Podstawy elektroniki i automatyki

Celem nauczania przedmiotu w ramach wykładu jest zaznajomienie studentów ze strukturą i organizacją systemów automatyki, natomiast w laboratorium z elementami i układami automatyki stosowanymi w spożywczych procesach produkcyjnych. Zakres obejmuje modelowanie matematyczne elementów i układów automatyki oraz ich klasyfikację, problematykę związaną z projektowaniem i obsługą układów sterowania automatycznego w procesach produkcyjnych. Studenci analizują sygnały ciągłe i dyskretne, techniczne możliwości systemów automatycznego sterowania: mechanicznych, hydraulicznych, pneumatycznych, elektrycznych i mieszanych. Poznają podstawy sterowania cyfrowego. Na stanowiskach laboratoryjnych studenci badają struktury układów regulacji automatycznej, szczegółowo przedstawiane są elektromagnetyczne, elektroniczne i mikroprocesorowe systemy automatyki na przykładach praktycznych rozwiązań w spożywczych procesach produkcyjnych.

WYKŁADY

1. Podstawowe pojęcia. Elementy i układy automatyki stosowane w systemach sterowania i regulacji. Sygnały, ich cechy i rodzaje.

2. Układy automatycznej regulacji. Struktura układów regulacji. Algorytmy sterowania procesem.

3. Technika cyfrowa i analogowa. Informacja cyfrowa i analogowa. Kodowanie. Jednostki. Próbkowanie i kwantowanie.

4. Algebra układów przełączających. Modelowanie członów regulacji.

5. Analiza układów regulacji. Programowalne systemy sterowania logicznego. Wielokanałowe regulatory cyfrowe.

6. Architektura mikroprocesora i mikrokomputera. Wymagania stawiane mikroprocesorom i mikrokomputerom wykorzystywanym do sterowania procesami technologicznymi.

7. Mikrosystemy. Sprzęt /hardware/, oprogramowanie /software/.

Systemy transmisji danych. Kanały transmisyjne. Modemy.

8. Technika sprzęgania układów mikroprocesorowych w systemach automatyki. Struktura sprzętu. Zasady sprzęgania z urządzeniami zewnętrznymi.

9. Mikroprocesorowe systemy pomiarowe. Inteligentne przetworniki pomiarowe. Mikroprocesorowe analizatory i generatory sygnałów.

10. Mikroprocesorowe systemy automatyki stosowane w urządzeniach i maszynach przemysłu spożywczego.

11. Mikrokomputerowe systemy sterowania /MKSS/. Specyfika, struktury i przeznaczenie.

12. Sterowniki mikroprocesorowe. Budowa i zasada działania. Zastosowanie w automatyzacji spożywczych procesów produkcyjnych.

13. Informatyczny model zautomatyzowanej i zintegrowanej produkcji. Systemy HMI/SCADA: realizowane funkcje; podstawowe cechy użytkowe; przegląd systemów.

14. Podstawowe funkcje oprogramowania SCADA. Problematyka systemów sterowania i wizualizacji.

15. Struktura systemów wizualizacji. Rola systemów wizualizacji w sterowaniu i zarządzaniu produkcją. Wymagania stawiane systemom wizualizacji. Analiza przykładowych aplikacji sterowania i wizualizacji spożywczych procesów produkcyjnych.

ĆWICZENIA LABORATORYJNE

1. Określenie transmitancji operatorowej na podstawie informacji graficznej bądź analitycznej.

2. Analiza układów sterowania logicznego.

3. Badanie charakterystyk statycznych elementów wykonawczych.

4. Badanie charakterystyk dynamicznych regulatora PID.

5. Identyfikacja elementów i obiektów regulacji /metoda wymuszenia jednostkowego, skokowego i impulsowego.

6. Identyfikacja podstawowych obiektów dynamicznych metodą częstotliwościową.

7. Modelowanie układów logicznych na elementach elektromagnetycznych.

8. Modelowanie układów logicznych na elementach elektronicznych.

9. Układy sterowania elektromagnetycznego.

10. Badanie charakterystyk dynamicznych elektrycznych czujników temperatury i wilgotności.

11. Badanie algorytmów regulatorów na stanowisku Multitank. Regulacja ręczna (open loop), dwustawna (relay), regulacja rozmyta (fuzzy logic control), regulacja jakościowa (Linear Quadratic Regulator).

12. Układy sterowania numerycznego na przykładzie silnika krokowego.

13. Uruchamianie, testowanie i diagnostyka mikroprocesorowych systemów sterowania.

14. Programowanie sterowników mikroprocesorowych w spożywczych procesach produkcyjnych (mieszanie produktów, linia rozlewnicza napojów do butelek, linia transportowa z pakowaniem produktów).

Juszka H. 2004. Laboratorium z automatyki. PTIR, Kraków.

Juszka H. 2006. Automatyzacja i robotyzacja w inżynierii rolniczej. PTIR, Kraków.

Brzózka J. 2004. Regulatory i układy automatyki. Wyd. Mikom, Warszawa.

Gessing. R. 2001. Podstawy automatyki. Wyd. Politechniki Śląskiej, Gliwice.

Mikulczyński T. 2006. Automatyzacja procesów produkcyjnych. Metody modelowania procesów dyskretnych i programowania sterowników PLC. WNT, Warszawa.

Kasprzyk J. 2006. Programowanie sterowników przemysłowych. WNT, Warszawa.

Komor Z., Łobzowski A., Szkolnikowski W. 2003. Technika regulacji. REGULATOR LB-600. Automatyzacja procesów przemysłowych, rolniczych i klimatycznych. Agenda Wyd. PAK. Warszawa.

Kostro J. 2007. Elementy, urządzenia i układy automatyki. WSiP, Warszawa.

Kula R. 2005. Podstawy automatyki. Wyd. Politechniki Śląskiej, Gliwice.

Kuźnik J. 2002. Regulatory i układy regulacji. Wyd. Politechniki Śląskiej, Gliwice.

Mazurek J., Vogt H., Żydanowicz W. 2002. Podstawy automatyki. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa.

Nawrocki W. 2002. Komputerowe systemy pomiarowe. WKiŁ, Warszawa.

Neumann P. 2003. Systemy komunikacji w technice automatyzacji. Bibioteka COSiW SEP, Waszawa.

Pełka R. 2000. Mikrokontrolery. Architektura, programowanie, zastosowanie. WKiŁ, Warszawa.

Piegat A. 2003. Modelowanie i sterowanie rozmyte. EXIT, Warszawa.

Rosołowski E. 2003. Cyfrowe przetwarzanie sygnałów w automatyce elektroenergetycznej. EXIT, Warszawa.

Wiedza (wiedza i jej rozumienie):

Student posiada wiedzę w zakresie rozumienia podstawowych struktur układów sterowania i eksploatacji systemów elektroniki i automatyki w przemyśle spożywczym.

Umiejętności (wykorzystanie wiedz - zdolność analizy i syntezy):

Potrafi samodzielnie opracować koncepcję projektu automatyzacji spożywczego procesu produkcyjnego ze wskazaniem elementów elektroniki i układów automatycznego sterowania. Zna podstawy programowania programowalnych sterowników PLC.

Postawy (zarządzanie wiedzą i umiejętność komunikacji):

Student ze znawstwem formułuje opinie na temat systemów elektroniki i automatyki w spożywczych procesach produkcyjnych.

Zaliczenie ćwiczeń laboratoryjnych poprzez kolokwia z wiedzy teoretycznej oraz sprawozdania z ćwiczeń laboratoryjnych. Zaliczenie treści wykładów.

Nie dotyczy.