NAZIV PREDMETA AUTOMATIZACIJA BRODSKIH STROJNIH SUSTAVA II KOD PFE108

NAZIV PREDMETA

Automatizacija brodskih strojnih sustava II

Kod

PFE108

Godina studija

3.

Nositelj/i predmeta

doc. dr. sc. Joško Šoda

Bodovna vrijednost (ECTS)

4

Suradnici

Ivana Medvešek - Golub

Način izvođenja nastave (broj sati u semestru)

P

S

V

T

30

15

Status predmeta

Obvezni

Postotak primjene e-učenja

/

OPIS PREDMETA

Ciljevi predmeta

Usvajanje znanja potrebnih za razumijevanje principa upravljanja različitih automatskih brodskih sustava, njihove međusobne korelacije, fuzije senzorskih informacija i integracije sustava upravljanja temeljenih na uporabi PLC uređaja ili mikrokontrolera. Temeljna znanja o hijerarhijskoj strukturi upravljanja brodovima. Razumijevanje sklopovske i programske potpore PLC uređaja. Interakciju između čovjeka i PLC uređaja korištenjem SCADA i HMI sustava. Primjeri automatskih sustava na brodu (liftovi, bazeni) temeljenih na uporabi PLC uređaja.

Uvjeti za upis predmeta i ulazne kompetencije potrebne za predmet

Brodska elektrotehnika

Odslušan kolegij „Automatizacija brodskih strojnih sustava I“

Očekivani ishodi učenja na razini predmeta (4-10 ishoda učenja)

1. Kalsificirati strukturu upravljanja automatskog brodskog sustava temeljenog na uporabi PLC uređaja.

2. Raščlaniti hijerarhijsku strukturu procesne mreže na glavne razine.

3. Nacrtati i objasniti princip rada programibilnog logičkog regulatora (PLC-ređaja).

4. Razviti prijedlog projekta automatizacije brodskog sustava temeljenog na uporabi PLC uređaja.

5. Identificirati eventualne logičke pogreške u programskom kodu kod PLC uređaja, te ih ukloniti.

6. Prezentirati temelje digitalne tehnike.

7. Klasificirati osnovne i složene logičke sklopove.

8. Prezentirati rad bistabila, brojila, registara, multipleksera i demultipleksera izgrađenih od složenih logičkih sklopova, te A/D i D/A pretvarača.

Sadržaj predmeta detaljno razrađen prema satnici nastave

Predavanja:

1. Ulazno-izlazne veličine procesa i najčešće korišteni standardi (4-20mA, digitalni prijenos podataka, 0-20mA, 0-10V, ±10V). Zaštita signala (naponska dijelila, operacijska pojačala, Schmittov okidni sklop, Zener diode).

2. Hijerarhijska struktura upravljanja na brodovima. Razina nadgledanja, razina upravljanja i aktuator-senzor razina.

3. Pregled mrežnih sustava upravljanja (AS-i, PROFIBUS: FMS, PA i DP, DeviceNet, MelsecMedoc, ProfiNet, CC-Link). Protokoli u procesnim mrežama, topologija mreža, OSI model, RS-485, MBP način prijenosa podataka u potencijalno hazardnim područjima broda, prijenos optičkim vlaknima.

4. SCADA i HMI sustavi kod sustava upravljanja i temeljni standardi uporabe. Interpretacija podataka i alarma. Primjer na sustavima za nadzor strojarnice broda.

5. Uvod u relejnu tehniku, temeljni elementi relejene logike (sklopke i senzori, vremenska brojila i releji)

6. Uporaba programibilnog logičkog regulatora (PLC – uređaja) u brodskim sustavima. Raspodjela PLC uređaja prema broju ulazno – izlaznih točaka. Vrste ulazno-izlaznih modula PLC uređaja (analogni U/I moduli, digitalni U/I moduli, specijalni moduli).

7. Usporedba između relejne logike i PLC uređaja. Prednosti korištenja PLC uređaja. Temeljna sklopovska struktura PLC uređaja. Zaštita ulazno/izlaznih signala i stupnjeva PLC uređaja uporabom transformatora impedancije ili optičkih sklopova

8. Programiranje PLC uređaja. Instrukcijski način programiranja, ljestvičasti način programiranja i programiranje funkcijskim blok dijagramima. Temeljne naredbe kod ljestvičastog programiranja PLC uređaja. Osnovna pravila pisanja programa. Uporaba razvojnog sučelja Siemensovih PLC uređaja za konfiguraciju, programiranje i prenošenje programa u i iz PLC uređaja. Korištenje naprednih funkcija kod programiranja za otkrivanje grešaka u kodu programa. Testiranje programa i otklanjanje eventualnih logičkih pogrešaka.

9. Uporaba HMI sustava TD-200 za nadzor parametara procesa kod programiranja PLC uređaja.

10. Primjer korištenja PLC uređaja za upravljanje kormilom putničkog broda kompanije „Disney“, te automatsko upravljanje kazalištem, rasvjetom i klima sustavima u sekcijama broda.

