Module also offered within study programmes:
General information:
Name:
Electrical Engineering and Automation in Mining
Course of study:
2019/2020
Code:
RMBM-2-210-ME-s
Faculty of:
Mechanical Engineering and Robotics
Study level:
Second-cycle studies
Specialty:
Maszyny górnicze
Field of study:
Mechanical Engineering
Semester:
2
Profile of education:
Academic (A)
Lecture language:
Polish
Form and type of study:
Full-time studies
Course homepage:
 
Responsible teacher:
dr inż. Nawrocki Marcin (marcin.nawrocki@agh.edu.pl)
Module summary

Moduł przygotowuje do rozwiązywania aktualnych problemów technicznych w zakresie automatyzacji w górniczych systemach maszynowych, szczególnie do uruchamiania i eksploatacji tych systemów.

Description of learning outcomes for module
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Connections with FLO Method of learning outcomes verification (form of completion)
Social competence: is able to
M_K001 Potrafi współpracować w grupie podczas realizacji określonych zadań MBM2A_K06 Activity during classes
M_K002 Ma świadomość wypływu podejmowanych przez siebie decyzji na poprawność pracy systemu automatyki w różnych warunkach MBM2A_K02, MBM2A_K03 Examination
Skills: he can
M_U001 Potrafi korzystać z DTR elementów i urządzeń automatyki sprzętu w języku polskim i angielskim w celu pozyskania informacji niezbędnych do wykonania określonych zadań MBM2A_U13, MBM2A_U02, MBM2A_U05 Report
M_U002 Potrafi praktycznie stosować narzędzia programistyczne służące do konfiguracji urządzeń i systemów automatyki (przetworniki inteligentne, sterowniki PLC). MBM2A_U23, MBM2A_U18, MBM2A_U14 Activity during classes
M_U003 Potrafi poprawnie zaprojektować, skonfigurować i uruchomić prosty rzeczywisty układ regulacji automatycznej. MBM2A_U20 Examination
Knowledge: he knows and understands
M_W001 Zna i rozumie pojęcia związane z elementami i systemami automatyki przemysłowej MBM2A_W06, MBM2A_W17 Activity during classes
M_W002 Dysponuje wiedzą z zakresu budowy systemu sterowania typowymi wielkościami fizycznymi obejmującą: poprawny dobór urządzenia pomiarowego, regulatora i elementów wykonawczych do procesu z uwzględnieniem wymagań stawianych przez specyfikę danego procesu. MBM2A_W06, MBM2A_W17, MBM2A_W04, MBM2A_W02 Report
M_W003 Dysponuje wiedzą z zakresu inżynierskich metod dostrajania regulatora PID do sterowanego procesu MBM2A_W06, MBM2A_W17 Activity during classes
Number of hours for each form of classes:
Sum (hours)
Lecture
Audit. classes
Lab. classes
Project classes
Conv. seminar
Seminar classes
Pract. classes
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
40 14 0 26 0 0 0 0 0 0 0 0
FLO matrix in relation to forms of classes
MLO code Student after module completion has the knowledge/ knows how to/is able to Form of classes
Lecture
Audit. classes
Lab. classes
Project classes
Conv. seminar
Seminar classes
Pract. classes
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
Social competence
M_K001 Potrafi współpracować w grupie podczas realizacji określonych zadań - - + - - - - - - - -
M_K002 Ma świadomość wypływu podejmowanych przez siebie decyzji na poprawność pracy systemu automatyki w różnych warunkach + - + - - - - - - - -
Skills
M_U001 Potrafi korzystać z DTR elementów i urządzeń automatyki sprzętu w języku polskim i angielskim w celu pozyskania informacji niezbędnych do wykonania określonych zadań - - + - - - - - - - -
M_U002 Potrafi praktycznie stosować narzędzia programistyczne służące do konfiguracji urządzeń i systemów automatyki (przetworniki inteligentne, sterowniki PLC). - - + - - - - - - - -
M_U003 Potrafi poprawnie zaprojektować, skonfigurować i uruchomić prosty rzeczywisty układ regulacji automatycznej. - - + - - - - - - - -
Knowledge
M_W001 Zna i rozumie pojęcia związane z elementami i systemami automatyki przemysłowej + - + - - - - - - - -
M_W002 Dysponuje wiedzą z zakresu budowy systemu sterowania typowymi wielkościami fizycznymi obejmującą: poprawny dobór urządzenia pomiarowego, regulatora i elementów wykonawczych do procesu z uwzględnieniem wymagań stawianych przez specyfikę danego procesu. + - + - - - - - - - -
M_W003 Dysponuje wiedzą z zakresu inżynierskich metod dostrajania regulatora PID do sterowanego procesu + - + - - - - - - - -
Student workload (ECTS credits balance)
Student activity form Student workload
Summary student workload 82 h
Module ECTS credits 3 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 40 h
przygotowanie projektu, prezentacji, pracy pisemnej, sprawozdania 20 h
Realization of independently performed tasks 20 h
Examination or Final test 2 h
Module content
Lectures (14h):
  1. Elektrotechnika

    1. Układy energoelektroniczne do zasilania silników w napędach urządzeń górniczych
    2. Napędy z silnikami prądu zmiennego
    3. Rozruch i regulacja prędkości silników w napędach urządzeń górniczych

  2. Automatyka

    1. Podstawowe pojęcia związane z elementami automatyki (2 godz.)
    Proces technologiczny, elementy i urządzenia automatyki, normy związane z aparaturą automatyki, metody graficznej prezentacji systemów automatyki, podejścia do zagadnień związanych z elementami automatyki z punktu widzenia technologa, automatyka i konstruktora aparatury.
    2. Schemat automatyzacji rzeczywistego procesu, jego elementy i zasady ich poprawnego doboru. Schemat automatyzacji rzeczywistego procesu/obiektu i jego elementy: czujnik i przetwornik pomiarowy, regulator, siłownik i element nastawczy. Powiązanie schematu rzeczywistego ze schematem „teoretycznym” . Podstawowe i dodatkowe funkcje elementów systemu. Ogólne zasady konfiguracji sprzętowej układu regulacji automatycznej. (2 godz.)
    3.Przykłady czujników pomiarowych stosowanych w automatyce przemysłowej (2 godz.)
    Przemysłowe czujniki do pomiaru: temperatury (termopara i termometr rezystancyjny), ciśnienia (piezorezystancyjny i pojemnościowy), natężenia przepływu (zwężka, przepływomierz indukcyjny i pojemnościowy), poziomu (elektromechaniczny, pojemnościowy, ultradźwiękowy). Zasada działania, obszary zastosowań, czynniki zakłócające pomiar, zasady poprawnego doboru, montażu i eksploatacji.
    4. Zasady konstrukcji i eksploatacji systemów automatyki w warunkach zagrożenia pożarowego i wybuchowego (2 godz.)
    Przykłady obiektów i instalacji o podwyższonym zagrożeniu wybuchowym i pożarowym. Uwagi ogólne o konstrukcji i utrzymaniu w ruchu instalacji automatyki oraz o konstrukcji urządzeń i elementów automatyki w wykonaniu „Ex” . Podejście systemowe w konstrukcji systemu automatyki dla instalacji o podwyższonym zagrożeniu wybuchowym i pożarowym. Bariery ochronne-budowa i zastosowanie.
    5. Regulatory-konstrukcja i programowanie (2 godz.)
    Regulatory bezpośredniego działania -przykłady konstrukcji. Architektura sprzętowa sterownika PLC: jednostka centralna, układy pamięci, układy wejść i wyjść analogowych i cyfrowych. Zasady programowania cyfrowych regulatorów PID, ogólne uwagi o metodach programowania sterowników PLC: elementy oprogramowania, typy danych, języki programowania, spełnienie wymagań czasu rzeczywistego przez system PLC.
    6. Siłowniki i elementy wykonawcze (2 godz.)
    Klasyfikacja, cechy użytkowe i obszary zastosowań siłowników: pneumatycznych (membranowe i tłokowe), hydraulicznych oraz elektrycznych (elektromagnetyczne i silnikowe). Siłowniki pneumatyczne: konstrukcja i sterowanie siłowników membranowych i tłokowych. Siłowniki hydrauliczne: sterowanie z wykorzystaniem rozrządu suwakowego Siłownik elektryczny silnikowy: schemat konstrukcyjny i sterowanie. Elementy sterujące mocą elektryczną w systemach sterowania temperaturą: falowniki i przekaźniki półprzewodnikowe.
    7. Przykłady realizacji systemów automatyki i nadzoru dla rzeczywistych obiektów i procesów (2 godz.)

Laboratory classes (26h):

  1. Rozruch i regulacja prędkości silników w napędach urządzeń górniczych
  2. Schemat automatyzacji rzeczywistego procesu/obiektu i jego elementy: czujnik i przetwornik pomiarowy, regulator, siłownik i element nastawczy.
  3. Pomiary wybranych wielkości fizycznych za pomocą czujników pomiarowych stosowanych w automatyce przemysłowej
  4. Podstawy programowania sterowników PLC.
  5. Operacje na liczbach, wybrane funkcje programowe w sterownikach PLC.
  6. Synteza regulatora dyskretnego PID dla obiektów inercyjnych.
  7. Realizacja programowa regulatora dyskretnego PID.
  8. Realizacja systemu automatyki i nadzoru dla wybranych rzeczywistych obiektów i/lub procesów
  9. Wybrane zasady konfiguracji sprzętowej układu regulacji automatycznej. Podstawowe i dodatkowe funkcje elementów systemu.

Additional information
Teaching methods and techniques:
  • Lectures: Treści prezentowane na wykładzie są przekazywane w formie prezentacji multimedialnej w połączeniu z klasycznym wykładem tablicowym wzbogaconymi o pokazy odnoszące się do prezentowanych zagadnień.
  • Laboratory classes: W trakcie zajęć laboratoryjnych studenci samodzielnie rozwiązują zadany problem praktyczny, dobierając odpowiednie narzędzia. Prowadzący stymuluje grupę do refleksji nad problemem, tak by otrzymane wyniki miały wysoką wartość merytoryczną.
Warunki i sposób zaliczenia poszczególnych form zajęć, w tym zasady zaliczeń poprawkowych, a także warunki dopuszczenia do egzaminu:

Zaliczenie zajęć laboratoryjnych odbywa się na podstawie obecności, sprawozdań i ocen uzyskanych w trakcie ćwiczeń. Przewiduje się możliwość jednokrotnego zaliczenia poprawkowego, które będzie zorganizowane w wyznaczonym przez prowadzącego ćwiczenia laboratoryjne terminie sesji zasadniczej.

Participation rules in classes:
  • Lectures:
    – Attendance is mandatory: No
    – Participation rules in classes: Studenci uczestniczą w zajęciach poznając kolejne treści nauczania zgodnie z syllabusem przedmiotu. Studenci winni na bieżąco zadawać pytania i wyjaśniać wątpliwości. Rejestracja audiowizualna wykładu wymaga zgody prowadzącego.
  • Laboratory classes:
    – Attendance is mandatory: Yes
    – Participation rules in classes: Studenci wykonują ćwiczenia laboratoryjne zgodnie z materiałami udostępnionymi przez prowadzącego. Student jest zobowiązany do przygotowania się w przedmiocie wykonywanego ćwiczenia, co może zostać zweryfikowane kolokwium w formie ustnej lub pisemnej. Zaliczenie zajęć odbywa się na podstawie zaprezentowania rozwiązania postawionego problemu. Zaliczenie modułu jest możliwe po zaliczeniu wszystkich zajęć laboratoryjnych.
Method of calculating the final grade:

Zaliczenie wszystkich ćwiczeń laboratoryjnych
Ocena końcowa jest równa średniej ważonej z oceny uzyskanej na ćwiczeniach laboratoryjnych oraz na egzaminie, gdzie waga egzaminu to 0,4 a waga ćwiczeń laboratoryjnych to 0,6.

Sposób i tryb wyrównywania zaległości powstałych wskutek nieobecności studenta na zajęciach:

Zajęcia wykładowe są nieobowiązkowe, w przypadku nieobecności student zdobywa wiedzę poprzez samokształcenie.
Nieobecności na zajęciach laboratoryjnych należy odrobić w ciągu tygodnia od powrotu z nieobecności w sposób wskazany przez prowadzącego ćwiczenia laboratoryjne.

Prerequisites and additional requirements:

Znajomość w zakresie matematyki i fizyki (mechanika) oraz podstaw automatyki konieczna do rozwiązywania zadań związanych z inżynierią mechaniczną

Recommended literature and teaching resources:

1 Komor Z. „Aparatura Automatyki” skrypt PW 1995
2 Kasprzyk J. „Programowanie sterowników przemysłowych” wyd. WNT 2006.
3 Nawrocki W. „Sensory i systemy pomiarowe” Wyd P Poz 2001, 2006,
4 Skoczowski S. „Technika regulacji temperatury. Systemy regulacji, regulatory przemysłowe” Wyd. PAR 2000
5 Kwaśniewski Janusz. Systemy sterowania w górnictwie. Wydawnictwa AGH, Kraków 1991.

Literatura uzupełniająca:
Krauze K.: Urabianie skał kombajnami ścianowymi. WN Śląsk, Katowice 2000.
P.Gospodarczyk, K. Kotwica, Kalukiewicz A., Klich A., K. Pawlik: Maszyny i urządzenia dla inżynierii budownictwa podziemnego, Wyrobiska korytarzowe i szybowe w górnictwie. Wydawnictwo “Śląsk”, Katowice, 1999
P.Gospodarczyk, K. Kotwica, A. Kalukiewicz, J. Reś: Maszyny i urządzenia do specjalnych robót podziemnych. Wydawnictwo “Śląsk”, Katowice, 2003
Kotwica K., Klich A.: Maszyny i urządzenia do drążenia wyrobisk korytarzowych i tunelowych. ITG KOMAG, Gliwice 2011
Irresberger H, Grawe F,. Migenda P.: Zmechanizowane obudowy ścianowe – podręcznik dla praktyków. Tiefenbach Polska sp. z o.o., PMG Sp. z o.o. Katowice 2003.
Turkowski Mateusz: Przemysłowe sensory i przetworniki pomiarowe. Warszawa : Oficyna Wydawnicza PW, 2000.

Scientific publications of module course instructors related to the topic of the module:
  1. Modeling and simulation of multi-tasking robotized production stations / S. FLAGA, T. Giesko, J. KOWAL, M. NAWROCKI, A. SIOMA // W: Engineering and methodology of modern technology : monograph / eds. G. Paraska, J. Kowal. — Khmelnytsky : [s. n.], cop. 2012.
  2. Sterowanie formacją robotów metodą śledzenia lidera — Hierarchical control of robots formation using leader following method / Andrzej Burghardt, Zenon Hendzel, Józef Giergiel, Marcin NAWROCKI // Modelowanie Inżynierskie / Wydział Mechaniczny Technologiczny Politechniki Śląskiej ; 2012
  3. Sterowanie odporne ruchem nadążnym manipulatora o zmiennych parametrach — [Robust tracking of the manipulator with variable parameters] / Marcin NAWROCKI, Andrzej Burghardt // W: „Modelowanie w mechanice” , Ustroń : 2012.
  4. Adaptive control for robot manipulator / Agata NAWROCKA, Marcin NAWROCKI, Andrzej KOT // W: 12th conference on Active noise and vibration control methods MARDiH, Krakow 2015.
  5. Trends in robotics development / Marcin NAWROCKI, Stanisław FLAGA // W: KraSyNT 2015, Kraków, 2015.
    Wybrane problemy współczesnej robotyki, Autorzy red. Agata NAWROCKA ; aut.: Burghardt Andrzej, CIEŚLIK Jacek, FLAGA Stanisław, Kurc Krzysztof, Minorowicz Bartosz, NAWROCKI Marcin, PLUTA Janusz, Stefański Frederik, Szybicki Dariusz, Zając Mariusz, Kraków : Katedra Automatyzacji Procesów. Akademia Górniczo-Hutnicza, 2015.
  6. Wybrane problemy urabiania, transportu i przeróbki skał trudnourabialnych, T. 1. Autorzy red. nauk. Krzysztof KRAUZE ; [aut.]: Krzysztof KOTWICA, Paweł MENDYKA, Łukasz BOŁOZ, Piotr KULINOWSKI, Piotr KASZA, Marcin NAWROCKI, Jacek FELIKS, Paweł TOMACH, Krzysztof WŁADZIELCZYK, Piotr KIPCZAK, Kraków, Wydawnictwa AGH, 2016.
Additional information:

None