A folyamatirányítás és -tervezés gyakorlati módszertana

A tantárgy angol neve: Design Methodology of IMC for Complex Industrial Processes

Adatlap utolsó módosítása: 2009. november 2.

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
VIIIJV81   4/0/0/v 4  
3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Csubák Tibor, Irányítástechnika és Informatika Tanszék
4. A tantárgy előadója

Dr. Csubák Tibor egyetemi docens

Dr. Nagy Dezső c. egyetemi docens

Dr. Katona László egyetemi adjunktus

5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít Digitális technika, Szabályozástechnika
6. Előtanulmányi rend
Kötelező:
NEM ( TárgyTeljesítve("BMEVIFO9081") )

VAGY

NEM KépzésLétezik("5N-08") VAGY
NEM KépzésLétezik("5N-A8") VAGY
NEM KépzésLétezik("5N-M8")

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

A kötelező előtanulmányi rendek grafikus formában itt láthatók.

Ajánlott:

Digitális technika

 

A tantárgyat nem vehetik fel azok, akik már előzőleg teljesítették a VIFO9081 (A folyamatirányítás és -tervezés gyakorlati módszertana) tantárgyat.

7. A tantárgy célkitűzése

Az ipari és mezőgazdasági létesítmények létrehozásakor és korszerűsítésekor a folyamatokat irányító rendszerek tervezése és megvalósítása állandóan újratermelődő mérnöki feladat. A színvonalas megoldáshoz szükséges elméleti alapismeretek és készségek megszerezhetők az 5. pontban szereplő témakörökhöz kapcsolódó tantárgyak keretében. Ezeken kívül azonban feltétlenül szükség van azokra a nemzetközileg széles körben alkalmazott módszertani ismeretekre is, amelyek segítségével a tervezés menete és a megvalósítás lépései tehetők szisztematikussá és utólag is egyszerűen követhetővé. Az ilyen ismeretekkel is rendelkező villamosmérnökök egyre keresettebbek a hazai és nemzetközi munkaerő-piacon.

A tantárgy anyagában szerepel

az egyes tervezői ágak közötti adatszolgáltatások formáinak,

a tervezési módszereknek,

a tervekkel szemben támasztott követelményeknek,

az üzembe helyezés technikájának,

a megvalósulási dokumentációk elkészítésének

a bemutatása.

A tárgy gyakorlati példákon keresztül szemlélteti az alkalmazástechnikát is.

8. A tantárgy részletes tematikája

8.1.Az irányítástechnika helye a projektben

A projekttervezés területeinek áttekintése

Építészeti tervezés

Gépészeti tervezés

Villamos tervezés

Folyamatirányítás tervezés

Épületek, szintek, helységek aknák medencék áttörések stb.

Technológiai rész- folyamatok, cső- vezetékek, tartályok szivattyúk, szelepek mérőcsonkok  stb.

Elosztók, betápok trafók, villamos. berendezések, kábelezés,

helyi szekrények, motorok,

 hajtások

Irányítástechnikai szekrények,

HMI készülékek, kábelezés ,buszrendszer

 helyi gyűjtő dobozok, távadók

A teljes tervezésre kiterjedő azonosító rendszer kialakítása (pl. AKS, KKS)

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. Az irányítástechnika funkcióinak térbeli elosztása 

            Működtetések, visszajelzések központi vezénylőben.

            Irányítástechnikai szekrényekben megvalósított funkciók

             Kábelrendezők funkciói 

             Elosztó dobozokban, 0.4kV cellákban realizált funkciók

 Helyszíni működtető dobozokban megvalósított funkciók

(a funkciók vándorlása, átalakulása a

                        kompakt készülékek, relés rendszerek,

kártyás rendszerek

mikroprocesszor bázisú folyamatirányítók

elosztott intelligenciájú ,terepi buszos folyamatirányító rendszerekben ).

Néhány szabványban nem rögzített tipikus funkció logikai terve

8.7. 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.)

8.8. Az irányítástechnikai projekt tervezésének áttekintése, lépései

            A tervezés alapját a  Basic Design képezi.

