„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

MINISTERSTWO EDUKACJI

NARODOWEJ

Iwona Rabiej

Stosowanie układów automatyki i sterowania
815[01].Z1

.

05

Poradnik dla nauczyciela

Wydawca

Instytut Technologii Eksploatacji

–

Państwowy Instytut Badawczy

Radom 2007

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

1

Recenzenci:
dr inż. Magdalena Rychlik

dr inż. Sylwester Stawarz

Opracowanie redakcyjne:

mgr inż. Iwona Rabiej

Konsultacja:

mgr inż. Halina Bielecka

Poradnik stanowi obudowę dydaktyczną programu jednostki modułowej 815[01].Z1.05
„Stosowanie układów automatyki i sterowania”, zawartego w modułowym programie
nauczania dla zawodu operator urządzeń przemysłu chemicznego.

Wydawca

Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy, Radom 2007

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

2

SPIS TREŚCI

1.

Wprowadzenie

3

2.

Wymagania wstępne

5

3.

Cele kształcenia

6

4.

Przykładowe scenariusze zajęć

7

5.

Ćwiczenia

10

5.1.

Podstawowe pojęcia automatyki

10

5.1.1.

Ć

wiczenia

10

5.2.

Obiekty regulacji

13

5.2.1.

Ć

wiczenia

13

5.3.

Urządzenia wykonawcze

14

5.3.1.

Ć

wiczenia

14

5.4.

Regulatory

16

5.4.1.

Ć

wiczenia

16

5.5.

Układy pomiarowe

18

5.5.1.

Ć

wiczenia

18

5.6.

Zasilanie układów regulacji. Zabezpieczenia, sygnalizacje i blokady
stosowane w układach regulacji

21

5.6.1.

Ć

wiczenia

21

5.7.

Automatyzacja i robotyzacja procesów technologicznych

23

5.7.1.

Ć

wiczenia

23

6.

Ewaluacja osiągnięć ucznia

25

7.

Literatura

40

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

3

1. WPROWADZENIE

Przekazujemy Państwu Poradnik dla nauczyciela, który będzie pomocny w prowadzeniu

zajęć dydaktycznych w szkole kształcącej w zawodzie operator urządzeń przemysłu
chemicznego w jednostce modułowej „Stosowanie układów automatyki i sterowania”.

W poradniku zamieszczono:

−

wymagania wstępne,

−

wykaz umiejętności, jakie uczeń opanuje podczas zajęć,

−

przykładowe scenariusze zajęć,

−

propozycje ćwiczeń, które mają na celu ukształtowanie umiejętności praktycznych
uczniów,

−

wykaz literatury, z jakiej uczniowie mogą korzystać podczas nauki.
Wskazane jest, aby zajęcia dydaktyczne były prowadzone różnymi metodami ze

szczególnym uwzględnieniem:

−

tekstu przewodniego,

−

metody projektów,

−

ć

wiczeń praktycznych.

Formy organizacyjne pracy uczniów mogą być zróżnicowane, począwszy od

samodzielnej pracy uczniów do pracy zespołowej.

W celu przeprowadzenia sprawdzianu wiadomości i umiejętności ucznia, nauczyciel

może posłużyć się zamieszczonym w rozdziale 6 zestawem zadań testowych i sprawdzianem
praktycznym. W rozdziale 6 podano również:

−

plan testu,

−

punktację zadań,

−

propozycje norm wymagań,

−

instrukcję dla nauczyciela,

−

instrukcję dla ucznia,

−

kartę odpowiedzi,

−

zestaw zadań testowych.

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4

Schemat układu jednostek modułowych

815[01].Z1

Techniczne podstawy

chemicznych procesów

przemysłowych

815[01].Z1.03

Stosowanie maszyn,

aparatów i urządzeń

przemysłu chemicznego

815[01].Z1.02

Wykonywanie pomiarów

parametrów procesowych

815[01].Z1.04

Eksploatacja maszyn,

aparatów i urządzeń

przemysłu chemicznego

815[01].Z1.01

Posługiwanie się

dokumentacją techniczną

815[01].Z1.05

Stosowanie układów

automatyki i sterowania

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

5

2. WYMAGANIA WSTĘPNE

Przystępując do realizacji programu jednostki modułowej uczeń, powinien umieć:

−

korzystać z różnych źródeł informacji,

−

stosować się do przepisów bhp obowiązujących w czasie wykonywania ćwiczeń,

−

zorganizować stanowisko pracy zgodnie z wymogami ergonomii,

−

określać zastosowanie podstawowych procesów chemicznych i fizycznych w technologii
chemicznej,

−

czytać proste schematy blokowe.

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

6

3. CELE KSZTAŁCENIA

W wyniku realizacji jednostki modułowej, uczeń powinien umieć:

−

wyjaśnić pojęcia: regulacja, obiekt regulacji, charakterystyka obiektu regulacji, regulator,
siłownik, element wykonawczy, sterowanie układy sterowania,

−

scharakteryzować budowę i zasadę działania urządzeń regulacji i sterowania,

−

rozróżnić znormalizowane symbole urządzeń regulacji i sterowania,

−

scharakteryzować zasady regulacji podstawowych parametrów procesowych,

−

zorganizować stanowisko pracy laboratoryjnej,

−

dokonać regulacji podstawowych parametrów procesowych,

−

określić zasady sterowania podstawowymi procesami fizycznymi i chemicznymi,

−

rozróżnić na schematach urządzenia sterowania i regulacji,

−

określić przemysłowe zastosowanie urządzeń regulacji i sterowania,

−

podać przykłady stosowania urządzeń regulacji i sterowana w podstawowych procesach
fizycznych i chemicznych przemysłu chemicznego,

−

zastosować wymagane przepisy bhp oraz ochrony przeciwpożarowej podczas
wykonywania prac laboratoryjnych i w warunkach przemysłowych.

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

7

4. PRZYKŁADOWE SCENARIUSZE ZAJĘĆ

Scenariusz zajęć 1

Osoba prowadząca

…………………………………………………..

Modułowy program nauczania:

Operator urządzeń przemysłu chemicznego 815[01]

Moduł:

Techniczne

podstawy

chemicznych

procesów

przemysłowych 815[01].Z1

Jednostka modułowa:

Stosowanie układów automatyki i sterowania
815[01].Z1.05

Temat: Znormalizowane symbole urządzeń regulacji i sterowania.

Cel ogólny: Kształtowanie umiejętności rozróżniania znormalizowanych symboli urządzeń

stosowanych w automatyce.

Po zakończeniu zajęć edukacyjnych uczeń powinien umieć:

−

analizować normę,

−

rozróżniać znormalizowane symbole urządzeń stosowanych w automatyce,

−

określać parametry fizyczne i chemiczne podlegające regulacji.

