„Robotická manipulace šetří lidskou práci, digitalizace pomáhá operativně reagovat.“
Cílem modulu je vybavit účastníka základním souborem praktických znalostí a dovedností z oblasti průmyslové automatizace.
Absolvent modulu se seznámí se základními typy a způsoby automatického řízení. Seznámí se s terminologií a symbolikou potřebnou pro komunikaci s kolegy v tomto oboru. Modul se zaměřuje na základní znalost problematiky logického řízení a na úvod do spojitého a diskrétního zpětnovazebního řízení (regulace). Podrobně se zabývá principy měření v technické praxi běžných fyzikálních veličin (teplota, délka, síla, …). V teoretické rovině se zabývá i obecnějším pohledem na průmyslovou automatizaci (hierarchie řízení, pyramida automatizace).
Předpoklady & požadavky v kostce
OBSAH TÉMAT & EVALUACE
Náplň: Vyhláška ČBU a ČUBP 50/78 Sb. a základní elektrotechnické normy, bezpečnost práce ve školicích laboratořích. Toto proškolení a úspěšné přezkoušení je povinné a opravňuje účastníky rekvalifikačního kurzu k účasti ve školicích laboratořích. Přezkoušení je možné uplatnit i v dalších modulech z oblasti průmyslové automatizace, platnost je ale časově omezená.
Forma výuky: Bezpečnostní školení a následné přezkoušení dle zákona.
Náplň: Definice dynamického systému. Rozdělení automatického řízení podle typu (logické, spojité, číslicové), způsobu řízení (zpětnovazební, dopředné). Základní terminologie (systém, model, regulátor, regulační obvod, vstupní a výstupní veličina, akční člen, porucha atd.). Popis a dekompozice dynamického systému, blokové schéma.
Forma výuky: Převážně teoretický výklad doplněný praktickým cvičením – analýza různých modelových systémů – identifikace vstupů a výstupů, dekompozice systému na dílčí celky, tvorba blokového schématu.
Náplň: Binární veličiny, převody mezi číselnými soustavami. Základní logické operace (AND, OR, NOT). Doplňkové logické proměnné (XOR, NAND, NOR, …). Booleova algebra. Kanonické formy, princip duality. Reprezentace a řešení kombinační logické funkce, pravdivostní tabulka. Minimalizace kombinační logické funkce, Karnaughova mapa. Grafická reprezentace – kontaktní a blokové schéma. Rozpoznání a řešení sekvenční logické funkce. R-S klopný obvod. Sekvenční funkční diagram (SFC).
Forma výuky: Teoretický výklad a praktické cvičení čtení (pochopení) logických funkcí, řešení logických kombinačních a sekvenčních úloh.
Náplň: Spojité a diskrétní veličiny. Lineární a nelineární systémy, statická charakteristika. Diferenciální rovnice, fyzikální význam derivace. Praktické použití Laplaceovy transformace, přenos systému. Skládání přenosů (bloková algebra), konvoluce.
Forma výuky: Teoretický výklad a praktické cvičení s podporou simulačního SW na čtení a rozbor vzorových statických charakteristik zaznamenaných na reálných systémech, procvičování práce s přenosy a jejich skládání.
Náplň: Lineární diferenciální systém s konstantními koeficienty (LTI). Charakteristická rovnice, stabilita a kmitavost dynamických systémů. LTI prvního a druhého řádu, jejich vlastnosti. Dopravní zpoždění. Přechodová a impulsní charakteristika, jejich vztah ke statické charakteristice. Modelování systému z přechodové charakteristiky.
Forma výuky: Teoretický výklad a praktické procvičování určení vlastností spojitého systému z jeho charakteristik, simulační ukázky chování typických dynamických systémů.
Náplň: Diskrétní systémy. Diskretizace v čase, diskretizace v hodnotách. Praktické důsledky diskretizace, vzorkovací teorém, aliasing. Vliv diskretizace na stabilitu.
Forma výuky: Teoretický výklad a praktické procvičování diskretizace systémů a simulační ukázky souvisejících jevů (vliv periody vzorkování apod.).
Náplň: Řídicí obvod. Dopředné řízení (ovládání), otevřený řídicí obvod. Zpětnovazební řízení, uzavřený regulační obvod (URO). Reléové řízení. PID regulátor. Vlastnosti URO s PID regulátorem.
Forma výuky: Teoretický výklad a praktické procvičování určení parametrů PID regulátoru a určení výsledných vlastností regulačního obvodu.
Náplň: Struktura automatizačního procesu. Horizontální rozdělení prostředků automatizace, pyramida automatizace. Vertikální rozdělení prostředků automatizace, elektrické, pneumatické, hydraulické, mechanické. Senzory. Akční členy. Programovatelný automat (PLC), princip činnosti, současné možnosti použití. Vizualizace technologických procesů, SCADA systémy. Nástroje automatizovaného plánování výroby, MES systémy. Plánování podnikových prostředků, management z pohledu automatizace, ERP.
Forma výuky: Teoretický výklad, potom diskuse spojená s příklady z praxe.
Náplň: Měřicí systémy, statické vlastnosti, charakteristika senzoru. Přesnost a citlivost, nejistoty měření. Dynamické vlastnosti senzoru. Senzory teploty, síly a momentu, polohy, rozměrů, otáček, rychlosti a zrychlení, tlaku, napětí a proudu. Kontaktní a bezkontaktní měření. Konstrukce senzoru. Komunikace senzoru, standardní signály (logické, analogové). Inteligentní (SMART) senzory, komunikace HART. Umístění senzorů v technologii.
Forma výuky: Teoretický výklad a praktické cvičení měření různých veličin. Vyhodnocení naměřených dat, určení nejistoty a přesnosti měření.
Náplň: SCADA systémy pro vizualizaci průmyslových procesů, funkce, koncepce. Známí výrobci, aplikace. Propojení SCADA se řídicím systémem, OPC, OPC UA. Jednoduchý sběr dat na úrovni PLC – SCADA, paměť, zásobníky, algoritmy.
Forma výuky: Teoretický výklad, praktické cvičení vytvoření jednoduchého SCADA grafického rozhraní (HMI) modelového procesu, propojení s PLC.
Náplň: Grafický návrh rozhraní člověk – stroj (HMI/GUI). Grafické konvence, psychologické zákonitosti, kognitivní ergonomie návrhu. Spolehlivost, intuitivnost, srozumitelnost rozhraní člověk-stroj (HMI). Moderní metody vyhodnocení grafického návrhu, eye-tracking.
Forma výuky: Teoretický výklad, praktické cvičení návrhu SCADA grafického rozhraní modelového procesu. Analýza a vyhodnocení návrhu HMI metodou trasování očních pohybů.
Popis evaluace: Řešení písemného testu, kombinace různých druhů otázek (vypočítat příklad, zodpovědět znalostní otázku, vyhodnotit graf apod.). Celková časová náročnost testu cca 90 min.
Příklad evaluace:
