Ipari irányítástechnika

A tantárgy angol neve: Industrial Process Control

Adatlap utolsó módosítása: 2015. március 5.

Tantárgy lejárati dátuma: 2015. június 30.

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
Villamosmérnöki és Informatikai Kar

Villamosmérnöki Szak

Szabadon választható tárgy

Tantárgykód Szemeszter Követelmények Kredit Tantárgyfélév
VIIIJV52   4/0/0/v 4  
3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Csubák Tibor,
4. A tantárgy előadója

Dr.Csubák Tibor egyetemi docens

Dr. Nagy Dezső címzetes egyetemi docens

Dr. Pilászy György egyetemi adjunktus

5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít

Digitális technika, Informatika, Méréstechnika

6. Előtanulmányi rend
Kötelező:
NEM ( TárgyTeljesítve("BMEVIFO9352") )

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

A kötelező előtanulmányi rend az adott szak honlapján és képzési programjában található.

Ajánlott:
nincs
7. A tantárgy célkitűzése Az ipari irányítástechnikában egyre nagyobb szerepet kapnak az intelligens, kihelyezett vezérlés és szabályozástechnikai eszközök. A rendszerek nagy térbeli kiterjedésű technológiákat felügyelnek térben is egymástól távol levő területeken. Külön problémát jelent a különböző gyártóktól vásárolt berendezések, különböző hálózati protokollal működő kommunikációs egységek rendszerré történő integrálása. A kialakuló információs rendszerek tervezése a különböző ipari irányítástechnikai berendezések, terepi hálózatok ismeretét igényli, speciális módszertannal együtt. A tárgy az e területen alkalmazható eszközökről és ezek alkalmazástechnikájáról kíván ismereteket adni.

 

8. A tantárgy részletes tematikája

8.1. Analóg és digitális szabályozók

Analóg szabályozók felépítése, főbb jellemzői, tipikus jelformáló áramkörei

PI szabályozás megvalósítása,

PD szabályozás megvalósítása, Kézi végrehajtójel kialakítása és kézi automatikus átkapcsolás megvalósítási módjai

8.2. Digitális szabályozók 

Kompakt szabályozók hardver felépítése és főbb jellemzői,

Tipikus ellenőrzőjel képzők megvalósítási módjai:

ellenálláshőmérő bemenet: kétvezetékes, háromvezetékes, négyvezetékes kialakítás előnyei, hátrányai, alkalmazási követelményei

hőelem-bemenet: hidegponti hőmérséklet kompenzáció megvalósítási módjai: elektronikus hidegpontkompenzáció,  hidegponti hőmérséklet mérése és digitális kompenzálása

távadó árambemenet kialakítása, bemenetek galvanikus leválasztása .

8.3. Végrehajtójel képzése: 0/4-20 mA analóg jel kialakitási módjai, kimenőjel galvanikus leválasztása,

 kétállásos, - háromállásos szabályozás tipikus  kimeneti áramkörei

Kompakt szabályozók ember-gép kapcsolatának tipikus áramkörei

Billentyűzet kialakítási módjai, tipikus illesztő áramkörei 

kijelző elemek (LED, LCD, fluoreszensz) alkalmazástechnikai sajátosságai, tipikus illesztő áramkörei

8.4. Kompakt szabályozók  tipikus számítási algoritmusai

Normalizálás, bemenőjel, kimenőjel értelmezése,  érzéketlenségi sáv,

Szűrés, helyzet és sebesség algoritmusok, differenciáló hatás zavarérzékenységének csökkentése  végrehajtó jel határolása,  bemeneti,- kimeneti zavarkompenzáció,

kétállásos, háromállásos szabályozás algoritmusai

8.5. Mérésadatgyűjtő és monitoring rendszerek

Rendszertechnikai felépítés 

Kompakt és moduláris rendszerek tervezési szempontjai

Tipikus adatgyűjtő modulok (analóg be kimenetei modul, frekvencia bement, ellenálláshőmérő bemenet) főbb jellemzői, kialakítási szempontjai

8.6. Az adatgyűjtés tipikus  számítási algoritmusai :

Fizikai mértékegységre számítás

Hiszterézises határérték   vizsgálat

Hihetőség vizsgálat

Szűrési algoritmusok

Integrálás

Származtatott mennyiségek képzése (pl gőz mérése)

Adattárolási funkciók, adatvédelem

8.7. Adatgyűjtő rendszerek alkalmazástechnikája.

Az előadás során egy gőz elszámolási mérés tervezési lépéseit vesszük át:

Feladat specifikálása, távadók kiválasztása,az elszámolási adatgyűjtő modulkészletéből a megfelelő modulok kiválasztása, a szükséges számítási és korrekciós algoritmusok áttekintése

8.8. Az irányítástechnikai rendszerek tervezésének eszközei

A P&I rajztechnika ismertetése

Gépészeti szimbólumok

Irányítástechnikai szimbólumok, funkciók, áttekintő összefüggések

Alkalmazási példa

A KKS azonosító rendszer ismertetése

A gépészeti technológia funkcionális részfolyamatokra bontása

(energia és anyagáramok, tartályok, részfolyamat csatlakozások,

Gépészeti funkcionális azonosító rendszer kialakítása

Standard irányítástechnikai jelkódok és használatuk

Alkalmazási példa (Vízlágyító részfolyamat, olajkeverő részfolyamat)

8.2. Az irányítástechnikai rendszer felépítése

Hierarchia piramis

Hierarchia szintek (egyedi ,csoport, fölérendelt irányítási szintek)

8.3. Készülékek, berendezések kiválasztásának szempontjai .

8.4. A technológia üzemeltetésének megtervezése

A technológiai részfolyamatok automatizáltsági szintjének, normál üzemre és üzemzavari helyzetre vonatkozó vezérléseinek és szabályozásainak, meghatározása,

A technológia irányítási koncepció kialakítása: helyszínről, központi vezénylőből, stb.

A lefutó vezérlések, átkapcsoló automatikák, egyedi vezérlések listájának meghatározása

A képernyő tervek, naplótervek, normál üzemre és üzemzavari helyzetre vonatkozó log fájlok létrehozása

Alkalmazási példa: vízlágyító részfolyamat,

8.5. Feladatterv a folyamatirányítás számára

Az irányítástechnikai koncepció szöveges leírása a redundancia és a biztonsági igények figyelembevételével

Az azonosító rendszer bővítése a folyamatirányítás igényei szerint (jelkódok, lefutó vezérlések, szabályozások, stb.)

P&I rajzok (Csőséma rajzok azonosítókkal ellátott irányítástechnikai készülékekkel

távadókkal, helyi mérésekkel, motorokkal, szelepekkel )

Villamos fogyasztói lista (motorok, szelepek, stb.) felépítése

Típustervek villamos berendezésekhez való csatlakozáshoz

Mérőhely lista felépítése, a távadó kiválasztás követelményei

Reteszelési lista motorokra , szelepekre, részfolyamatokra

Vezérlési logikai tervek, lefutó vezérlések, stb.

Egyvonalas szabályozási sémák

Technológia kezelői képek előterve

Esemény- és adatnaplózási követelmények

 

8.6.   A folyamatirányítás- ( I&C ) tervező rendszer szolgáltatásai

 

IEC 61131-3 szabvány (Instruction List, Ladder Diagram, Functional Block Diagram, Structured Text, programozási formák, Standard blokk készlet, Dokumentációs formák)

 

Folyamatirányító állomás szokásos szolgáltatásainak áttekintése (Sematikus működés,Taskok,OB1,OB, stb.)

 

8.7. Az irányítástechnikai projekt tervezésének áttekintése, lépései. A tervezés alapját a Basic Design képezi.

HW tervezés (Irányító rendszer kiválasztása PLC vagy DCS)

Kábel összefüggési rajz elkészítése szekrényekkel, elosztó dobozokkal

Rendszerkonfiguráció megtervezése

Folyamatállomások

Kezelői, mérnöki, archiváló munkahely kialakítási szempontjai

Az egyes állomásokhoz tartozó I/O keretek kiosztása

Buszrendszer a folyamatállomások, munkahelyek, I/O keretek információcseréjéhez, idegen rendszer csatoláshoz.

Az egyes I/O keretek kártyái csatornáinak kiosztása a fogyasztói lista és a mérőhely lista típustervei (,ill. esetleges egyedi tervek) alapján: terepi készülékek tervei, áramút rajzok az I/O kártyák és a  terepi készülékek között, betáplálási tervek (24V DC,220 AC) szekrényekhez, távadókhoz, készülékekhez, Pneumatikus betáplálás, hidraulikus betáplálás tervei.

SW tervezés:

A konfiguráció elemeinek szoftver definiálása, paraméterezése

Az egyes folyamatállomásokhoz rendelt alkalmazói szoftver elkészítése a funkciótervek alapján.

A képernyő képek, naplók elkészítése statikus és dinamizált részekkel

Tervek elkészítése átadási tesztekhez

 

ÜZEMBEHELYEZÉS megtervezése (Helyszíni üzembe helyezési tervek, menetrendek, átvételi protokollok  elkészítése, próbaüzemi átvételi jegyzőkönyvek)

9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium) A tárgy ismeretanyaga előadásokon kerül ismertetésre, amelyeket rendszeresen bemutatók egészítenek ki. 

 

10. Követelmények
  1. A szorgalmi időszakban :         Az aláírás megszerzésének feltétele egy darab nagy zárthelyi  sikeres (legalább 2-es) megírása 

  1. A vizsgaidőszakban: A vizsgára bocsátás feltétele az aláírás megléte. A vizsga írásbeli, amely tesztfeladatokból és tervezési feladatokból   áll.

c.       Elővizsga: nincs.

11. Pótlási lehetőségek

A zárthelyihez a TVSZ előírásai szerint mind a szorgalmi, mind a pótlási időszakban 1-1 pótlási lehetőséget biztosítunk.

12. Konzultációs lehetőségek Minden vizsga előtt konzultációs lehetőséget biztosítunk.

 

13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom

1.       Dr. Ajtonyi I. - Dr. Gyuricza I: Programozható irányítóberendezések, hálózatok és rendszerek. Műszaki Könyvkiadó 2002, ISBN 963 16 1897 8

2.  Dr. Csubák T.: Folyamatirányító rendszerek és ipari folyamatok jelkapcsolata. Elektronikus Segédlet1.

3.   Dr. Csubák Tibor : Folyamatirányító rendszerek felépítése. Elektronikus Segédlet2

4. Dr. Nagy Dezső: Kiterjedt ipari folyamatok irányítástechnika-tervezésének gyakorlata. Oktatási segédlet. 2008. Műegyetemi kiadó. 

Az elektronikus segédleteket a hallgatók az első oktatási héten CD-n megkapják.

5.      Kiadott előadási vázlatok

 

14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka
Kontakt óra56
Félévközi készülés órákra10
Felkészülés zárthelyire20
Házi feladat elkészítése-
Kijelölt írásos tananyag elsajátítása14
Vizsgafelkészülés20
Összesen120
15. A tantárgy tematikáját kidolgozta

Dr. Csubák Tibor egyetemi docens - Irányítástechnika és Informatika Tanszék

Dr. Nagy Dezső - Irányítástechnika és Informatika Tanszék