Metody nauczania–uczenia się:

−

ć

wiczenie praktyczne.

Formy organizacyjne pracy uczniów:

−

grupowa jednolita.

Czas trwania zajęć: 1 godzina dydaktyczna.

Środki dydaktyczne:

−

norma PN-89/M-42007.01 „Automatyka i pomiary przemysłowe. Oznaczenia na
schematach. Podstawowe symbole graficzne i postanowienia ogólne”,

−

schemat automatyzacji kolumny destylacyjnej,

−

literatura z rozdziału 7 poradnika dla nauczyciela.

Przebieg zajęć:
1.

Sprawy organizacyjne.

2.

Nawiązanie do tematu, omówienie celów zajęć.

3.

Zorganizowanie stanowiska pracy do wykonania ćwiczenia.

4.

Realizacja zajęć:

−

zapoznanie się z normą PN-89/M-42007.01„Automatyka i pomiary przemysłowe
Oznaczenia na schematach. Podstawowe symbole graficzne i postanowienia ogólne”,

−

zapoznanie się ze schematem automatyzacji kolumny destylacyjnej,

−

porównanie symboli znajdujących się na schemacie z oznaczeniami zawartymi
w normie,

−

wypisanie elementów automatyki oznaczonych na schemacie,

−

określenie miejsc, w których znajdują się elementy podane w punkcie 4.

5.

Po wykonaniu ćwiczenia uczeń określa, jakie parametry fizyczne i chemiczne są
regulowane na schemacie automatyzacji kolumny destylacyjnej.

6.

Uczeń wskazuje swoje mocne i słabe strony.

7.

Nauczyciel analizuje prace uczniów.

8.

Grupa, wspólnie z nauczycielem, dokonuje oceny prac.

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

8

Zakończenie zajęć

Praca domowa
Odszukaj w literaturze schemat automatyzacji kolumny rektyfikacyjnej i na podstawie normy
PN-89/M-42007.01 „Automatyka i pomiary przemysłowe. Oznaczenia na schematach.
Podstawowe symbole graficzne i postanowienia ogólne” i schematu określ, jakie elementy
automatyki wykorzystywane są do automatyzacji procesu.

Sposób uzyskania informacji zwrotnej od ucznia po zakończonych zajęciach:

−

anonimowe ankiety ewaluacyjne dotyczące sposobu prowadzenia zajęć i zdobytych
umiejętności.

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

9

Scenariusz zajęć 2

Osoba prowadząca

…………………………………………………..

Modułowy program nauczania:

Operator urządzeń przemysłu chemicznego 815[01]

Moduł:

Techniczne

podstawy

chemicznych

procesów

przemysłowych 815[01].Z1

Jednostka modułowa:

Stosowanie układów automatyki i sterowania
815[01].Z1.05

Temat: Regulacja poziomu wody z wykorzystaniem czujnika hydrostatycznego.

Cel ogólny: Kształtowanie umiejętności regulacji podstawowych parametrów procesowych.

Po zakończeniu zajęć edukacyjnych uczeń powinien umieć:

−

zmierzyć poziom wody za pomocą czujnika hydrostatycznego,

−

dobierać nastawy regulatora na podstawie przebiegu regulacji,

−

regulować poziom wody.

Metody nauczania-uczenia się:

−

ć

wiczenie praktyczne.

Formy organizacyjne pracy uczniów:

−

indywidualna.

Czas trwania zajęć: 2 godziny dydaktyczne.

Środki dydaktyczne:

−

stanowisko do pomiaru poziomu,

−

Poradnik dla ucznia,

−

literatura z rozdziału 7 poradnika dla nauczyciela.

Przebieg zajęć:
1.

Czynności porządkowe.

2.

Omówienie celów lekcji oraz przepisów bhp.

3.

Omówienie szczegółowych zasad sporządzania sprawozdania.

4.

Ć

wiczenia praktyczne:

−

pomiar sygnału wyjściowego przetwornika z czujnikiem hydrostatycznym dla
wskazanych poziomów wody,

−

wykonanie regulacji poziomu zgodnie z instrukcją zamieszczoną w Poradniku dla
ucznia,

−

rejestracja przebiegu regulacji,

−

analiza uzyskanych przebiegów – wpływ parametrów regulatora na przebieg
regulacji.

5.

Przygotowanie tabeli wyników.

6.

Uporządkowanie stanowisk pracy.

Zakończenie zajęć

Praca domowa
Przygotuj sprawozdanie z dzisiejszego ćwiczenia. Pamiętaj o podaniu wniosków.

Sposób uzyskania informacji zwrotnej od ucznia po zakończonych zajęciach:

−

anonimowe ankiety ewaluacyjne dotyczące sposobu prowadzenia zajęć, trudności
podczas realizowania zadania i zdobytych umiejętności.

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

10

5. ĆWICZENIA

5.1. Podstawowe pojęcia automatyki

5.1.1. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Na podstawie normy PN-89/M-42007.01 „Automatyka i pomiary przemysłowe

Oznaczenia na schematach. Podstawowe symbole graficzne i postanowienia ogólne”
i schematu przedstawiającego automatyzację kolumny destylacyjnej określ, jakie elementy
automatyki wykorzystywane są do automatyzacji procesu destylacji.

Wskazówki do realizacji

Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia uczniowie powinni przeczytać odpowiedni

fragment rozdziału Materiał nauczania. Nauczyciel powinien omówić zakres i technikę
wykonania ćwiczenia oraz sposób prezentacji wyników pracy.

Rysunek do ćwiczenia 1

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1)

zapoznać się z normą PN-89/M-42007.01,

2)

zapoznać się ze schematem automatyzacji kolumny destylacyjnej,

3)

porównać symbole znajdujące się na schemacie z oznaczeniami zawartymi w normie,

4)

podać elementy automatyki oznaczone na schemacie,

5)

zakreślić miejsce na schemacie, w którym znajdują się elementy podane w punkcie 4,

6)

zapisać wnioski.

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

11

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

–

ć

wiczenie praktyczne.

Ś

rodki dydaktyczne:

−

norma PN-89/M-42007.01 „Automatyka i pomiary przemysłowe Oznaczenia na
schematach. Podstawowe symbole graficzne i postanowienia ogólne”,

−

schemat automatyzacji kolumny destylacyjnej,

−

literatura z rozdziału 7 poradnika dla nauczyciela.

Ćwiczenie 2

Na rysunku przedstawiono układ regulacji poziomu cieczy w zbiorniku, a w tabeli

wymienione zostały elementy składowe układu oraz ich funkcje w układzie regulacji. Narysuj
i uzupełnij schemat blokowy oraz przyporządkuj elementom układu ich funkcje.

