Irányítórendszerek laboratórium

A tantárgy angol neve: Control Engineering Lab

Adatlap utolsó módosítása: 2020. február 19.

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
Villamosmérnöki és Informatikai Kar
Villamosmérnöki Szak
Első ciklus
Beágyazott és irányítórendszerek specializáció

Tantárgykód Szemeszter Követelmények Kredit Tantárgyfélév
VIIIAC05 6 0/0/3/f 4  
3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Gincsainé Dr. Szádeczky-Kardoss Emese,
A tantárgy tanszéki weboldala edu2.cloud.bme.hu/BMEVIIIAC05
4. A tantárgy előadója

Név:

Beosztás:

Tanszék, Intézet:

Gincsainé Dr. Szádeczky-Kardoss Emese

egyetemi docens

Irányítástechnika és Informatika

Kertész Zsolt

tudományos segédmunkatárs

Irányítástechnika és Informatika

Kovács Gábor

egyetemi tanársegéd

Irányítástechnika és Informatika





5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít Digitális technika, Programozás alapjai, Szabályozástechnika, Fizika
6. Előtanulmányi rend
Kötelező:
(Szakirany("AVINirrend", _)
VAGY Szakirany("AVIirány", _) )

ÉS (TárgyEredmény( "BMEVIIIAC03" , "aláírás" , _ ) = -1
VAGY TárgyEredmény( "BMEVIIIA349" , "aláírás" , _ ) = -1 )

ÉS NEM ( TárgyEredmény( "BMEVIIIA352" , "jegy" , _ ) >= 2
VAGY
TárgyEredmény("BMEVIIIA352", "FELVETEL", AktualisFelev()) > 0 )

A fenti forma a Neptun sajátja, ezen technikai okokból nem változtattunk.

A kötelező előtanulmányi rendek grafikus formában itt láthatók.

7. A tantárgy célkitűzése

A tantárgy célja, hogy a hallgatókat megismertesse az ipari irányítástechnikai alkalmazásokban használt eszközök alkalmazástechnológiájával. A tárgy méréseinek során a hallgatók a gyakorlatban is megismerhetik egyes érzékelők felépítését és illesztőáramköreit, a programozható logikai vezérlők (PLC)-k alkalmazástechnikáját, a gyors prototípustervezést támogató szoftver- és hardvereszközök használatát, valamint az ipari és mobilis robotok programozásának alapjait.

A tárgy követelményeit sikeresen teljesítő hallgató képes lesz

· (K2) értelmezni a különféle érzékelők és távadók illesztőáramköreivel szemben támasztott követelményeket és ezekhez megfelelő áramköri elrendezéseket választani

· (K3) ipari gyakorlatban tipikus vezérlési feladatok PLC-alapú megvalósítására

· (K3) egyszerűbb irányítási feladatok megoldására gyors prototípustervező eszközök alkalmazásával

· (K3) alapvető ipari képfeldolgozási algoritmusok alkalmazására

8. A tantárgy részletes tematikája

1. mérés - Hőmérsékletmérés- és szabályozás 
A mérés során a hallgatók megismerkednek az iparban gyakran használt platina ellenálláshőmérők alkalmazástechnikájával. Próbapanelen összeállítják az ellenálláshőmérő aktív mérőhidas illesztőáramkörét, bemérik és kalibrálják azt. Az illesztőáramkör segítségével az érzékelővel egy tartály hőmérsékletét mérve hiszterézis-szabályozást valósítanak meg. 

2. mérés - Nyomásmérés és -szabályozás:
A mérés során a folyamatirányításban használt 4-20mA-es áramtávadók és ipari kompakt szabályozók alkalmazástechnikájával ismerkednek meg a hallgatók. Próbapanelen összeállítják és bemérik egy 4-20mA-es áramkimenetű távadó illesztőáramkörét, majd azt a szabályozási körbe illesztik. A mérés során egy nyomástávadó, egy arányos szelep és egy ipari kompakt szabályozó használatával egy tartály nyomásszabályozását valósítják meg, vizsgálva a különböző típusú soros kompenzátorok paraméterezési lehetőségeit.

3. mérés - Pozíciószabályozás:
A mérés keretében egy egydimenziós pozícionáló rendszer irányítása a feladat gyors prototípustervezést támogató hardver- és szoftvereszközök segítségével. A hallgatók Matlab-Simulink környezetben PID-szabályozót és mintavételes állapotteres szabályozást is terveznek a szakaszhoz, majd megvalósítás után vizsgálják azok működését.


4. mérés – Világításszabályozás:

A mérés során a hallgatók a gyors prototípustervezési módszertan egyes fázisaival ismerkedhetnek meg egy helyiség megvilágításának szabályozásán keresztül. A feladat a helyiségben előírt bevilágítási szint biztosítása, melyhez fényérzékelők és beavatkozó szervként vezérelhető intenzitású LED-fényforrások állnak rendelkezésre. A hallgatók a világításszabályozás algoritmusát először LabVIEW-környezetben tervezik meg, majd a paraméterek hangolása után a végleges algoritmust beágyazott platformon is implementálják. 

5. mérés – Irányítás PLC-vel 1

A mérés keretében a hallgatók megismerkednek a pneumatikus beavatkozó szervek felépítésével, az azokhoz tartozó érzékelő és végrehajtó szervekkel. A mérés során megismerik a Rockwell Micro 830-as sorozatú kompakt PLC-k felépítését, fejlesztői környezetét, valamint gyakorolják a PLC-programozás alapvető technikáit és egyszerű vezérlési feladatokat valósítanak meg.

