Data modyfikacji: 4.01.2016, 18:11:42
Definicje
1. Regulator – system pośredniczący między urządzeniami pomiarowymi (czujniki, przetworniki) a
urządzeniami wykonawczymi (siłowniki, styczniki, …)
2. Weryfikacja modelu – porównanie wyników uzyskanych na wyjściu modelu z wynikami z obiektu
rzeczywistego
3. Redundancja – nadmiarowość elementów układu. Stosowana dla uzyskania niezawodności pracy
procesu. W razie awarii jednego elementu praca przełączana jest na element zastępczy.
Pytania z poprzednich lat
1. Różnice między regulatorem o działaniu pośrednim a bezpośrednim
1. Działanie bezpośrednie – regulacja zasilana jest prosto z obiektu
2. Działanie pośrednie – regulacja zasilana jest za pomocą dodatkowego źródła energii
2. Minimum 10 wielkości fizycznych w układzie regulacji jednego, dowolnie wybranego urządzenia
codziennego użytku. Zaznaczyć, czy wartość jest mierzona, regulowana, lub sterowana. Opisać
zasadę działania jednego z wymienionych czujników (było podobne na egz 2014/2015).
L.p.
Wielkość fizyczna M
R
S
Uzasadnienie
1
Prędkość
X
Wskazanie prędkościomierza
2
Wysokość lustra
cieczy w zbiorniku
X
Wskazanie ilości paliwa
3
Nacisk
X
Airbag; sprawdzenie, czy ktoś siedzi na fotelu a nie
zapiął pasów
4
Temperatura
X
5
Naprężenie
X
Pasy bezpieczeństwa
6
Napięcie
X
Sprawdzanie stanu naładowania akumulatora
7
Głośność
8
Liczba obrotów
X
Wskazanie obrotomierza
9
Odległość
X
Tachimetria, wspomaganie parkowania
10
Czas
X
Analiza dynamiki zdarzeń (nacisk w czasie – airbag)
X
Temperatura silnika (M), klimatyzacja (M+R)
X
Regulacja głośności systemu audio
3. Różnice między modułem behawioralnym a fenomenologicznym, podać przykład
1. Fenomenologiczny – budowany a priori (w oparciu o odgórne założenia), według znanych praw
fizycznych i równań.
2. Behawioralny – budowany a posteriori (w oparciu o doświadczenie) na bazie danych pomiarowych.
Nie wymaga pełnego zrozumienia praw fizycznych działających w układzie, tylko zależności
istniejących w uzyskanych danych pomiarowych.
3. Przykład na bazie boileru elektrycznego:
1. Fenomenologicznie – znaleźć czas t, po którym temperatura wody w zbiorniku osiągnie
temperaturę zadaną T wiedząc, że grzałka o mocy P, długości L i sprawności η znajduje się w
położeniu (x,y,z, φx, φy, φz). Uwzględnić zjawiska konwekcji, radiacji i kondukcji termicznej.
2. Behawioralnie – włączyć grzałkę. Zmierzyć czas t, dla którego woda osiągnie temperaturę T.
4. Różnice między regulatorem o działaniu ciągłym i nieciągłym, przykład któregoś w pralce
automatycznej
1. Działanie ciągłe – wartości sygnałów sterujących to wartości ciągłe, tzn. znajdujące się w
określonym przedziale; mogą przyjmować dowolną wartość z podanego zakresu
2. Działanie nieciągłe – na wyjściu regulatora pojawia się jedna z kilku określonych wartości (stanów).
Mogą być dwustanowe (0/1) lub trójstanowe.
3. W pralce automatycznej – regulator temperatury (temperatura poniżej progu – grzać, powyżej – nie
grzać)
5. Opis funkcjonalności systemu SCADA, opisać dokładnie jedną warstwę (było HMI)
1. Zadania ogólnie
1. Pomiar i filtrowanie zmiennych procesowych (obiektowa)
2. Reprezentacja danych: graficzna i liczbowa z przeliczeniem na jednostki fizyczne (HMI)
3. Regulacja elementów procesu technologicznego (obiektowa)
4. Adaptacja nastaw regulatorów (obiektowa, HMI)
5. Optymalizacja układu sterowania (obiektowa, HMI)
6. Obliczanie wskaźników syntetycznych (obiektowa, HMI)
7. Archiwizacja danych procesowych, dziennik zdarzeń (HMI)
8. Obsługa alarmów (HMI)
9. Tworzenie raportów (HMI)
10. Komunikacja z operatorem (HMI)
11. Komunikacja z innymi urządzeniami automatyki (obiektowa, HMI)
12. Diagnostyka techniczna (HMI)
2. HMI:
1. Sterowanie w uproszczony sposób warstwą obiektową
1. Sterowanie ręczne układem
2. Zmiana nastaw, parametrów
2. Komunikacja z operatorem
3. Reprezentacja danych: graficzna i liczbowa
4. Obsługa alarmów
5. Tworzenie raportów
3. Warstwa obiektowa:
1. Sterowanie procesem – wypracowywanie wartości zadanych
2. Pobieranie danych pomiarowych z czujników i przetworników
3. Sterowanie urządzeniami wykonawczymi
6. Różnice między modelem parametrycznym a nieparametrycznym
1. Parametryczny – posiada skończoną liczbę parametrów. Dzięki temu możliwy jest opis równaniami
2. Nieparametryczny – nieokreślona liczba parametrów. Brak wzoru na daną zależność, występują w
postaci wykresu lub nomogramu. Możliwe przejście w model parametryczny poprzez aproksymację
parametrów.
7. Stabilność obiektu/regulatora (egz 2014/2015)
1. Układ jest stabilny, gdy na dowolną skończoną wartość sygnału wejściowego odpowiada zawsze
skończoną wartością sygnału wyjściowego
2. Do określania stabilności stosuje się metodę Hurwitza lub linii pierwiastkowych
Pytania wymyślone przeze mnie
1. Różnice między modelem statycznym a dynamicznym:
1. Statyczny – model nie zmienia się w czasie – elementy przekazują wartości
2. Dynamiczny – model zmienia się w czasie – elementy mogą kumulować i oddawać wartości
(kondensator - ładunek, sprężyna – energia mechaniczna). Zależne są od poprzednich stanów
modelu.
2. Różnice między modelem liniowym a nieliniowym
1. Liniowe - wyjścia są liniowo zależne od wejść lub parametrów
2. Nieliniowe – nie ma liniowych zależności
3. Różnice między modelem o parametrach skupionych a rozproszonych
1. Skupione – model można opisać równaniami różniczkowymi zwyczajnymi
2. Rozproszone – model wymaga użycia równań różniczkowych cząstkowych
4. Różnice między modelem o czasie ciągłym a dyskretnym
1. Czas ciągły – mierzony w sposób ciągły o konkretnej wielkości fizycznej (5s, 7s, 10s)
2. Dyskretny – czas w postaci punktów rozrzuconych o stałą odległość (okres próbkowania)
reprezentowanych przez kolejne liczby naturalne (1, 2, 3, …). Wykorzystuje się równania
różnicowe.
5. Różnice między modelem stacjonarnym a niestacjonarnym
1. Stacjonarny – zmienne niezależne od czasu
2. Niestacjonarny – niektóre zmienne są funkcją czasu
6. Różnice między modelem deterministycznym a niedeterministycznym
1. Deterministyczny – zmienne posiadają dokładne, pewne wartości
2. Niedeterministyczny – co najmniej jedna zmienna posiada wartości niepewne
7. Weryfikacja modelu, rodzaje kryteriów:
1. Kryteria wewnętrzne
1. Zgodność formalna – brak błędnych lub sprzecznych założeń koncepcyjnych, logicznych lub
arytmetycznych
2. Zgodność algorytmiczna – odpowiedni dobór algorytmu do zagadnienia, pozwalający na
uzyskanie prawidłowych wyników z wymaganą dokładnością
2. Kryteria zewnętrzne
1. Zgodność heurystyczna – model jest na tyle przejrzysty i szczegółowy, że pozwala na
wyciąganie wniosków i sprawdzanie hipotez dotyczących konkretnych zjawisk fizycznych, oraz
formułowanie nowych zadań badawczych
2. Zgodność pragmatyczna – bezpośrednia zgodność wyników modelu z wynikami systemu
rzeczywistego, równoważne wartości wyjściowych modelu z obiektem
8. Różnice między układem sterowania otwartym a zamkniętym
1. Układ otwarty – sygnał wejściowy regulatora nie zależy od jego sygnału wyjściowego
2. Układ zamknięty – sygnał wejściowy regulatora jest połączony z jego sygnałem wyjściowym,
następuje sprzężenie zwrotne
9. Rodzaje sygnałów wejściowych układu regulacji
1. Prądowy (natężeniowy): 0÷5mA, 0÷20mA, 4÷20mA (napięcie 230V AC, 24V DC)
2. Napięciowy: 0÷100mV, 0÷1V, 0÷10V, ±100V, ±1V, ±10V
3. Pneumatyczny: 20÷100kPa (zasilanie: 140kPa)
4. Hydrauliczny: 0÷40MPa
10. Zadania systemu diagnostycznego
1. Wczesne wykrywanie i lokalizacja uszkodzeń
2. Dokładne, najlepiej jednoznaczne informacje o usterkach
3. Wspomaganie decyzji operatorów podczas usterki
4. Graficzna prezentacja usterek
11. Różnice między redundancją hot-standby od cold-standby
1. Cold – przełączenie poprzez operatora. Stosowane tam, gdzie czas reakcji nie jest istotny
2. Hot – automatyczne przełączenie produkcji na zapasowy tor. Czas reakcji minimalny, brak uderzeń
wywołanych przez medium produkcji. Decyzja o przełączeniu toru w każdym cyklu logicznym
produkcji
3. Warm – podobne jak hot, z tą różnicą, że tolerowane są stosunkowo większe czasy reakcji.
Stosowane w systemach, w których nie jest istotny brak uderzeń nośnika produkcji. Decyzja o
przełączeniu jest podejmowana co parę cykli logicznych produkcji
12. Etapy projektowania instalacji automatyki
1. określenie zadań systemu automatyki
2. Wybór technologii wykonania
3. Dobór czujników i przetworników
4. Dobór siłowników i innych urządzeń wykonawczych
5. Projektowanie sterowania
6. Opracowanie autodiagnostyki systemu
7. Opracowanie diagnostyki układu automatyki
Pytania na bonusy
1. Co to jest i jak działa czujnik lambda?
2. Jak można zrealizować czujnik:
1. poziomu cieczy – pływak, sonda ultradźwiękowa
2. temperatury – tensometr oporowy, termopara
3. Pięć przykładów:
1. urządzeń wykonawczych
1. siłownik
2. stycznik
3. zawór
4. pompa
5. silnik
2. czujników bezpośredniego działania
1. pływak
2. przepływomierz – mała turbina
3. manometr
4. sonda napięcia – logiczna lub fazowa
5. _
4. Trzy przykłady etapu produkcji z procesów przemysłu
1. Drewnianego
2. Opakowaniowego
3. Tekstylnego
4. Metalowego
5. Tworzyw sztucznych
6. Elektroniki
7. Poligrafii
5. Przykład regulatora quasi-ciągłego
6. Jak tworzy się współcześnie wafle krzemowe, kto opracował tę technologię
1. Jan Chochralski