Tabela do ćwiczenia 2

Element

Funkcja

Czujnik poziomu

Zamknięcie lub otwarcie dopływu cieczy do zbiornika

Przetwornik pomiarowy

Zmiana położenia zaworu

Regulator

Zamiana zmierzonego czasu na sygnał prądowy

Zawór

Pomiar czasu potrzebnego na przebycie drogi od źródła do poziomu cieczy
i z powrotem

Układ sterowania zaworem Analiza uchybu, załączanie lub wyłączanie układu sterowania zaworem

Rysunek do ćwiczenia 2

Wskazówki do realizacji

Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia uczniowie powinni przeczytać odpowiedni

fragment rozdziału Materiał nauczania. Nauczyciel powinien omówić zakres i technikę
wykonania ćwiczenia oraz sposób prezentacji wyników pracy.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1)

dopasować na podstawie treści zadania, elementy układu automatycznej regulacji do ich
oznaczeń na schemacie,

2)

narysować schemat blokowy układu regulacji poziomu cieczy w zbiorniku, wpisując
w odpowiednie bloki nazwy elementów z tabeli,

3)

dopasować wymienionym elementom układu ich funkcje, np. połączyć kreskami,

4)

przedstawić wyniki pracy.

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

12

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

–

ć

wiczenie praktyczne.

Ś

rodki dydaktyczne:

–

schemat regulacji dwustawnej poziomu,

–

papier milimetrowy,

–

przybory kreślarskie,

–

literatura z rozdziału 7 poradnika dla nauczyciela.

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

13

5.2. Obiekty regulacji

5.2.1. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

W celu określenia wyznaczenia optymalnych nastaw regulatora przeprowadzono pomiary

zależności temperatury pieca od czasu. Wyniki pomiarów przedstawione zostały w tabeli.
Narysuj wykres

ϑ

= f(t) i określ rodzaj wykreślonej charakterystyki.

Tabela do ćwiczenia 1

Czas t [min]

Temperatura pieca

ϑ

ϑϑ

ϑ

[

o

C]

Czas t [min]

Temperatura pieca

ϑ

ϑϑ

ϑ

[

o

C]

0

20

20

365

1

24

25

387

2

45

30

408

3

74

35

422

4

100

40

434

5

133

45

441

6

170

50

444

7

195

55

451

8

220

60

460

9

242

70

460

10

260

75

460

15

321

80

460

Wskazówki do realizacji
Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia uczniowie powinni przeczytać odpowiedni

fragment rozdziału Materiał nauczania. Nauczyciel powinien omówić zakres i technikę
wykonania ćwiczenia oraz sposób prezentacji wyników pracy.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1)

określić na podstawie analizy treści zadania, w jakim stanie (ustalonym czy
przejściowym) przeprowadzono pomiary,

2)

narysować wykres zmierzonej zależności,

3)

określić rodzaj wykreślonej charakterystyki,

4)

przedstawić wyniki pracy.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

–

ć

wiczenie praktyczne.

Ś

rodki dydaktyczne:

–

papier milimetrowy,

–

przybory kreślarskie,

–

literatura z rozdziału 7 poradnika dla nauczyciela.

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

14

5.3. Urządzenia wykonawcze

5.3.1. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

W tabeli przedstawiono dane katalogowe zależności współczynnika przepływu Kv [m

3

/h]

od kąta otwarcia przepustnicy PRS. Oblicz i wpisz do tabeli względny współczynnik
przepływu. Narysuj charakterystykę przepływu przepustnicy kv = f(

α

). Odczytaj

z charakterystyki współczynnik przepływu dla kąta otwarcia równego 40

o

.

Tabela do ćwiczenia 1

Kąt otwarcia

α

αα

α

[

o

]

Współczynnik przepływu

Kv [m

3

/h]

k

v

=K

v

/K

vs

[%],

K

vs

= 69,9 [m

3

/h]

25

2,6

30

4,3

40

9,5

50

15,5

60

22,5

70

38,8

75

47,5

80

60,4

90

69,0

Wskazówki do realizacji
Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia uczniowie powinni przeczytać odpowiedni

fragment rozdziału Materiał nauczania. Powinien również podać szczegółowe zasady
sporządzenia sprawozdania.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1)

określić na podstawie analizy treści zadania, w jakim stanie (ustalonym czy
przejściowym) przeprowadzono pomiary,

2)

obliczyć zgodnie z podanym w tabeli wzorem względny współczynnik przepływu
i wpisać wyniki do tabeli,

3)

narysować wykres zmierzonej zależności,

4)

określić rodzaj wykreślonej charakterystyki,

5)

przedstawić wyniki pracy.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

–

ć

wiczenie praktyczne.

Ś

rodki dydaktyczne:

−

papier w kratkę,

−

przybory kreślarskie,

−

literatura z rozdziału 7 poradnika dla nauczyciela.

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

15

Ćwiczenie 2

Natężenie

przepływu medium grzewczego zależy od nastawy zaworu zamontowanego na

rurociągu. Zmiany położenia zaworu dokonuje siłownik elektryczny. Położenie trzpienia
siłownika zamieniane jest na wartość natężenia prądu. Przy pełnym wysunięciu trzpienia
natężenie prądu, sygnalizującego położenie trzpienia, wynosi 4 mA. Przy schowanym
trzpieniu – 20 mA. Wykonaj pomiary natężenia prądu wyjściowego siłownika dla podanych
w tabeli położeń trzpienia. Wykreśl charakterystykę i określ jej rodzaj.

Tabela do ćwiczenia 2

Położenie trzpienia [mm]

Natężenie prądu [mA]

0

10

20

30

40

Wskazówki do realizacji
Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia nauczyciel powinien omówić zakres

i technikę wykonania ćwiczenia oraz przepisy bhp obowiązujące podczas wykonywania
pomiarów. Powinien również podać szczegółowe zasady sporządzenia sprawozdania.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1)

określić na podstawie treści zadania, w jakim stanie (ustalonym czy przejściowym)
należy dokonać pomiarów położenia trzpienia siłownika,

2)

dokonać pomiarów natężenia prądu określającego położenie trzpienia siłownika,

3)

narysować wykres zależności natężenia prądu sygnalizacyjnego siłownika od położenia
trzpienia,

4)

określić, jaki rodzaj funkcji (liniowej czy innej) przedstawia przygotowany wykres,

5)

określić rodzaj wykreślonej charakterystyki,

6)

przedstawić wyniki pracy.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

–

ć

wiczenie praktyczne.

Ś

rodki dydaktyczne:

−

siłownik elektryczny,

−

układ sterowania położeniem trzpienia siłownika,

−

miernik uniwersalny (miliamperomierz),

−

przymiar liniowy,

−

papier milimetrowy,

−

przybory kreślarskie,

−

literatura z rozdziału 7 poradnika dla nauczuciela.