11. Temeljni principi digitalne tehnike, Boolova algebra blokova, DeMorganova pravila, temeljni sklopovi digitalne tehnike (I-sklop , ILI-sklop i NE-sklop). Složeni logički sklopovi (NI-sklop, NILI-sklop) izgrađeni u DTL, HCTL, TTL, MOSFET i CMOSFET skali integracije. Usporedba pojedinih skala integracije. Potrošnja.

12. Sklop za zbrajanje, bistabili, registri, brojila, multiplekseri, demultipleksori, PLD matrice realizirani uporabom složenih logičkih sklopova. Asinkroni i sinkroni način rada.

13. Memorije RAM, ROM, PROM, EPROM i UVPROM.

14. Osnove pohrane podataka na CD i DVD-ROM medije i USB uređaje.

15. A/D pretvorba, D/A pretvorba (sukcesivna aproksimacija i sigma-delta konverzija)

Vježbe:

1. Upoznavanje s opremom i instrumentima laboratorija.

2. Sklopovska struktura Siemens S7-200 PLC uređaja. Upoznavanje s načinom spajanja PLC uređaja, ulazno izlaznim točkama i načinima spajanja ulaza i izlaza.

3. Programska podrška Siemens S7-200 PLC uređaju. Programski paket STEP 7 MicroWin 4.0. Upoznavanje s mogućnostima programskog paketa.

4. Osnovne naredbe kod ljestvičastog načina programiranja. Normalno otvoreni i normalno zatvoreni kontakti. Vrste izlaznih kontakata. Primjeri pisanja radnih sekvenci korištenjem navedenih naredbi. Programator mašine za pranje rublja. Punjenje i pražnjenje bazena.

5. Vremenska brojila i brojači impulsa. Pisanje programskog koda korištenjem navedenih naredbi na automatskim sustavima za zalijevanje

6. Rad s bytovima, riječima i duplim riječima tipovima podataka. Uvod u korištenje PLC uređaja kao PID regulatora.

7. Analogni senzori i njihovo programiranje kod PLC uređaja. Primjeri koda programa kod korištenja analognih senzora za mjerenje pH vrijednosti, pomaka, brzine i temperature.

8.Automatski sustav parne turbine.

9. Automatski sustav centralnog nadzora stroja.

Vrste izvođenja nastave:

☒ predavanja

☐ seminari i radionice

☒ vježbe

☐ on line u cijelosti

☐ mješovito e-učenje

☐ terenska nastava

☒ samostalni zadaci

☐ multimedija

☒ laboratorij

☐ mentorski rad

☐       (ostalo upisati)

Obveze studenata

Obveze redovnih studenata/ica:

Studentima su predavanja i auditorne vježbe obvezatne jer se vodi evidencija dolazaka na nastavu. Da bi dobili potpis studenti moraju obavezno prisustvovati na minimalno 80% predavanja i auditornih vježbi. U slučaju nedovoljnog broja dolazaka na nastavu davanje potpisa uvjetuje se izradom seminarskih zadataka iz onih cjelina kod kojih student nije prisustvovao na predavanjima, a takvi seminarski zadaci se ocjenjuju s: položio/la ili nije položio/la. Pisanje seminarskih zadataka se dozvoljava samo u slučajevima do tri (3) izostanka. Ako je student izostao više od tri (3) predavanja, tada nema pravo na potpis, te narednu akademsku godinu ponovo upisuje kolegij. Studenti ispit mogu položiti na dva načina: kontinuiranim vrednovanjem tijekom semestra preko izrade seminarskog rada, kolokvija iz laboratorijskih vježbi i polaganjem usmenog ispita ili nakon semestra na način da pristupi polaganju pismenog i usmenog dijela ispita u redovite termine za ispitne rokove. Studenti samostalno ili u timu moraju obraditi zadanu seminarsku temu koristeći e-learning materijal. Studenti koji su prikupili dovoljan broj bodova tijekom nastave dužni su prijaviti ispit putem studomata za prvi ispitni rok nakon predavanja i u terminu ispita doći na upis ocjene ili odgovarati za veću ocjenu.

Obveze izvanrednih studenata/ica:

Studenti su obvezni prisustvovati 50% predavanja i auditornih vježbi. Polaganje kolokvija ili cijeloga ispita obavlja se po istim pravilima kao i za redovite studente.