            HW tervezés

·        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

                                   Áramútrajzok  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 

8.9. Konfiguráció tervezés

            A technológiai részrendszerek és folyamatállomások összerendelésének módszerei

Alkalmazási példa: vízlágyító részfolyamat 

          Terepi műszerezés, csatlakozások tervezése 

 Hagyományos ( 4-20mA, 24V-os lekérdezés) kábelezéssel 

 Távadók, motorok, szelepek busz csatolással (Profibus DP, PA stb. )

8.10. Felhasználói program készítés a rendszerrel szállított blokk készlet felhasználásával

Az adott technológiai részrendszer funkcióinak hozzárendelése a folyamatállomás taszkjaihoz.

Program készítés a  logikai tervek ,képernyő tervek (mimic diagramok),       log listák alapján.

.           Alkalmazás specifikus felhasználói (user) blokkok meghatározása, specifikálása és elkészítése

Alkalmazási példa: olajrendszer felhasználói programja

8.11. Laboratóriumi tesztek

Teljes technológiai folyamat szimulációja külön PC-vel, kábelezéssel (Gázturbina)

                        Technológiai folyamatok statikus szimulációja szoftver eszközökkel

8.12. Az üzembe helyezés kérdései

                        Üzembe helyezés megkezdésének feltételei

                        Hideg próbák technológiai közeg nélkül

                        Üzemi próbák

                        Üzembe helyezés jegyzőkönyvei

8.13. Az alkalmazói programrendszer dokumentálásának lehetőségei

                        dokumentáció funkciók szerint

                        dokumentáció elhelyezés szerint

                        papírnélküli dokumentáció

8.14. Folyamatirányító rendszer kiválasztásának értékelési szempontjai

Elterjedtsége, várható élettartama az ill. alkalmazási területen

A technológia lefedhetősége az ill. folyamatirányító rendszerrel

Az I&C tervező rendszer komfort fokozata, teljessége

Esetleges biztonsági igények kielégíthetősége

Esetleges redundancia igények kielégíthetősége

Konkrét referenciák száma

Alkalmazói rendszer készítésének támogatottsága (hot line, specialisták elérhetősége)

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

Előadás alapján egyéni tanulás, kiadott előadási vázlatokra egyéni jegyzetelés

10. Követelmények

a ) .A szorgalmi időszakban: eredményes zárthelyi írása az aláírás megszerzéséhez

b.) A vizsgaidőszakban: írásbeli vizsga

c.) Elővizsga utolsó oktatási héten

11. Pótlási lehetőségek

A zárthelyi egy ismételt alkalommal a pótlási héten is pótolható.

12. Konzultációs lehetőségek

Konzultációra az előadások alkalmával biztosítunk lehetőséget.

13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom

  • Dr. Nagy Dezső: Kiterjedt ipari folyamatok irányítástechnika-tervezésének gyakorlata. Oktatási segédlet. 2008. Műegyetemi kiadó.
  • Kiadott előadási vázlatok
  • IEC 61131-3 szabvány
  • John,Tiegelkamp :SPS Programmierung mit IEC 61131-3  ,Springer Verlag 1999
  • Zacher:SPS Programmierung mit Funktionsbausteinsprache,VDE Verlag,Berlin 2000
  • Rembold,Levi: Realzeitsydteme zur Prozessautomatisierung,Hanser Verlag,1994 ,Funktionsplaene nach DIN40710 und VGB R170C (www.tsi.at/eng2.htm)
  • Komponenten am Feldbus,Siemens Katalog ST PI.1999

 Interneten elérhető irodalom:

·        domino.automation.rockwell.com/Applications

·        www.modicon.com

·        www4.ad.siemens.de

·        www.festo.com 

·        www.vgb-power.de 

·        www.kronebach.com

14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka
Kontakt óra56
Félévközi készülés órákra10
Felkészülés zárthelyire20
Házi feladat elkészítése0
Kijelölt írásos tananyag elsajátítása14
Vizsgafelkészülés20
Összesen120
15. A tantárgy tematikáját kidolgozta

Dr. Nagy Dezső c. egyetemi docens, EGI ZRt., műszaki tanácsos

Dr. Csubák Tibor egyetemi docens, Irányítástechnika és Informatika Tanszék

Dr. Katona László egyetemi adjunktus, Irányítástechnika és Informatika Tanszék