměťové funkce, funkce načítání a přenosu, operace s akumulátory, časovače, čítače, operace porovnávání, aritmetické funkce, převodní operace.
Zpracování analogových signálů v PLC, reprezentace analogových hodnot, standardizace analogových hodnot , použití analogových modulů v regulační smyčce.
Programování technologických procesů, kritéria řídících systémů s PLC, standardizace programů PLC .
Sekvenční programování PLC pomocí funkčních a datových bloků, funkční algoritmy (popisy), grafická forma sekvenčního programování, SIMATIC S7-GRAPH, sekvencer.
Modulová struktura programů v PLC, hierarchie modulů, Programové funkce modulového systému.
Komunikace PLC s ovládacími a vizualizačními systémy, komunikace PLC a SCADA, hardware a software pro podporu komunikace, ovladače.
Řídící systémy na bázi PC, řídící systémy Slot PLC, řídící systémy Soft PLC, SoftPLC versus PLC.

Laboratorní cvičení se dělí na dvě části. V první části se studenti seznámí s PLC Allan-Bradley od Rockwell Automation. V druhé části budou cvičení probíhat na automatech SIMATIC od firmy Siemens. Programuje se PLC řízení různých modelů technologických procesů a zařízení a to v logickém i sekvenčním způsobu programování.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

6

Garant předmětu

Ing. Radek Štohl, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav automatizace a měřicí techniky (UAMT)

Výsledky učení předmětu

Student je schopen:

Vysvětlit význam programovatelného automatu v řízení technologických procesů.
Popsat informační pyramidu řízení výrobního podniku.
Definovat reléový řídicí systém a programovatelné automaty.
Popsat pojem SCADA.
Vyjmenovat a charakterizovat jednotlivé vrstvy informační pyramidy
Definovat obecné vlastnosti programovatelných automatů, provedení a kategorie programovatelných automatů.
Vytvořit konfiguraci modulů PLC
Použít základní funkce, logické funkce, paměťové funkce, funkce načítání a přenosu, operace s akumulátory, časovače, čítače, operace porovnávání, aritmetické funkce, převodní operace.
Realizovat zpracování analogových signálů v PLC, reprezentace analogových hodnot, standardizace analogových hodnot, použití analogových modulů v regulační smyčce.
Rozumět programování technologických procesů, kritéria řídících systémů s PLC, standardizace programů PLC .
Vysvětlit sekvenční programování PLC pomocí funkčních a datových bloků, funkční algoritmy (popisy), grafická forma sekvenčního programování, SIMATIC S7-GRAPH.
Rozumět komunikaci PLC s ovládacími a vizualizačními systémy, komunikace PLC a SCADA, hardware a software pro podporu komunikace, ovladače.
Znát pojmy řídicí systémy na bázi PC, řídicí systémy Slot PLC, řídicí systémy Soft PLC.

Prerekvizity

Studenti znají:

- Definice pojmu stavový automat a typy.
- Pojem a význam orientovaný graf.
- Co je to stav, tabulka přechodů.
- Použití základních operací z Booleovy algebry

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování zahrnují přednášky, cvičení na počítači v laboratoře. Student odevzdává šest menších samostatných projektů.

Způsob a kritéria hodnocení

Laboratorní cvičení:
18 bodů - cvičení, za odevzdané protokoly
6 bodů - cvičení, přezkoušení z Allan-Bradley
6 bodů - cvičení, přezkoušení ze SIMATIC STEP 7

Pro získání zápočtu:
Odevzdání všech protokolů
Minimálně 15 bodů z laboratoří

Pro uznání zkoušky:
Minimálně 35 bodů ze 70 možných bodů

Osnovy výuky

Přednášky:
1. Úvod k laboratorním cvičením pro programování PLC Allen-Bradley.
2. Celý řídící systém výrobního podniku (relé, PLC, SCADA, ERP, MES), obecné vlastnosti programovatelných automatů, hardwarová konfigurace, kategorie PLC, propojení PLC v sítích, základy programování: paměťové oblasti PLC.
3. Programovací jazyky, zpracování programu, typy bloků, adresace proměnných, logické funkce, pamětové funkce (RS), Load a Transfer, timery, čítače, aritmetické funkce a porovnávání, převodní operace.
4. Blokové funkce, příklady volání funkcí FC (aritmetika, převody), příklady programů (generátor pulsů, řízení ventilátorů, řízení klapky ). Dále příklad funkčního bloku FB pro motory Diesel/Benzin, monitorování teploty, clock generátor.
5. Zpracování analogových signálů v PLC, reprezentace analogových hodnot, standardizace analogových hodnot, použití analogových modulů v regulační smyčce.
6. Programovací prostředí pro PLC Siemens - Simatic Manager.
7. Instrukce a pokyny pro programování v laboratorních cvičeních s PLC Siemens, programování technologických procesů, kritéria řídících systémů s PLC, standardizace programů PLC.
8. Sekvenční programování PLC pomocí funkčních a datových bloků, funkční algoritmy (popisy), grafická forma sekvenčního programování.
9. SIMATIC S7-GRAPH, Grafcet (Schneider Electric).
10. Standardizace v programování PLC (S88, objektově orientované programování)
11. Komunikace PLC s ovládacími a vizualizačními systémy SCADA, hardware a software pro podporu komunikace, ovladače, OPC.
12. Řídící systémy na bázi PC, řídící systémy Slot PLC, řídící systémy Soft PLC, SoftPLC versus PLC.
13. Rekapitulace obtížných oblastí - feedback na laboratorní cvičení.