Praćenje rada studenata (upisati udio u ECTS bodovima za svaku aktivnost tako da ukupni broj ECTS bodova odgovara bodovnoj vrijednosti predmeta):

Pohađanje nastave

1,125

Istraživanje

     

Praktični rad

     

Eksperimentalni rad

     

Referat

     

      (Ostalo upisati)

     

Esej

     

Seminarski rad

1.125

      (Ostalo upisati)

     

Kolokviji

0,875

Usmeni ispit

0.875

      (Ostalo upisati)

     

Pismeni ispit

Projekt

      (Ostalo upisati)

     

Ocjenjivanje i vrjednovanje rada studenata tijekom nastave i na završnom ispitu

Obveze redovitih studenata/ica:

Polaganje kolegija tijekom semestra: Tijekom semestra studenti će dobiti seminarski zadatak kojeg moraju napraviti i obraniti. Seminarski zadatak se sastoji od prijedloga automatizacije dijela brodskog sustava uz uporabu PLC uređaja. Student u seminarskom radu, opisuje zadani sustav, predstavlja aktuatore i mjerna osjetila, te predlaže programsku sekvencu izrađenu u programskom paketu Step 7 MicroWin 4.0, tvrtke Siemens. Osim seminarskog zadatka, studenti polažu i kolokvij na kraju laboratorijskih vježbi iz laboratorijskih vježbi. Također, na kraju semestra, studenti koji su obranili seminarski zadatak i položili kolokvij pristupaju usmenom dijelu ispita, gdje im se zadaju tri (3) pitanja, na koja moraju pozitivno odgovoriti u minimalno 45% iznosu (vidi Ocjenjivanje) Svako pitanje se ocjenjuje s 10 bodova. Ukupna ocjena postignuta na kolegiju se dobiva kao aritmetička suma svih postignutih ocjena. Polaganje cijelog kolegija: Također, studenti mogu položiti ispit i izlaskom na pismeni i usmeni ispit koji se organizira u vrijeme ispitnih rokova prema rasporedu. Pismeni ispit se sastoji od provjere rada na računalu, gdje student dobiva zadatak da izradi jednostavni programsku sekvencu u programskom paketu Step 7 MicroWin 4.0. Nakon što je položio pismeni dio ispita student pristupa usmenom dijelu ispita gdje ga se propituje ispredavano gradivo. Zadaju mu se tri (3) pitanja iz gradiva, i za položiti student treba ispravno odgovoriti na 50% postavljenih pitanja (vidi Ocjenjivanje). Svako pitanje se ocjenjuje s 10 bodova. Ukupna ocjena se dobiva kao aritmetička sredina ocjena postignutih iz pismenog i usmenog dijela ispita. Nakon što se definira ocjena, student prijavljuje ispit preko studomata. Ocjena se unosi u terminima predviđenim za polaganje ispita.

Kontinuirano vrednovanje studenata

Ocjenjivanje:

Obveze izvanrednih studenata/ica:

Studenti su obvezni prisustvovati 50% predavanja i 100% sati laboratorijskih vježbi. Polaganje kolokvija ili cijeloga ispita obavlja se po istim pravilima kao i za redovite studente.

Obvezna literatura (dostupna u knjižnici i putem ostalih medija)

Naslov

Broj primjeraka u knjižnici

Dostupnost putem ostalih medija

Antonić, R.: Automatizacija broda II, Pomorski fakultet u Splitu, 2007.

10

da

Antonić, R.: Brodostrojarski simulator PPS2000 – upute za korištenje, VPŠ Split, 2001.

10

da

Beroš, Slobodan Marko: Programibilni logički regulatori, Bilješke za pripremu predavanja, FESB, Split, 2010.,

     

da

Šoda, Joško: Automatizacija brodskih strojnih sustava II, Bilješke za pripremu predavanja i ppt prezentacije, Pomorski fakultet u Splitu, Split 2012.

     

da

P. Slapničar: Impulsna i digitalna tehnika, FESB Split 2001.

10

     

U. Peruško: Digitalni sustavi, Školska knjiga, Zagreb, 2005.

     

     

     

     

     

     

     

Dopunska literatura

1. T.I. Fossen: MARINE CONTROL SYSTEMS - GUIDANCE, NAVIGATION AND CONTROL OF SHIPS, RIGS AND UNDERWATER VEHICLES, Marine Cybernetics, Trondheim, Norway, 2002.

2. Christopher T. Kilian: MODERN CONTROL TECHNOLOGY: COMPONENTS AND SYSTEMS; 2 Edition, Delmar Thompson Learning, 2000.

3. Siemens, SIMATIC, S7-200 PROIGRAMMABLE CONTROLLER, System Manual, Edition 05/2003.

4. Hackworth, R. John, Hackworth, D. Federick Jr.; PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLERS: PROGRAMMING METHODS AND APPLICATIONS, Prentice-Hall, USA, 2003.,

5. Bryan, L. A., Bryan A. E.: PROGRAMMABLE CONTROLLERS: THEORY AND IMPLEMENTATION, 2nd Ed., An Industrial Text Company Publication, Atlanta, Georgia, USA, 1997.

6. Scott, D. M.: INDUSTRIAL PROCESS SENSORS, CRC Press, 2008.

Načini praćenja kvalitete koji osiguravaju stjecanje utvrđenih ishoda učenja

Studentska anketa, evidencija nastave, povremena kontrola nastave od strane povjerenstva, analiza prolaznosti na kraju akademske godine.

Ostalo (prema mišljenju predlagatelja)