Detail předmětu
Automatizace procesů
FEKT-MAUPAk. rok: 2019/2020
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).
Jazyk výuky
Počet kreditů
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
Výsledky učení předmětu
- vytvořit projekt vizualizace technologického procesu (SCADA)
- vytvořit matematický model technologického celku
- implementovat vhodné řídicí algoritmy
- vytvořit aplikaci s funkcemi modulů operativního řízení výroby (MES)
- vytvořit program pro dávkový proces BATCH
- posoudit stupeň rizika řízeného procesu ve smyslu normy funkční bezpečnosti IEC 61508
- navrhnout HW/SW konfiguraci bezpečného řízení
Prerekvizity
Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody
Způsob a kritéria hodnocení
- body student získává za 5 protokolů a znalosti prokázané během cvičení, které budou kontrolovány formou vstupních testů na začátku cvičení
- pro získání zápočtu je třeba získat 15 bodů ze 30 možných
až 70 bodů za zkoušku
- zkouška je písemnou formou
- pro úspěšné složení písemné zkoušky je třeba získat 35 bodů ze 70 možných
Osnovy výuky
1. Úvod do projektování automatizačních systémů.
2. Matematické modelování složitých technologických celků.
3. Vybrané problémy praktického použití regulátorů.
4. Identifikace vlastností průmyslových zařízení.
5. Programování dávkových procesů v systému Batch a Modeller I
6. Programování dávkových procesů v systému Batch a Modeller II
7. Systém řízení výroby MES I
8. Systém řízení výroby MES II
9. Inteligence v průmyslu
10. Průmysl 4.0
11. Systémy pro správu životního cyklu produktů
12. Digitální továrna
13. Úvod do funkční bezpečnosti řídicích systémů
Laboratorní cvičení:
1. Zopakování základů programování na PLC SIMATIC (HW konfigurace, jednoduché programy v STL, LAD).
2. STL, LAD program pro plnění a vypouštění tanku, vizualizace ve WinCC.
3. Vytvoření objektového modelu – uživatelských datových typů (UDT) a datových bloků (DB) pro řídicí moduly „Ventil“ a „Motor“ v programu Tanky.
4. Vytvoření STL funkcí pro ovládání řídicích modulů (motor, ventil, …).
5. Testování funkcí pro ovládání řídicích modulů, doplnění vizualizace ve WinCC.
6. Implementace fází napouštění, mixování a vypouštění dle standardu ANSI/ISA-88.
7. Dokončení implementace z předchozího cvičení
8. Implementace hlavního programu v jazyku GRAPH, oživení, testování, dokončení úlohy ze cvičení 2 - 8.
9. Seznámení s aplikací InTouch a vytvoření jednoduché vizualizace.
10. Sledování funkčnosti programu Tanky v systému COMES, modulu Historian
11. Seznámení se systémem COMES, modul Batch, příprava pro dávkové řízení
12. Práce se systémem COMES, modul Batch, plánování dávek, operací, receptur pro program Tanky.
13. Náhradní cvičení.
Učební cíle
Studenti se dále seznámí s projektantskými postupy při realizaci systémů měření, regulace a automatizace, dále s filozofií systémů pro plánování a řízení dávkových procesů (MES) a podnikovými informačními systémy ERP.
Obsahem předmětu je dále seznámení se systémy pro řízení životního cyklu výrobku (PLM) a konceptem digitální továrny, na kterém
Část přednášek zajišťují odborníci z praxe řízení elektrárenských celků od konvenčních po jaderné elektrárny, matematické modelování složitých technologických celků, vybrané problémy praktického použití regulátorů, identifikace vlastností průmyslových zařízení, případová studie projektování elektrárny.
Obsahem předmětu je i výuka počítačové podpory projektantské práce. Na praktických ukázkách projektů a exkursích do vybraných technologických procesů se seznámí s konkrétní podobou realizace automatizace.
Přednášky ukončuje úvod do funkční bezpečnosti, standardu IEC 61508.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky
Základní literatura
Industrial Ethernet. Lorentz K., Lueder A. ed., IAONA Handbook, Magdeburg, 3rd Edition, 2005, ISBN 3-00-016934
Programovatelné automaty v řízení technologických procesů, Jan Pásek, 2007 (CS)
Zezulka F.: Automatizační prostředky. Skriptum PC DIR, 2000. (CS)
Zezulka F.: Prostředky průmyslové automatizace, VUTIUM, 2004 (CS)
2. PowerPoint prezentace autorů jednotlivých přednášek (CS)
Zařazení předmětu ve studijních plánech
Typ (způsob) výuky
Přednáška
Vyučující / Lektor
Osnova
Od projektu k aplikaci
Od projektu k aplikaci
Systémy pro řízení dávkových procesů – BATCH (dle ISA88)
Rámce, platformy
Externí přednáška – Ing. Milan Findura, Ph.D.: (Identifikace systémů 1)
Externí přednáška – Ing. Milan Findura, Ph.D.: (Identifikace systémů 2)
Systémy pro řízení výroby – MES (dle ISA95)
Systémy pro řízení výroby – dokončení, Cloudové technologie
Systémy pro správu životního cyklu výrobku, Digitální továrna
Manufacturing Intelligence, Business Intelligence
Průmysl 4.0
Laboratorní cvičení
Vyučující / Lektor
Osnova
Dostanete návrh technologie (reaktor s možností ohřevu, míchání, napouštění, vypouštění
Vyberete vhodné snímače, akční členy
Nakreslíte P&I diagram
Nakreslíte elektrické schéma
Dle pravidel popsaných v ISA-88 realizujete řídicí aplikaci v PLC
Optimalizujete regulační děj
Testovat budete s fyzikálním modelem technologie, který umí poznat, jak se k němu chováte
Připojíte řídicí program k existujícímu systému BATCH
Vytvoříte výrobní receptury a spustíte výrobu
Budete sledovat výrobní data jak exportem z aplikace, tak i přímo čtením z relační databáze
Vytvoříte závěrečnou technickou dokumentaci dle zadaných pravidel