 6. mérés – Irányítás PLC-vel 2

A mérés során a hallgatók egy egyszerű irányítási feladatot oldanak meg, az irányított technológia felügyeletéhez pedig egy érintőkijelzős ember-gép interfészt (HMI) is megvalósítanak. A feladat megoldása során megismerkednek a Siemens TIA Portal fejlesztőkörnyezettel, illetve az ember-gép interfészek tervezési alapelveivel és azok megvalósításával.

7. mérés – Irányítás PLC-vel 3

A mérés keretében a hallgatók komplex folyamatmodellek irányítását valósítják meg PLC-k segítségével. Ennek során megismerhetik a komplexebb irányítási alkalmazások tervezési és megvalósítási elveit, a CoDeSys fejlesztőkörnyezet használatát, valamint gyakorolhatják a strukturált szöveges programozási nyelven történő fejlesztést.

8. mérés – Ipari robot programozása
A mérés során a hallgatók megismerkednek egy ipari robottal és annak robotprogramozási nyelvéhez tartozó fontosabb utasításokkal. Egy komplex szortírozási feladat megvalósítása során betanítják a fontosabb pozíciókat a robot betanító pultjának használatával, elkészítik a feladatot megvalósító robotprogramot, elvégzik annak tesztelését és demonstráják a válogatási feladat robotizált megoldását.

9. mérés – Mobilis robot pályatervezése és irányítása

A mérés során a hallgatók egy mobilis robotot irányítanak és egy egyszerű navigációs feladatot oldanak meg. A feladaton keresztül a hallgatók megismerkednek a mobilis robotok fontosabb érzékelőivel, valamint ezek alkalmazási lehetőségeivel, illetve az autonóm platformok pályakövető szabályozásának alapelveivel. A feladat megoldására a National Instruments gyors prototípustervező hardver-szoftver környezete áll rendelkezésre.

10. mérés – Ipari képfeldolgozás LabVIEW környezetben

A mérés során a hallgatók a gyakorlatban is kipróbálhatják az ipari képfeldolgozás során használt leggyakoribb műveleteket, algoritmusokat. A különféle szűrési, küszöbözési, élkeresési, morfológiai algoritmusok megismerése után a hallgatóknak egy valós, minőségellenőrzési célú képfeldolgozási feladatot is meg kell oldaniuk. 

9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium)

A tárgy 10 db 4 órás laboratóriumi mérésből és 1 db 2 órás bevezető alkalomból áll, melyeket az Irányítástechnika és Informatika Tanszék laboratóriumaiban kell elvégezni.

10. Követelmények

A szorgalmi időszakban:

·        10 db 4 órás laboratóriumi mérés anyagának elsajátítása, a mérések elvégzése és a mérési jegyzőkönyvek elkészítése az előírt ütemezés szerint

b.             A vizsgaidőszakban:   nincs

c.              Elővizsga:                  nincs

A félévközi jegy megszerzésének feltétele valamennyi mérés sikeres (legalább elégséges szinten történő) elvégzése. A méréseken való részvétel feltétele a mérést megelőző szintfelmérő értékelés legalább elégséges szintű teljesítése. A hallgató a mérésekre egy-egy osztályzatot kap (szintfelmérő értékelés, mérési munka és jegyzőkönyv alapján), a félévközi jegy a mérésekre kapott jegyek átlagának kerekítésével adódik.

 

11. Pótlási lehetőségek

A mérésekhez összesen 2 db pótlási lehetőséget biztosítunk a mérésvezetővel előre egyeztetett időpontban.

12. Konzultációs lehetőségek

Az oktatók fogadóóráin, illetve hallgatói igény szerint előre egyeztetett időpontban.

13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom

Elektronikus segédanyagok a tárgy honlapján.

14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka
Kontakt óra 42
Félévközi készülés órákra 42
Felkészülés zárthelyire 
Házi feladat elkészítése 
Kijelölt írásos tananyag elsajátítása 36
Vizsgafelkészülés 
Összesen 120
15. A tantárgy tematikáját kidolgozta

Név:

Beosztás:

Tanszék, Intézet:

Gincsainé Szádeczky-Kardoss Emese

egyetemi docens

Irányítástechnika és Informatika

Kertész Zsolt

tudományos segédmunkatárs

Irányítástechnika és Informatika

Dr. Kiss Bálint

egyetemi docens

Irányítástechnika és Informatika

Kovács Gábor

egyetemi tanársegéd

Irányítástechnika és Informatika

IMSc tematika és módszer

Az IMSc hallgatók számára a tananyaghoz kapcsolódó készségek és kompetenciák mélyebb elsajátítását a kijelölt mérésekhez kapcsolódó kiegészítő feladatok és az ezek megoldásához nyújtott mérésvezetői támogatás biztosítja.

IMSc pontozás

A tárgyból IMSc pontok csak jeles félévközi eredmény esetén járnak. A tárgyból mindösszesen 20 IMSc pont szerezhető a kijelölt 5 mérés kiegészítő feladatának elvégzésével és dokumentációjával (mérésenként 4-4 pont).

Az IMSc pontok megszerzése a programban nem résztvevő hallgatók számára is biztosított.