Detail předmětu

Programovatelné automaty

FEKT-BPGAAk. rok: 2018/2019

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

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 laboratořích. Student odevzdává sedm menších samostatných projektů a jeden větší projekt.

Způsob a kritéria hodnocení

Laboratorní cvičení:
9 bodů - cvičení, za odevzdané protokoly (Allen-Bradley),
12 bodů - cvičení, za odevzdané protokoly (Siemens),
9 bodů - cvičení, projekt - řízení technologického procesu.

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 4 : Modelové úlohy na PLC Allen Bradley (programování v ladder diagramu).
Cv. 5 až 12 : Modelové úlohy na PLC SIMATIC (logické programování v ladder diagramu, v SCL a S7 GRAPH).
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. 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.
doc. Ing. Jakub Arm, Ph.D.
Ing. Radek Štohl, Ph.D.
Ing. Ondřej Baštán
Ing. Tomáš Benešl
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).