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

16

5.4. Regulatory

5.4.1. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

W układzie regulacji dwustawnej poziomu, przedstawiony na rysunku, zastosowano

przetwornik poziomu z czujnikiem ultradźwiękowym. Zarejestruj i wydrukuj przebiegi
sygnału sterowanego dla trzech różnych wartości zadanych i dwóch różnych wartości
szerokości pętli histerezy regulatora. Zaznacz, na otrzymanych przebiegach, odpowiednią
wartość zadaną i histerezę regulatora. Porównaj otrzymane przebiegi.

Układ sterowania

zaworem

h

Regulator

-H /2 H /2

y

0

u

e

y

woda

mA

PC

Układ regulacji poziomu z czujnikiem ultradźwiękowym

t
I

C

Rysunek do ćwiczenia 1

Wskazówki do realizacji
Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia nauczyciel powinien omówić zakres

i technikę wykonania ćwiczenia oraz przepisy bhp obowiązujące podczas wykonywania
pomiarów. Powinien również podać szczegółowe zasady sporządzenia sprawozdania.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1)

określić na podstawie treści zadania, w jakim stanie (ustalonym czy przejściowym)
należy przeprowadzić rejestrację,

2)

ustawić wartość zadaną i histerezę regulatora,

3)

zarejestrować przebiegi w układzie regulacji,

4)

powtórzyć punkty 3 i 4 dla innych nastaw regulatora,

5)

wydrukować zarejestrowane przebiegi,

6)

wrysować odpowiednie wartości zadane i histerezy regulatora,

7)

przedstawić wyniki pracy.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

–

ć

wiczenie praktyczne.

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

17

Ś

rodki dydaktyczne:

–

zbiornik z przymiarem liniowym i odpływem,

–

układ sterowania zaworem doprowadzającym wodę do zbiornika, z możliwością
podłączenia sygnału wyjściowego z regulatora dwustawnego,

–

przetwornik ultradźwiękowy z prądowym sygnałem wyjściowym,

–

regulator dwustawny ze standardowym sygnałem wejściowym (np. 4–20 mA)
i dwustawnym sygnałem wyjściowym, oba sygnały dostosowane do urządzeń
współpracujących – przetwornika i układu sterowania zaworem,

–

miernik uniwersalny współpracujący z komputerem,

–

komputer PC z drukarką i oprogramowaniem do rejestracji przebiegów dynamicznych
(współpracujący z zastosowanym miernikiem),

–

przybory kreślarskie,

–

literatura z rozdziału 7 poradnika dla nauczyciela.

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

18

5.5. Układy pomiarowe

5.5.1. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Przeprowadź kalibrację automatyczną pH-metru. Wykonaj pomiary kontrolne dla dwóch

roztworów buforowych o znanym pH. Wykonaj pomiary pH nieznanych roztworów.

Wskazówki do realizacji
Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia nauczyciel powinien omówić zakres

i technikę wykonania ćwiczenia oraz przepisy bhp obowiązujące podczas wykonywania
pomiarów. Powinien również podać szczegółowe zasady sporządzenia sprawozdania.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1)

zapoznać się z instrukcją obsługi pH-metru,

2)

dokonać kalibracji pH-metru,

3)

wykonać pomiary kontrolne dla roztworów o znanym pH,

4)

wykonać pomiary pH nieznanych roztworów,

5)

przedstawić wyniki pracy.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

–

ć

wiczenie praktyczne.

Ś

rodki dydaktyczne:

−

pH-metr,

−

płyny buforowe,

−

instrukcja obsługi pH-metru,

−

miernik uniwersalny dla pH-metru z wyjściem prądowym,

−

literatura z rozdziału 7 poradnika dla nauczyciela.

Ćwiczenie 2

Utrzymanie odpowiedniej zawartości tlenu w wodzie jest bardzo ważnym

parametrem

w procesie oczyszczania ścieków. W czasach ogromnego zużycia wody, a co za tym idzie
i dużej produkcji ścieków automatyzacja procesu oczyszczania przy minimalizacji kosztów
i zużycia elementów jest poważnym problemem. Stosowana dotąd regulacja dwustawna
zawartości tlenu powoduje szybkie zużycie silników aeratorów i jest energochłonna. Stosując
regulator ciągły PID i przetwornicę częstotliwości do sterowania silnikami uzyskuje się
płynną regulację zmian natlenienia i duże oszczędności energii elektrycznej.

Na rysunku przedstawiono układ regulacji zawartości tlenu, realizowany przez regulator

ciągły PID, wykorzystujący przetwornicę częstotliwości jako element wykonawczy,
która reguluje wydajność napowietrzania wentylatora. Pomiar zawartości tlenu jest sygnałem
sprzężenia zwrotnego dla regulatora PID i jest rejestrowany na włączonym w układzie

rejestratorze. Zadany poziom tlenu nastawiany jest w regulatorze.

Zarejestruj działanie układu regulacji natlenienia w układzie przedstawionym na rysunku.

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

19

Rysunek do ćwiczenia 2. Schemat układu regulacji natlenienia

Wskazówki do realizacji
Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia nauczyciel powinien omówić zakres

i technikę wykonania ćwiczenia oraz przepisy bhp obowiązujące podczas wykonywania
pomiarów. Powinien również podać szczegółowe zasady sporządzenia sprawozdania.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1)

zapoznać się z instrukcją obsługi tlenomierza,

2)

zapoznać się z instrukcją regulatora,

3)

wprowadzić nastawy regulatora,

4)

uruchomić układ regulacji,

5)

zarejestrować przebiegi w układzie regulacji,

6)

przedstawić wyniki pracy w postaci sprawozdania.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

–

ć

wiczenie praktyczne.

Ś

rodki dydaktyczne:

−

tlenomierz,

−

falownik,

−

regulator PID,

−

silnik połączony z dmuchawą, sterowany falownikiem,

−

zbiornik z zamontowanym tlenomierzem i dmuchawą,

−

miernik uniwersalny współpracujący z komputerem,

−

komputer PC z drukarką i oprogramowaniem do rejestracji przebiegów dynamicznych
(współpracujący z zastosowanym miernikiem),

−

literatura z rozdziału 7 poradnika dla nauczyciela.

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

20

Ćwiczenie 3

Zapoznaj się ze stosowanymi układami automatycznej regulacji w oczyszczalni ścieków.

Wskazówki do realizacji

W celu przeprowadzania poniższego ćwiczenia konieczne jest zorganizowanie wycieczki

po zautomatyzowanych oddziałach oczyszczalni ścieków.

Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia nauczyciel powinien zapoznać uczniów

z przepisami bhp obowiązującymi na terenie zakładu przemysłowego. Powinien omówić
zakres i technikę wykonania ćwiczenia, ze szczególnym uwzględnieniem sposobu
wypełnienia karty obserwacji. Należy zwrócić uwagę na konieczność zadawania pytań
oprowadzającemu grupę personelowi zakładu, w celu zdobycia potrzebnych, do wykonania
ć

wiczenia, informacji. Przed wejściem na teren zakładu nauczyciel powinien również rozdać

instrukcje i karty obserwacji.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1)

zapoznać się z obowiązującymi na terenie oddziału przepisami bhp i stosować się do
nich,

2)

pobrać od nauczyciela instrukcję i kartę obserwacji,

3)

zapoznać się z istniejącymi w zakładzie układami automatycznej regulacji,

4)

wypisać urządzenia potrzebne do realizacji pracujących tam układów regulacji
parametrów chemicznych i fizycznych,

5)

zebrać maksimum informacji o stosowanych urządzeniach do regulacji parametrów
chemicznych i fizycznych,

6)

zaprezentować wyniki pracy w postaci sprawozdania.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

–

wycieczka dydaktyczna.

Ś

rodki dydaktyczne:

−

karta obserwacji,

−

instrukcja dla ucznia.

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

21

5.6. Zasilanie układów regulacji. Zabezpieczenia, sygnalizacje

i blokady stosowane w układach regulacji

5.6.1. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Na rysunku przedstawiono sposoby łączenia siłowników pneumatycznych z zaworami

stosowane w układach regulacji. W przypadku awarii układu doprowadzającego sprężone
powietrze do siłownika zgodnie z wymaganiami procesu technologicznego zawór może
całkowicie zamykać lub otwierać przepływ. Podaj przykłady zastosowania poszczególnych
połączeń trzpień siłownika – zawór.

Rysunek do ćwiczenia 1

Wskazówki do realizacji
Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia nauczyciel powinien omówić zakres

i technikę wykonania ćwiczenia oraz przepisy bhp obowiązujące podczas wykonywania
pomiarów. Powinien również podać szczegółowe zasady sporządzenia sprawozdania.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1)

rozpoznać na podstawie rysunku działanie układu siłownik–zawór,

2)

podać przykłady układów regulacji, w których siłownik w sytuacji awaryjnej powinien
odcinać dopływ substancji,

3)

podać przykłady układów regulacji, w których siłownik w sytuacji awaryjnej powinien
otwierać dopływ substancji,

4)

przedstawić wyniki pracy.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

–

ć

wiczenie praktyczne.

Ś

rodki dydaktyczne:

−

papier w kratkę,

−

przybory kreślarskie,

−

literatura z rozdziału 7 poradnika dla nauczyciela.

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

22

Ćwiczenie 2

Na rysunku przedstawiono fragment układu regulacji ciśnienia wody w zbiorniku.

Dopływ wody do zbiornika jest zależny od obrotów silnika. Wskaż, który z elementów
układu przedstawiony na rysunku spełnia zadania automatycznego zabezpieczenia, a który
automatycznej blokady.

Rysunek do ćwiczenia 2

Wskazówki do realizacji
Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia nauczyciel powinien omówić zakres

i technikę wykonania ćwiczenia oraz przepisy bhp obowiązujące podczas wykonywania
pomiarów. Powinien również podać szczegółowe zasady sporządzenia sprawozdania.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1)

rozpoznać na podstawie rysunku działanie wyłącznika ciśnieniowego i wyłącznika
przeciążeniowego,

2)

wskazać element automatycznej blokady,

3)

wskazać element automatycznego zabezpieczenia,

4)

przedstawić wyniki pracy.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

–

ć

wiczenie praktyczne.

Ś

rodki dydaktyczne:

–

przybory kreślarskie,

–

literatura z rozdziału 7 poradnika dla nauczyciela.

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

23

5.7. Automatyzacja i robotyzacja procesów technologicznych

5.7.1. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Na rysunku przedstawiono schemat sterowania procesem rektyfikacji oparty na pomiarze

stężenia jednego ze składników. W tym celu zastosowano analizator automatyczny. Jakość
destylatu regulowana jest przez regulację przepływu skroplin zawracanych do kolumny.
Regulacja poziomu w zbiorniku uśredniającym równoważy strumienie materiałowe na górze
kolumny. Regulacja natężenia przepływu pary grzejnej wprowadzanej do kotła steruje
szybkością odparowywania w kotle. Regulacja szybkości odparowywania odbywa się na
podstawie pomiaru różnicy ciśnień pomiędzy dołem a górą kolumny.

Rysunek do ćwiczenia 1

Wskazówki do realizacji
Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia nauczyciel powinien omówić zakres

i technikę wykonania ćwiczenia oraz przepisy bhp obowiązujące podczas wykonywania
pomiarów. Powinien również podać szczegółowe zasady sporządzenia sprawozdania.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1)

określić, jakie parametry procesu są mierzone w przedstawionym układzie regulacji,

2)

wskazać na schemacie poszczególne układy regulacji podstawowej,

3)

określić funkcje realizowane przez poszczególne układy regulacji,

4)

zaprezentować wykonanie ćwiczenia w postaci sprawozdania.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

–

ć

wiczenie praktyczne.

Ś

rodki dydaktyczne:

–

papier w kratkę,

–

przybory kreślarskie,

–

literatura z rozdziału 7 poradnika dla nauczyciela.

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

24

Ćwiczenie 2

Podczas wycieczki do oddziału komponowania benzyn zapoznaj się z przykładem

sterowania z zastosowaniem komputerowego modelu instalacji komponowania benzyn
strumieniami różnych komponentów naftowych i syntetycznych.

Wskazówki do realizacji
W celu przeprowadzania poniższego ćwiczenia konieczne jest zorganizowanie wycieczki

po oddziale komponowania benzyn na terenie rafinerii lub zakładu rafineryjno-
petrochemicznego.

Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia nauczyciel powinien zapoznać uczniów

z przepisami bhp obowiązującymi na terenie zakładu przemysłowego. Powinien omówić
zakres i technikę wykonania ćwiczenia, ze szczególnym uwzględnieniem sposobu
wypełnienia karty obserwacji. Należy zwrócić uwagę na konieczność zadawania pytań
oprowadzającemu grupę personelowi zakładu, w celu zdobycia potrzebnych, do wykonania
ć

wiczenia, informacji. Przed wejściem na teren zakładu nauczyciel powinien również rozdać

instrukcje i karty obserwacji.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1)

zapoznać się z obowiązującymi na terenie oddziału przepisami bhp i stosować się do
nich,

2)

pobrać od nauczyciela instrukcję i kartę obserwacji,

3)

zapoznać się z instalacją komputerowo sterowanego procesu komponowania benzyn,

4)

wypisać niezbędny zestaw urządzeń potrzebnych do realizacji komputerowego systemu
sterowania,

5)

zebrać maksimum informacji o stosowanych urządzeniach do regulacji i sterowania
wielkością strumieni masy poszczególnych komponentów,

6)

wyjaśnić złożoność technologiczną procesu komponowania benzyn wysokooktanowych
z kilkunastu strumieni składników naftowych i syntetycznych,

7)

zaprezentować wyniki pracy w postaci sprawozdania.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

–

wycieczka dydaktyczna.

Ś

rodki dydaktyczne:

–

karta obserwacji,

–

instrukcja dla ucznia.

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

25

6. EWALUACJA OSIĄGNIĘĆ UCZNIA

Przykłady narzędzi pomiaru dydaktycznego

TEST 1
Test dwustopniowy do jednostki modułowej

„Stosowanie układów

automatyki i sterowania”

Test składa się z 20 zadań wielokrotnego wyboru, z których:

−

zadania 1, 2,

4,

6, 7, 8, 11, 12,

14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, są z poziomu podstawowego,

−

zadania 3, 5, 9, 10, 12, 13 są z poziomu ponadpodstawowego.

Punktacja zadań: 0 lub 1 punkt

Za każdą prawidłową odpowiedź uczeń otrzymuje 1 punkt. Za złą odpowiedź lub jej brak

uczeń otrzymuje 0 punktów.

Proponuje się następujące normy wymagań – uczeń otrzyma następujące
oceny szkolne:

−

dopuszczający – za rozwiązanie co najmniej 9 zadań z poziomu podstawowego,

−

dostateczny – za rozwiązanie co najmniej 13 zadań z poziomu podstawowego,

−

dobry – za rozwiązanie 16 zadań, w tym co najmniej 3 z poziomu ponadpodstawowego,

−

bardzo dobry – za rozwiązanie 19 zadań, w tym co najmniej 5 z poziomu
ponadpodstawowego.

Klucz odpowiedzi: 1. b, 2. c, 3. c, 4. d, 5. a, 6. a, 7. b, 8. d, 9. c, 10. b, 11. a,

12. d, 13. a, 14. d, 15. a, 16. a, 17. c, 18. d, 19. b, 20. a.

Plan testu

Nr

zad.

Cel operacyjny

(mierzone osiągnięcia ucznia)

Kategoria

celu

Poziom

wymagań

Poprawna

odpowiedź

1. Wyjaśnić pojęcie uchyb regulacji

B

P

b

2.

Wyjaśnić pojęcie charakterystyki dynamicznej
obiektu regulacji

B

P

c

3. Scharakteryzować działanie siłownika

C

PP

c

4. Zidentyfikować układ regulacji

A

P

d

5.

Scharakteryzować działanie zestawu siłownik
– zawór

C

PP

a

6.

Rozpoznać, na podstawie wyglądu, siłownik
pneumatyczny

C

P

a

7.

Rozpoznać cechy regulatorów bezpośredniego
działania

C

P

b

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

26

8.

Wskazać element regulatora bezpośredniego
działania

A

P

d

9. Scharakteryzować działanie układu regulacji

C

PP

c

10. Określić cechy układu z regulatorem PID

B

PP

b

11.

Opisać charakterystyki regulatorów
nieciągłych

B

P

a

12.

Scharakteryzować budowę układu regulacji
pH

D

PP

d

13.

Zaproponować miejsce montażu zaworu
bocznikującego

C

PP

a

14. Objaśnić zastosowanie zaworów kulowych

B

P

d

15.

Zidentyfikować czujnik temperatury na
podstawie symbolu

A

P

a

16.

Zidentyfikować czujnik przepływ na
podstawie zasady działania

A

P

a

17. Opisać nastawy regulatora

B

P

c

18. Rozpoznać czujnik manometru

C

P

d

19.

Rozróżnić, na podstawie funkcji, element
układu regulacji

B

P

b

20. Wyjaśnić pojęcie sterowanie nadrzędne

B

P

a

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

27

Przebieg testowania

Instrukcja dla nauczyciela

1.

Ustal z uczniami termin przeprowadzenia sprawdzianu z wyprzedzeniem co najmniej
jednotygodniowym.

2.

Omów cel stosowania pomiaru dydaktycznego.

3.

Zapoznaj uczniów z rodzajem zadań podanych w zestawie oraz z zasadami punktowania.

4.

Omów z uczniami sposób udzielania odpowiedzi (karta odpowiedzi).

5.

Zapewnij uczniom możliwość samodzielnej pracy.

6.

Rozdaj uczniom zestawy zadań testowych i karty odpowiedzi, podaj czas przeznaczony
na udzielanie odpowiedzi.

7.

Postaraj się stworzyć odpowiednią atmosferę podczas przeprowadzania pomiaru
dydaktycznego (rozładuj niepokój, zachęć do sprawdzenia swoich możliwości).

8.

Kilka minut przed zakończeniem sprawdzianu przypomnij uczniom o zbliżającym się
czasie zakończenia udzielania odpowiedzi.

9.

Zbierz karty odpowiedzi oraz zestawy zadań testowych.

10.

Sprawdź wyniki i wpisz do arkusza zbiorczego.

11.

Przeprowadź analizę uzyskanych wyników sprawdzianu i wybierz te zadania, które
sprawiły uczniom największe trudności.

12.

Ustal przyczyny trudności uczniów w opanowaniu wiadomości i umiejętności.

13.

Opracuj wnioski do dalszego postępowania, mającego na celu uniknięcie niepowodzeń
dydaktycznych – niskie wyniki przeprowadzonego sprawdzianu.

Instrukcja dla ucznia

1.

Przeczytaj uważnie instrukcję.

2.

Podpisz imieniem i nazwiskiem kartę odpowiedzi.

3.

Zapoznaj się z zestawem zadań testowych.

4.

Test zawiera 20 zadań wielokrotnego wyboru o różnym stopniu trudności. W każdym
zadaniu tylko jedna odpowiedź jest prawidłowa.

5.

Udzielaj odpowiedzi tylko na załączonej karcie odpowiedzi, stawiając w odpowiedniej
rubryce znak X. W przypadku pomyłki należy błędną odpowiedź zaznaczyć kółkiem,
a następnie ponownie zakreślić odpowiedź prawidłową.

6.

Pracuj samodzielnie, bo tylko wtedy będziesz miał satysfakcję z wykonanego zadania.

7.

Kiedy udzielenie odpowiedzi będzie Ci sprawiało trudność, wtedy odłóż jego
rozwiązanie na później i wróć do niego, gdy zostanie Ci czas wolny.

8.

W czasie pracy możesz korzystać z kalkulatora do wykonywania niezbędnych obliczeń.

9.

Na rozwiązanie testu masz 45 minut.

Powodzenia!

Materiały dla ucznia:

−

instrukcja,

−

zestaw zadań testowych,

−

karta odpowiedzi.

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

28

ZESTAW ZADAŃ TESTOWYCH

1.

Uchybem regulacji nazywamy
a)

sygnał wyjściowy regulatora.

b)

różnicę między wartością zadaną a sygnałem regulowanym.

c)

sygnał sterujący położeniem zaworu.

d)

różnicę między sygnałem regulowanym a wartością zadaną.

2.

Charakterystyką dynamiczną obiektu regulacji nazywamy
a)

zależność sygnału wyjściowego od wartości sygnału wejściowego w stanie
przejściowym.

b)

zależność sygnału wejściowego od wartości sygnału wyjściowego w warunkach
ustalonych.

c)

zmiany sygnału wyjściowego obiektu w czasie wywołane skokową zmianą sygnału
wejściowego.

d)

zmiany sygnału wyjściowego obiektu zależne od zmian sygnału wejściowego
w stanie ustalonym.

3.

Po zaniku ciśnienia sterującego trzpień jest wysunięty w siłowniku pneumatycznym
a)

dwustronnego działania.

b)

ze sprężyną zwrotną o działaniu odwrotnym.

c)

ze sprężyną zwrotną o działaniu prostym.

d)

dwustronnego działania z nastawnikiem.

4.

Układ regulacji, w którym regulator utrzymuje stałą wartość wielkości regulowanej
nazywamy układem regulacji
a)

nadążnej.

b)

ekstremalnej.

c)

programowej.

d)

stałowartościowej.

5.

Na przedstawionym schemacie połączenia siłownika pneumatycznego z zaworem
regulacyjnym wzrost ciśnienia powoduje
a)

wysunięcie trzpienia i otwarcie zaworu.

b)

wysunięcie trzpienia i zamknięcie zaworu.

c)

wsunięcie trzpienia i otwarcie zaworu.

d)

wsunięcie trzpienia i zamknięcie zaworu.

6.

Na rysunku przedstawiono siłownik
a)

pneumatyczny tłokowy.

b)

pneumatyczny membranowy.

c)

hydrauliczny tłokowy.

d)

hydrauliczny membranowy.

7.

Wadą regulatorów bezpośredniego działanie jest
a)

niski koszt.

b)

mała dokładność.

c)

prostota wykonania.

d)

duża niezawodność.

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

29

8.

Na przedstawionym schemacie regulatora temperatury element oznaczany cyfrą 5 to
a)

zawór.

b)

sprężyna.

c)

mieszek.

d)

czujnik.

9.

Układ regulacji ciśnienia za zaworem przedstawiony jest na rysunku

10.

Zerowy uchyb regulacji w stanie ustalonym występuje przy zastosowaniu regulatorów
a)

PD i PI.

b)

PI i PID.

c)

P i PD.

d)

P i PI.

11.

Charakterystyka statyczna regulatora dwustawnego ze strefą niejednoznaczności
(histerezą) przedstawiona jest na rysunku

12.

Wartość zadana pH solanki jest nastawiana przez pH-metr na pH 7. Przy wyłączonym
systemie regulacyjnym można wymaganą do neutralizacji ilość ługu sodowego
zadozować poprzez rotametr. Z przedstawionego powyżej opisu wynika, że system
regulacyjny składa się
a)

z pH- metru.

b)

z rotametru i dozownika.

c)

z pH – metru i rotametru.

d)

z pH – metru, rotametru i dozownika.

Yo

e

u

Yo

e

u

a)

b)

c)

d)

Yo

e

u

Yo

e

u

a)

b)

c)

d)

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

30

13.

W celu zapewnienia ciągłej pracy obiektu w czasie konserwacji lub wymiany zaworów
nastawczych w instalacjach technologicznych konieczne jest właściwe zamontowanie
zaworów odcinających i bocznikujących. Zawór bocznikujący montowany jest
a)

równolegle z zaworem nastawczym.

b)

szeregowo za zaworem nastawczym.

c)

szeregowo przed zaworem nastawczym.

d)

równolegle lub szeregowo z zaworem nastawczym.

14.

Zawory kulowe stosowane są jako zawory
a)

regulacyjne.

b)

nastawcze.

c)

tradycyjne.

d)

odcinające.

15.

W układzie regulacji do pomiaru temperatury zastosowano czujnik Pt100. Jest to czujnik
wykonany z
a)

platyny o rezystancji 100

Ω

w 0

o

C.

b)

platyny o rezystancji 100

Ω

w 20

o

C.

c)

miedzi o rezystancji 100

Ω

w 0

o

C.

d)

niklu o rezystancji 100

Ω

w 20

o

C.

16.

Rysunek przedstawia działanie czujnika przepływu
a)

dozującego.

b)

wiatraczkowego.

c)

ultradźwiękowego.

d)

indukcyjnego.

17.

Czas zdwojenia występuje w regulatorze
a)

dwustawnym.

b)

proporcjonalnym.

c)

proporcjonalno-całkowym.

d)

proporcjonalno-różniczkującym.

18.

Elementem sprężystym manometru przedstawionego na rysunku jest
a)

puszka.

b)

mieszek.

c)

membrana.

d)

rurka Bourdona.

19.

Układy, które uniemożliwiają wykonanie niedopuszczalnych operacji lub wykonanie
czynności w niedozwolonej kolejności to układy
a)

kontroli.

b)

blokady.

c)

sygnalizacji.

d)

regulacji.

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

31

20.

W sterowaniu nadrzędnym komputer nadzoruje przebieg procesu technologicznego
poprzez
a)

zmianę nastaw regulatorów.

b)

własne urządzenia pośredniczące.

c)

zmianę ustawień czujników.

d)

własne urządzenia nadzorujące.

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

32

KARTA ODPOWIEDZI

Imię i nazwisko..................................................................................................................

Stosowanie układów automatyki i sterowania

Zakreśl poprawną odpowiedź

Nr

zadania

Odpowiedź

Punkty

1

a

b

c

d

2

a

b

c

d

3

a

b

c

d

4

a

b

c

d

5

a

b

c

d

6

a

b

c

d

7

a

b

c

d

8

a

b

c

d

9

a

b

c

d

10

a

b

c

d

11

a

b

c

d

12

a

b

c

d

13

a

b

c

d

14

a

b

c

d

15

a

b

c

d

16

a

b

c

d

17

a

b

c

d

18

a

b

c

d

19

a

b

c

d

20

a

b

c

d

Razem:

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

33

TEST 2
Test dwustopniowy do jednostki modułowej

„Stosowanie układów

automatyki i sterowania”

Test składa się z 20 zadań wielokrotnego wyboru, z których:

−

zadania 1–4, 6, 8, 13–20 są z poziomu podstawowego,

−

zadania 5, 7, 9–12 są z poziomu ponadpodstawowego.

