Mittaus- ja säätötekniikka (5 op)

Tavoitteet

Opintojakson suoritettuasi osaat
selittää keskeiset mittaus-, ohjaus- ja säätöperiaatteet pinnan, lämpötilan, paineen ja virtaaman hallinnassa
toteuttaa PID-säädön
analysoida prosessidynamiikan ja PID-säätimen virityksen yhteyden
toteuttaa ja ottaa käyttöön peruspiirien ohjelmasovelluksia ohjelmoitavassa logikkajärjestelmässä (PLC).

Sisältö

Miten säiliön pintaa, nesteen lämpötilaa, putkiston virtaamaa tai höyryn painetta voidaan säätää automaattisesti ja siten parantaa prosessin energiatehokkuutta?
Miten PID-säädin laskee ohjauksen toimilaitteelle takaisinkytketyssä säädössä ja miten säätimen viritysparametrit määritetään?
Miten differentiaaliyhtälöillä ja Laplace-siirtofunktiomalleilla kuvataan prosessisysteemien dynamiikkaa ja miten mallit muotoillaan Matlab Simulink -ohjelmistoon simulointia varten?
Miten ohjelmoidaan mittaus, takaisinkytketty säätöpiiri tai pumpun ohjaus ohjelmoitavaan logiikkajärjestelmään (PLC)?

Arviointi

Opiskelija osaa
-käyttää johdonmukaisesti ammattikäsitteitä
-hahmottaa tehtäväkokonaisuuksia
-käyttää keskeisiä oman alan malleja, menetelmiä, ohjelmistoja ja tekniikoita

Opiskelumateriaali

1. Lecture slides and other materials in Moodle.
2. Harju, T., Marttinen, A., Säätöpiirin virityksen perusteet, Control CAD, Espoo 2001, 166 s. Vastaava teksti on saatavissa Suomen Automaatioseuran sivuilta.
3. Bolton, W. Instrumentation and control systems, Elsevier, UK, 2004, 339 p.
4. Learning Environment for Papermaking and Automation, KnowPap, AEL and Prowledge, 2015, Finland.
5. Learning Environment for Chemical Pulping and Automation, KnowPulp, AEL and Prowledge, 2015, Finland.
6. Sell, N. J., Process Control Fundamentals for the Pulp and Paper Industry, Tappi Press, 1995, Atlanta, USA, 612 p., ISBN 0-89852-294-3
7. http://en.wikipedia.org/wiki/Programmable_logic_controller Programmable logic controller
8. S7-200 Programmable Controller, System Manual, Siemens, 2008
9. Getting started with S7-200, Manual, Siemens, 2007
10. Getting started with S7-1200, Manual, Siemens, 2009
11. http://www.automation.siemens.com/mcms/programmable-logic-controller/en/simatic-s7-controller/s7-1200/Pages/Default.aspx
12. Automaatiosovellusten ohjelmistokehitys. Suunnittelun työtavat, välineet ja sovellusarkkitehtuurit. Suomen Automaatioseura ry. 2005. 152 s.

Opiskelumuodot ja -menetelmät

Työviikkopohjainen oppimisväylä:
Opintojakson suoritettuasi osaat
- selittää keskeiset mittaus-, ohjaus- ja säätöperiaatteet pinnan, lämpötilan, paineen ja virtaaman hallinnassa
- toteuttaa PID-säädön
- analysoida prosessidynamiikan ja PID-säätimen virityksen yhteyden
- toteuttaa ja ottaa käyttöön peruspiirien ohjelmasovelluksia ohjelmoitavassa logikkajärjestelmässä (PLC).
Miten säiliön pintaa, nesteen lämpötilaa, putkiston virtaamaa tai höyryn painetta voidaan säätää automaattisesti ja siten parantaa prosessin energiatehokkuutta?
Miten PID-säädin laskee ohjauksen toimilaitteelle takaisinkytketyssä säädössä ja miten säätimen viritysparametrit määritetään?
Miten differentiaaliyhtälöillä ja Laplace-siirtofunktiomalleilla kuvataan prosessisysteemien dynamiikkaa ja miten mallit muotoillaan Matlab Simulink -ohjelmistoon simulointia varten?
Miten ohjelmoidaan mittaus, takaisinkytketty säätöpiiri tai pumpun ohjaus ohjelmoitavaan logiikkajärjestelmään (PLC)?

Opintoja nopeuttava oppimisväylä:
Tentti ja työelämäprojekti.

Työhön integroitu oppimisväylä:
Tentti ja TKI-projekti.

Tenttien ja tehtävien ajoittuminen

Tentti 9.12.2019.
Uusintatentti pidetään 6.2.2020, klo 16.30-19, B3006.
Uusintatentti pidetään 20.2.2020, klo 16.30-19, B3006.
Ylimääräinen uusintatentti pidetään 31.8.2020, 17-20, B3004, ilmoittautuminen merja.makela@xamk.fi.

Opiskelijan työmäärä

Luentoja 36 h
Laboratorioprojekteja 24 h
Omatoimista opiskelua 75 h

Arviointikriteerit, hyväksytty/hylätty

Puuttuva tentti tai puuttuvat laboratorioprojektit.

Lisätietoja opiskelijoille

Edellytetään opintojaksot
1. Energiatekniikan insinöörimatematiikka 2 - Energy Engineering Mathematics 2
2. Instrumentointi ja sähköistys - Instrumentation and Electrification

Arviointiasteikko

1-5

Arviointimenetelmät ja arvioinnin perusteet

Tentti (60 %) ja laboratoriotyöt (40 %), arviointiasteikko 0-5, molemmista edellytetään hyväksytty.

Hylätty (0)

Puuttuva tentti tai projektityö.

Esitietovaatimukset

Edellytetään opintojaksot tai vastaava osaaminen
Energiatekniikan insinöörimatematiikka 2
Instrumentointi ja sähköistys