Drukuj Eksport do pliku (MS Word)
Nazwa przedmiotu:
Systemy automatyki DCS i SCADA
Koordynator przedmiotu:
Sebastian Plamowski
Status przedmiotu:
Fakultatywny ograniczonego wyboru
Poziom kształcenia:
Studia I stopnia
Program:
Automatyka i Robotyka
Grupa przedmiotów:
Przedmioty techniczne
Kod przedmiotu:
DCS
Semestr nominalny:
5 / rok ak. 2019/2020
Liczba punktów ECTS:
5
Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
- udział w wykładach 15 x 2 h = 30 h - udział w zajęciach laboratoryjnych i konsultacjach 7 x 4 h + 2 h = 30 h - przygotowanie i omówienie zajęć laboratoryjnych (projekt, uruchamianie, zaliczanie) 6 x 5 h = 30h - przygotowanie do kolokwiów 4 h + 6 h = 10 h Suma: 30 + 30 + 30 + 10 = 100 h.
Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
- wykład 30 h - zajęcia laboratoryjne i konsultacje 30 h - obrona rozwiązań 6 h Suma: ok. 2,5 ECTS
Język prowadzenia zajęć:
polski
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
- zajęcia laboratoryjne i konsultacje 30 h - przygotowanie i omówienie zajęć laboratoryjnych 30 h Suma: ok. 2,5 ECTS
Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
  • Wykład30h
  • Ćwiczenia0h
  • Laboratorium30h
  • Projekt0h
  • Lekcje komputerowe0h
Wymagania wstępne:
brak
Limit liczby studentów:
24
Cel przedmiotu:
Celem przedmiotu jest przedstawienie zagadnień związanych ze współczesnymi rozproszonymi systemami sterowania (ang. Distributed Control Systems, DCS) z oraz współpracującymi z nimi systemami sterowania nadrzędnego i archiwizacji danych (ang. Supervisory Control And Data Acquisition, SCADA). Wykład podzielony jest na dwie części. Część pierwsza, wprowadzająco-praktyczna, ma na celu przygotowanie studentów do zajęć laboratoryjnych. Przedstawiane są funkcje systemów DCS i SCADA, ich architektura oraz rola i miejsce w przedsiębiorstwie. Omówione są języki programowania oraz zasady budowy struktur regulacji. Studenci są zapoznawani z narzędziami oraz metodami projektowania aplikacji przemysłowych oraz dostępnymi bibliotekami algorytmów. W trakcie drugiej części wykładu przedstawiany jest sprzęt oraz standardy komunikacyjne, a także aspekty bezpieczeństwa oraz przykłady zastosowań systemów DCS i SCADA w dużych obiektach przemysłowych.
Treści kształcenia:
Wstęp - przegląd dziedziny (2h). Rola i miejsce systemów sterowania w informatycznej strukturze przedsiębiorstwa. Funkcje systemów, relacje i powiązania. Klasyczny system sterowania a system rozproszony (2h). Zadania systemu rozproszonego. Elementy systemu DCS i SCADA. Przykładowe systemy DCS i SCADA oraz ich cechy. Analiza podobieństw i różnic pomiędzy systemami DCS i SCADA. Języki programowania, budowa struktur regulacji (2h). Omówienie standardowych języków programowania sterowników i kontrolerów przemysłowych. Projektowanie aplikacji w systemach DCS i SCADA, narzędzia (4h). Omówienie sposobów budowania aplikacji w systemach DCS i SCADA, powiązania oprogramowania z warstwą sprzętową i elektryczną obiektu. Realizacja pętli regulacyjnych. Algorytmika (4h). Omówienie algorytmów regulacji i diagnostyki w systemach DCS i SCADA. Struktury regulacji, sterowanie w pętli otwartej, sterowanie w pętli zamkniętej. Modelowanie i rola modelu w strukturze regulacji. Kolokwium 1 (1h). Sprzęt: komputery przemysłowe, sterowniki programowalne PLC, moduły I/O (3h).Warstwa realizacji sterowania, architektura sprzętowa. Budowa kontrolera oraz architektura oprogramowania. Systemy operacyjne. Sieć komputerowa a sieć przemysłowa (2h). Sieciowe standardy komunikacyjne sieci przemysłowych: Modbus, CAN, MPI, Fieldbus Foundation, Profibus, Industrial Ethernet, Profinet, HART, ASi. Sprzęt sieciowy. Zastosowania przemysłowe (2h). Przykładowe zastosowanie systemów DCS i SCADA w dużych i rozległych obiektach przemysłowych. Bezpieczeństwo i cyberbezpieczeństwo w systemach przemysłowych (4h). Metody, narzędzia, standardy. Przegląd systemów DCS i SCADA (1h). Porównanie najważniejszych systemów DCS i SCADA. Kierunki rozwoju systemów DCS i SCADA (1h). Kolokwium 2 (1h). Kolokwia poprawkowe (1h).
Metody oceny:
W trakcie semestru będą przeprowadzone dwa kolokwia punktowane w skali 0-25 pkt., 50 pkt. można zdobyć z zajęć laboratoryjnych. Warunkiem zaliczenia jest uzyskanie w sumie co najmniej 50 pkt. na 100 możliwych, a także zaliczenie wszystkich ćwiczeń i projektów laboratoryjnych (uzyskanie z każdego z nich co najmniej 50% możliwych punktów).
Egzamin:
nie
Literatura:
Instrukcje użytkownika systemu DCS OVATION firmy Emerson. Instrukcje użytkownika systemu SCADA MAPS firmy Mitsubishi Roman Kwiecień, "Komputerowe systemy automatyki przemysłowej", Wydawnictwo Helion, Gliwice 2013.
Witryna www przedmiotu:
n/d
Uwagi:
Ćwiczenia laboratoryjne są wykonywane w zespołach dwuosobowych i mają charakter prostych projektów realizowanych z wykorzystaniem środowiska dydaktycznego SML-3. Zespół otrzymuje zadanie problemowe, w razie potrzeby konsultuje z prowadzącym dodatkowe założenia i koncepcję rozwiązania, a następnie projektuje, montuje i uruchamia opracowany system mikroprocesorowy. Zaliczenie ćwiczenia polega na zaprezentowaniu systemu działającego pod kontrolą programu sterującego oraz przedyskutowaniu zastosowanych rozwiązań sprzętowych i programowych. W ćwiczeniach 1-2 jest używany mikroprocesor Z80 emulowany w układzie FPGA, zaś w ćwiczeniach 3-6 jest używany mikrokontroler MSP430. Językiem programowania używanym w ćwiczeniach 2-3 jest asembler, a w ćwiczeniach 4-6 - język C. Przed rozpoczęciem ćwiczeń są organizowane zajęcia wstępne poświęcone prezentacji platformy SML-3 i oprogramowania wykorzystywanego podczas semestru.