Laboratorní cvičení:
Cv. 1 až 5 : Modelové úlohy na PLC Allen Bradley (programování v ladder diagramu).
Cv. 6: Kontrolní cvičení
Cv. 7 až 11 : Modelové úlohy na PLC SIMATIC (logické programování v ladder diagramu a v STL S7 GRAPH).
Cv. 12: Kontrolní cvičení
Cv. 13: Zápočet a hodnocení

Učební cíle

Cílem předmětu je výuka a trénink v programování programovatelných automatů PLC jako nejběžnějšího mikropočítačového řídicího systému strojů, výrobních linek a technologických procesů. Studenti se seznámí s architekturou a obvodovým řešením PLC, jejich základními vlastnostmi a modulární výstavbou. Naučí se programovat v jednoduchých programovacích jazycích PLC (ladder diagram, instruction list a FBD), ale i v jazycích sekvenčních systémů (S7 GRAPH, Grafcet). Budou seznámeni i s propojováním automatů mezi sebou a s nižšími i vyššími úrovněmi řídícího systému pomocí sériových komunikačních sběrnic. Pozornost je věnována i vysoce funkčním a vysoce bezpečným PLC.

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

Laboratoře, projekt.

Základní literatura

Pásek J.: Programovatelné automaty v řízení technologických procesů (CS)

Doporučená literatura

Martinásková M., Šmejkal L.: PLC a automatizace 1, BEN, Praha 2002 (CS)
Martinásková M., Šmejkal L.: Řízení programovatelnými automaty, vydavatelství ČVUT, Praha, 2004 (CS)
Šmejkal L.: PLC a automatizace 2, BEN, Praha 2005 (CS)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program EEKR-B bakalářský

    obor B-SEE , 2 ročník, letní semestr, volitelný mimooborový
    obor B-AMT , 2 ročník, letní semestr, volitelný oborový

  • Program EEKR-CZV celoživotní vzdělávání (není studentem)

    obor ET-CZV , 1 ročník, letní semestr, volitelný oborový

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Ing. Jan Pásek, CSc.
Ing. Radek Štohl, Ph.D.

Osnova

1. Úvod k laboratorním cvičením pro programování PLC Allen-Bradley.
2. Celý řídící systém výrobního podniku (relé, PLC, SCADA, ERP, MES), obecné vlastnosti programovatelných automatů, hardwarová konfigurace, kategorie PLC, propojení PLC v sítích, základy programování: paměťové oblasti PLC.
3. Programovací jazyky, zpracování programu, typy bloků, adresace proměnných, logické funkce, pamětové funkce (RS), Load a Transfer, timery, čítače, aritmetické funkce a porovnávání, převodní operace.
4. Blokové funkce, příklady volání funkcí FC (aritmetika, převody), příklady programů (generátor pulsů, řízení ventilátorů, řízení klapky ). Dále příklad funkčního bloku FB pro motory Diesel/Benzin, monitorování teploty, clock generátor.
5. Zpracování analogových signálů v PLC, reprezentace analogových hodnot, standardizace analogových hodnot, použití analogových modulů v regulační smyčce.
6. Programovací prostředí pro PLC Siemens - Simatic Manager.
7. Instrukce a pokyny pro programování v laboratorních cvičeních s PLC Siemens, programování technologických procesů, kritéria řídících systémů s PLC, standardizace programů PLC.
8. Sekvenční programování PLC pomocí funkčních a datových bloků, funkční algoritmy (popisy), grafická forma sekvenčního programování.
9. SIMATIC S7-GRAPH, Grafcet (Schneider Electric).
10. Standardizace v programování PLC (S88, objektově orientované programování)
11. Komunikace PLC s ovládacími a vizualizačními systémy SCADA, hardware a software pro podporu komunikace, ovladače, OPC.
12. Řídící systémy na bázi PC, řídící systémy Slot PLC, řídící systémy Soft PLC, SoftPLC versus PLC.
13. Rekapitulace obtížných oblastí - feedback na laboratorní cvičení.

Laboratorní cvičení

39 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Jan Pásek, CSc.
Ing. Ondřej Hynčica
doc. Ing. Jakub Arm, Ph.D.
Ing. Radek Štohl, Ph.D.
Ing. Lešek Franek, Ph.D.
Ing. Ladislav Šťastný, Ph.D.
Ing. Štefan Mišík
Ing. Miroslav Jirgl, Ph.D.

Osnova

Úvodní cvičení (organizace, instruktáž, školení o bezpečnosti a seznámení s pracovištěm, podmínky udělení zápočtu).
Cv. 1 až 5 : Modelové úlohy na PLC Allen Bradley (programování v ladder diagramu).
Cv. 6 : Test
Cv. 7 až 9: Modelové úlohy na PLC SIMATIC (logické programování v ladder diagramu a v STL).
Cv. 10 a 11 : Modelové úlohy v sekvenčním programování PLC SIMATIC - S7 GRAPH.
Cv. 12: Test
Cv. 13 : Náhradní cvičení a zápočty (hodnocení).