Α.2 Μαθησιακά Αποτελέσματα Έχοντας ολοκληρώσει επιτυχώς το μάθημα οι εκπαιδευόμενοι θα είναι σε θέση να:

Transcript

1 ΒΑΣΙΚΕΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΕΣ Τίτλος Μαθήματος Μεθοδολογίες και Συστήματα Βιομηχανικής Αυτοματοποίησης Κωδικός Μαθήματος Μ3 Θεωρία / Εργαστήριο Θεωρία + Εργαστήριο Πιστωτικές μονάδες 4 Ώρες Διδασκαλίας 2Θ+1Ε Τρόπος/Μέθοδοι Διδασκαλίας Διαλέξεις - Θεωρητική Διδασκαλία, Εποπτευόμενο Εργαστήριο Επίδειξη, Μελέτες (Projects) Τελική εξέταση: 50%, Διαδικασία αξιολόγησης Ατομική (ομαδική) εργασία: 15% Εργαστήριο: 35% Α. ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ Α.1 Σκοπός Ο κύριος στόχος του μαθήματος είναι η εξοικείωση των εκπαιδευομένων με το θεωρητικό και πρακτικό υπόβαθρο των Συστημάτων και Μεθοδολογιών Αυτοματισμού που χρησιμοποιούνται σε Βιομηχανικές Εφαρμογές. Πιο συγκεκριμένα, το πρώτο αντικείμενο στο οποίο εστιάζει η θεωρητική διδασκαλία του συγκεκριμένου μαθήματος είναι η σχεδίαση και ανάπτυξη κυκλωμάτων συρματωμένης λογικής τα οποία υλοποιούν λειτουργίες ελέγχου. Ως λογική συνέχεια, οι εκπαιδευόμενοι εξοικειώνονται με τα δομικά και λειτουργικά χαρακτηριστικά των προγραμματιζόμενων λογικών ελεγκτών και εκπαιδεύονται στις βασικές γλώσσες προγραμματισμού τους. Στη συνέχεια, η θεωρητική διδασκαλία εστιάζει στα ρομποτικά συστήματα που χρησιμοποιούνται σε βιομηχανικές εφαρμογές. Οι εκπαιδευόμενοι εξοικειώνονται με τα χαρακτηριστικά και με τις βασικές αρχές προγραμματισμού τέτοιων συστημάτων. Ομοίως, η θεωρητική διδασκαλία επικεντρώνεται στη δομή, τη λειτουργία και τον προγραμματισμό των βιομηχανικών συστημάτων αριθμητικού ελέγχου, ήτοι εργαλειομηχανών οι οποίες ελέγχονται μέσω υπολογιστή. Ακολούθως, οι εκπαιδευόμενοι διδάσκονται τα βασικά χαρακτηριστικά των βασιζόμενων στην Πληροφορική συστημάτων που χρησιμοποιούνται στη Βιομηχανία για τη σχεδίαση και κατασκευή προϊόντων, τον προγραμματισμό και τον εποπτικό έλεγχο της Παραγωγής, και την εναλλαγή παραγωγικών διαδικασιών. Η θεωρητική διδασκαλία ολοκληρώνεται με την ανάλυση οικονομικοτεχνικών παραμέτρων και την περιγραφή παραγωγικών στρατηγικών. Όσον αφορά την εργαστηριακή διδασκαλία του μαθήματος, αυτή επιτρέπει στους εκπαιδευόμενους να εξοικειωθούν με τη χρήση προγραμματιζόμενων λογικών ελεγκτών και ρομποτικών συστημάτων για τον έλεγχο βιομηχανικών διεργασιών. Α.2 Μαθησιακά Αποτελέσματα Έχοντας ολοκληρώσει επιτυχώς το μάθημα οι εκπαιδευόμενοι θα είναι σε θέση να:

2 Να κατανοούν και να αναπτύσσουν διαγράμματα συρματωμένης λογικής που υλοποιούν κυκλώματα αυτοματισμού. Να επιλύουν προβλήματα αυτοματισμού μέσω κατάλληλου προγραμματισμού και διασύνδεσης Προγραμματιζόμενων Λογικών Ελεγκτών (P.L.C.). Να κατανοούν τις βασικές αρχές λειτουργίας των Ρομποτικών Συστημάτων Robotic Systems). Να κατανοούν τις βασικές αρχές λειτουργίας των Συστημάτων Αριθμητικού Ελέγχου τα οποία ελέγχονται από Υπολογιστή (C.N.C). Να κατανοούν τις βασικές αρχές λειτουργίας των συστημάτων και μεθοδολογιών που καθιστούν εφικτή την εφαρμογή της Ολοκληρωμένης μέσω Υπολογιστή Παραγωγής (C.I.M.). Να κατανοούν οικονομικοτεχνικές παραμέτρους και βασικές αρχές που διέπουν προηγμένες στρατηγικές οργάνωσης της παραγωγής. Β. ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΑ ΠΟΥ ΚΑΛΥΠΤΟΝΤΑΙ 1. Κλασσικοί Αυτοματισμοί Οργανολογία Αυτοματισμών. Βασικές Βαθμίδες και Διατάξεις Αυτοματισμού. Μελέτη και Σχεδιασμός Συστημάτων Αυτοματισμού. Δημιουργία Κυκλωμάτων Συρματωμένης Λογικής. 2. Προγραμματιζόμενοι Λογικοί Ελεγκτές (P.L.C.) Εισαγωγή. Αρχιτεκτονική και Δομικά Στοιχεία. Λειτουργία. Προγραμματισμός. 3. Ρομποτική (Robotics) Εισαγωγή στη Ρομποτική. Γεωμετρία Ρομποτικών Συστημάτων. Χαρακτηριστικά Λειτουργίας. Μετάδοση και Έλεγχος Κίνησης. Αισθητήρες. Προγραμματισμός. 4. Αριθμητικός Έλεγχος (Numerical Control) Εισαγωγή στα Συστήματα Αριθμητικού Ελέγχου ελεγχόμενα από Υπολογιστή (C.N.C). Καθοδήγηση και Προγραμματισμός.

3 5. Ολοκληρωμένη Βιομηχανική Παραγωγή μέσω Υπολογιστή (C.I.M.) Σχεδιασμός και Εκτέλεση Παραγωγής μέσω Υπολογιστή (CAD/CAM). Πληροφορικά Συστήματα Εποπτικού Ελέγχου Παραγωγής (S.C.A.D.A.) Ευέλικτα Συστήματα Παραγωγής (F.M.S.). Προγραμματισμός Παραγωγής μέσω Υπολογιστή (C.A.P.P.). 6. Οικονομοτεχνική Ανάλυση και Σχεδιασμός Βιομηχανικής Παραγωγής Εισαγωγικοί ορισμοί. Τύποι Διαδικασιών και Στρατηγικών Παραγωγής. Οικονομικές Παράμετροι Παραγωγής. 7. Τεχνητή όραση Εισαγωγικές έννοιες για την τεχνητή όραση. Μορφολογία εικόνων Μορφολογικοί χειρισμοί εικόνων Τμηματοποίηση εικόνων Προσδιορισμός περιγραμμάτων Εξαγωγή χαρακτηριστικών Βασικές αρχές ταξινομητών Γ. ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ Το εργαστηριακό μέρος του μαθήματος υλοποιείται μέσω 6 εργαστηριακών ασκήσεων εστιασμένων στα βασικότερα αντικείμενα της θεωρητικής διδασκαλίας. Οι ασκήσεις θα είναι προσανατολισμένες πάνω στα ακόλουθα πεδία: Άσκηση 1η: Αυτοματοποιημένος έλεγχος λειτουργίας τριφασικού κινητήρα μέσω προγραμματιζόμενου λογικού ελεγκτή. Η εξοικείωση με τη χρησιμοποίηση λογικών εντολών και απαριθμητών σε προγράμματα προγραμματιζόμενου λογικού ελεγκτή. Χρήση απαριθμητών σε κώδικα προγραμματιζόμενης λογικής. Χρήση συγκριτών σε κώδικα προγραμματιζόμενης λογικής. Άσκηση 2η: Αυτοματοποιημένος έλεγχος λειτουργίας συστήματος μεταφοράς χύδην υλικού μέσω προγραμματιζόμενου λογικού ελεγκτή. Η εξοικείωση με τη χρησιμοποίηση λογικών εντολών και χρονικών σε προγράμματα προγραμματιζόμενου λογικού ελεγκτή. Χρήση λογικών εντολών σε κώδικα προγραμματιζόμενης λογικής.

4 Ενσωμάτωση χρονικών σε κώδικα προγραμματιζόμενης λογικής. Άσκηση 3η: Τηλεποπτεία Τηλεχειρισμός συστήματος μεταφοράς χύδην υλικού μέσω SCADA. Η εξοικείωση με τη χρησιμοποίηση λογισμικού SCADA. Χρήση λογισμικού SCADA. Συνεργασία SCADA και προγραμματιζόμενου λογικού ελεγκτή. Άσκηση 4η: Αυτοματοποιημένος έλεγχος θερμοκρασίας χώρου και στάθμης υγρού μέσω προγραμματιζόμενου λογικού ελεγκτή Η εξοικείωση με τη διαχείριση αναλογικών και ψηφιακών σημάτων μέσω προγραμματιζόμενου λογικού ελεγκτή. Ανάπτυξης προγραμμάτων προγραμματιζόμενου λογικού ελεγκτή σε γλώσσες STL, Ladder και FBD. Συνδυασμένης διαχείρισης αναλογικών και ψηφιακών σημάτων εισόδου. Ψηφιακής κωδικοποίησης αναλογικών σημάτων. Άσκηση 5η: Προγραμματιζόμενος έλεγχος αυτοκινούμενου ρομποτικού οχήματος Η εξοικείωση με τα προγραμματιζόμενα και πολύ-χρηστικά αυτοκινούμενα ρομποτικά συστήματα και ο έλεγχος της κίνησής τους. Επιλογή και χρήση αισθητηρίων το οποία αποτελούν την είσοδο του συστήματος. (κινούμενο ρομποτικό όχημα) Σχεδιασμός περιφερειακών ηλεκτρονικών κυκλωμάτων καθώς και προσαρμογή επεξεργαστή πάνω στο όχημα. Βασικές αρχές προγραμματισμού μικρο-επεξεργαστών και παρουσίαση συγκεκριμένων παραδειγμάτων. Επιλογή τρόπου μετάδοσης κίνησης και εκτέλεση τυχαίας πορείας. Ασύρματου ελέγχου ρομποτικών οχημάτων. Ομαδοποίηση δύο ή περισσοτέρων οχημάτων για ταυτόχρονη εκτέλεση κοινού έργου (project) Άσκηση 6η: Αυτοματοποιημένος έλεγχος βιομηχανικής διεργασίας μέσω συνδυασμένης χρήσης προγραμματιζόμενου λογικού ελεγκτή και ρομποτικού βραχίονα

5 Η εξοικείωση με τον έλεγχο βιομηχανικών διατάξεων τα οποία αποτελούνται από διαφορετικούς τύπους προηγμένων συστημάτων αυτοματισμού. Αρχιτεκτονική χάραξης χώρου εργασίας του ρομποτικού βραχίονα Παρουσίαση βασικών μερών και κινήσεων αρθρωτής ρομποτικής διάταξης Προγραμματισμός ελέγχου της κίνησης του βραχίονα με σκοπό την εκτέλεση συγκεκριμένης εφαρμογής. Συνδυαστικός έλεγχος λειτουργίας ανομοιογενών βαθμίδων αυτοματισμού σε βιομηχανικό περιβάλλον Χρήση προγραμματιζόμενου λογικού ελεγκτή για εποπτικό έλεγχο κατάστασης και εκτέλεσης βιομηχανικών εφαρμογών από ρομποτικά συστήματα. Άσκηση 7η: Αλγόριθμοι υλοποίησης τεχνητής όρασης μέσω της επεξεργασίας εικόνων Εφαρμογή των θεωρητικών γνώσεων στο εργαστήριο. Επεξεργασία εικόνων για την αναγνώριση γεωμετρικών χαρακτηριστικών αντικειμένων. Επεξεργασία δυαδικών εικόνων Τμηματοποίηση εικόνων Εξαγωγή γεωμετρικών χαρακτηριστικών και ταξινόμηση