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Charakterystyka DCS_W01
Wiedza na temat zasady działania i funkcji rozproszonych systemów sterowania (DCS) oraz systemów nadzoru i zbierania danych (SCADA). Poznanie architektury i funkcji systemu. Poznanie najpopularniejszych standardów sieci przemysłowych i zakresu ich zastosowania.
Weryfikacja: Kolokwium, zajęcia projektowe w laboratorium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W12
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P6S_WG
Charakterystyka DCS_W02
Podstawową wiedzę o trendach rozwojowych z zakresu automatyki i systemów sterowania.
Weryfikacja: Kolokwium, zajęcia projektowe w laboratorium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W13
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P6S_WG
Charakterystyka DCS_W03
Przybliżenie podstawowych metod, technik i narzędzi stosowanych przy rozwiązywaniu prostych zadań inżynierskich z zakresu automatyki.
Weryfikacja: Kolokwium, zajęcia projektowe w laboratorium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W15
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P6S_WG

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Charakterystyka DCS_U01
Umiejętność dokonania identyfikacji i sformułowania specyfikacji prostych zadań inżynierskich o charakterze praktycznym, charakterystycznych dla automatyki.
Weryfikacja: Kolokwium, zajęcia projektowe w laboratorium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U17
Powiązane charakterystyki obszarowe: III.P6S_UW.4.o, I.P6S_UW, III.P6S_UW.1.o, III.P6S_UW.2.o, III.P6S_UW.3.o
Charakterystyka DCS_U02
Umiejętność oceny przydatność rutynowych metod i narzędzi służących do rozwiązania prostego zadania inżynierskiego o charakterze praktycznym z obszaru systemów sterowania.
Weryfikacja: Kolokwium, zajęcia projektowe w laboratorium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U18
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P6S_UW, III.P6S_UW.1.o, III.P6S_UW.2.o, III.P6S_UW.3.o, III.P6S_UW.4.o
Charakterystyka DCS_U03
Umiejętność projektowania i realizacji prostej aplikacji w systemach DCS i SCADA.
Weryfikacja: Kolokwium, zajęcia projektowe w laboratorium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U19
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P6S_UW, III.P6S_UW.1.o, III.P6S_UW.2.o, III.P6S_UW.3.o, III.P6S_UW.4.o
Charakterystyka DCS_U04
Umiejętność wykorzystania rozproszonego systemu sterowania (DCS) i systemów nadzoru i zbierania danych (SCADA) do problemów sterowania obiektami rozległymi.
Weryfikacja: Kolokwium, zajęcia projektowe w laboratorium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U32
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P6S_UW, III.P6S_UW.1.o, III.P6S_UW.2.o, III.P6S_UW.3.o, III.P6S_UW.4.o

Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne

Charakterystyka DCS_K01
Praca w grupach (zespołach) na współdzielonych zasobach. Rozwinięcie komunikacji, umiejętności współdziałania.
Weryfikacja: laboratorium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_K03
Powiązane charakterystyki obszarowe: