A folyamatirányítás és -tervezés gyakorlati módszertana

A tantárgy angol neve: Practical Methodology of Process Control Planning

Adatlap utolsó módosítása: 2006. július 1.

Tantárgy lejárati dátuma: 2009. november 24.

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
Villamosmérnöki és Informatikai Kar

Villamosmérnöki Szak

Választható tárgy

Tantárgykód Szemeszter Követelmények Kredit Tantárgyfélév
VIFO9081 6.,8. 4/0/0/v 5 1/1
4. A tantárgy előadója

Név:

Beosztás:

Tanszék, Int.:

Dr. Csubák Tibor

egyetemi docens

Irányítástechnika és Informatika

Dr. Nagy Dezső

műszaki főtanácsos

EGI Rt., IIT külső munkatárs

5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít

Szabályozástechnika, Irányítások számítógéptechnikája, Ipari irányítástechnika, Folyamatműszerezés

6. Előtanulmányi rend
Ajánlott:

Szabályozástechnika(viau3028), Irányítások számítógéptechnikája (vifo3040)

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

8.8.1. Konfiguráció tervezés

A technológiai részrendszerek és folyamatállomások összerendelésének módszerei

Alkalmazási példa: vízlágyító részfolyamat

8.8.2.. Terepi műszerezés, csatlakozások tervezése

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

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

8.8.3. 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

8.9. Laboratóriumi tesztek

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

Technológiai folyamatok statikus szimulációja szoftver eszközökkel

8.10. Az üzembe helyezés kérdései

Üzembe helyezés megkezdésének feltételei

Hideg próbák technológiai közeg nélkül

Üzemi próbák

Üzembe helyezés jegyzőkönyvei

8.11. Az alkalmazói programrendszer dokumentálásának lehetőségei

dokumentáció funkciók szerint

dokumentáció elhelyezés szerint

papírnélküli dokumentáció

8.12. 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

Előadás alapján egyéni tanulás, kiadott előadási vázlatokra egyéni jegyzetelés

10. Követelmények

a ) .A szorgalmi időszakban: aktív részvétel az előadáson, eredményes zárthelyi írása az aláírás megszerzéséhez

b.) A vizsgaidőszakban: írásbeli vizsga

Elővizsga utolsó oktatási héten

11. Pótlási lehetőségek

Eredménytelen ZH esetén 1 pót ZH írására van lehetőség a szorgalmi időszakban.

12. Konzultációs lehetőségek

Konzultációra az előadások alkalmával biztosítunk lehetőséget.

13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom
  • 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
14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka

Kontakt óra

60

Félévközi készülés órákra

10

Felkészülés zárthelyire

20

Kijelölt írásos tananyag elsajátítása

10

Vizsgafelkészülés

50

Összesen

150

15. A tantárgy tematikáját kidolgozta

Név:

Beosztás:

Tanszék, Int.:

Dr. Nagy Dezső, EGI RT

műszaki tanácsos

IIT külső munkatárs

Dr. Csubák Tibor

egyetemi docens

IIT