Punktacja zadań: 0 lub 1 punkt

Za każdą prawidłową odpowiedź uczeń otrzymuje 1 punkt. Za złą odpowiedź lub jej brak

uczeń otrzymuje 0 punktów.

Proponuje się następujące normy wymagań – uczeń otrzyma następujące
oceny szkolne:

−

dopuszczający – za rozwiązanie co najmniej 9 zadań z poziomu podstawowego,

−

dostateczny – za rozwiązanie co najmniej 13 zadań z poziomu podstawowego,

−

dobry – za rozwiązanie 16 zadań, w tym co najmniej 3 z poziomu ponadpodstawowego,

−

bardzo dobry – za rozwiązanie 19 zadań, w tym co najmniej 5 z poziomu
ponadpodstawowego.

Klucz odpowiedzi: 1. a, 2. b, 3. c, 4. c, 5. c, 6. d, 7. a, 8. a, 9. b, 10. a, 11. c,

12. a, 13. d, 14. d, 15. b, 16. c, 17. d, 18. d, 19. b, 20. a

Plan testu

Nr

zad.

Cel operacyjny

(mierzone osiągnięcia ucznia)

Kategoria

celu

Poziom

wymagań

Poprawna

odpowiedź

1. Zdefiniować pojęcie sygnał sterujący

A

P

a

2.

Rozróżnić na podstawie odpowiedzi skokowej
obiekt regulacji

B

P

b

3. Wskazać elementy układu regulacji

B

P

c

4.

Rozróżnić elementy budowy siłownika
hydraulicznego

B

P

c

5.

Scharakteryzować działanie przekładni
mechanicznych w siłownikach elektrycznych

C

PP

c

6. Rozpoznać zawór na podstawie budowy

C

P

d

7. Dobrać element nastawczy

C

PP

a

8.

Rozpoznać regulator na podstawie
charakterystyki

B

P

a

9. Scharakteryzować układ regulacji

C

PP

b

10. Scharakteryzować regulatory

C

PP

a

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

34

11.

Scharakteryzować działanie pojemnościowego
czujnika poziomu

C

PP

c

12. Rozpoznać poprawny sposób regulacji ręcznej

C

PP

a

13.

Rozpoznać procesy przygotowania powietrza
w układach pneumatycznych

C

P

d

14. Rozróżnić rodzaje sygnalizacji automatycznej

B

P

d

15. Rozróżnić znormalizowane symbole regulacji

B

P

b

16. Wyjaśnić skrót TAS

A

P

c

17.

Opisać elementy budowy hydraulicznego
układu zasilającego

B

P

d

18. Rozpoznać czujnik na podstawie działania

C

P

d

19. Dobrać czujnik do pomiarów temperatury

B

P

b

20.

Rozpoznać elementy automatyki na podstawie
wyglądu

C

P

a

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

35

ZESTAW ZADAŃ TESTOWYCH

1.

Sygnał sterujący to
a)

sygnał wyjściowy regulatora.

b)

sygnał wejściowy regulatora.

c)

różnicę między wartością zadaną a sygnałem regulowanym.

d)

różnicę między sygnałem regulowanym a wartością zadaną.

2.

Wskaż obiekt regulacji, którego charakterystykę pokazano na rysunku
a)

inercyjny.

b)

całkujący.

c)

oscylacyjny.

d)

proporcjonalny.

3.

Na rysunku przedstawiono schemat blokowy układu regulacji. Numerami 1, 2, 3 i 4
oznaczono poszczególne elementy układu w następującej kolejności

3

4

1

2

sygnał standardowy

sygnał regulowany

sygnał sterujący

wartość zadana

+

_

uchyb

sygnał

zakłócający

sygnał nastawczy

a)

regulator, obiekt regulacji, urządzenie wykonawcze, urządzenie nastawcze.

b)

urządzenie nastawcze, urządzenie wykonawcze, regulator, obiekt regulacji.

c)

regulator, urządzenie wykonawcze, obiekt regulacji, urządzenie nastawcze.

d)

urządzenie wykonawcze, obiekt regulacji, regulator, urządzenie nastawcze.

4.

Rysunek przedstawia budowę siłownika hydraulicznego. Numerem 2 oznaczono
a)

tłok.

b)

cylinder.

c)

tłoczysko.

d)

doprowadzenie ciśnienia.

5.

Przekładnie mechaniczne w elektrycznych siłownikach silnikowych stosowane są, by
uzyskać
a)

duże siły i wielkie prędkości.

b)

małe siły i wielkie prędkości.

c)

duże siły i niewielkie prędkości.

d)

małe siły i niewielkie prędkości.

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

36

6.

Rysunek przedstawia zawór
a)

kulowy.

b)

trójdrożny.

c)

grzybkowy.

d)

membranowy.

7.

Do regulacji przepływu materiałów sypkich można stosować
a)

dozownik taśmowy.

b)

zawór typu Saunders.

c)

przepustnice żaluzjowe.

d)

przepustnice obrotowe.

8.

Rysunek przedstawia charakterystykę statyczną regulatora
a)

P.

b)

PI.

c)

PD.

d)

PID

9.

Schemat przedstawia układ regulacji
a)

ciśnienia na dopływie.

b)

ciśnienia na odpływie.

c)

strumienia na dopływie.

d)

strumienia na odpływie.

10.

Rysunek przedstawia definicję czasu
a)

zdwojenia.

b)

opóźnienia.

c)

wyprzedzenia.

d)

różniczkowania.

11.

W czujnikach pojemnościowych poziomu zmianę pojemności kondensatora złożonego
z elektrody i zbiornika uzyskuje się przez
a)

odsunięcie elektrody od ścianek zbiornika.

b)

przysunięcie elektrody do ścianek zbiornika.

c)

zmianę wypełnienia zbiornika medium.

d)

zmianę powierzchni ścianek zbiornika.

12.

Które sposoby nastawiania wartości pH, zawarte w tabeli, są prawidłowe, jeżeli wartość
pH oczyszczonych ścieków powinna mieścić się w granicach 5–8

Wartość pH ścieków przed oczyszczaniem

Sposób nastawiania wartości pH

a)

4

dozowany HCl

b)

9

dozowany NaOH

c)

3

dozowany HCl

d)

10

dozowany NaOH

100

80

60

40

20

0

l[%]

e=x

o

-x

2 4 6

-6 -4 -2

2k

p

e

k

p

e

u(t)

t

T

i

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

37

13.

Jednym z etapów przygotowania powietrza dla systemów pneumatycznych jest usunięcie
zanieczyszczeń mechanicznych. Proces ten nosi nazwę
a)

sprężania.

b)

osuszenia.

c)

odoliwienia.

d)

oczyszczenia.

14.

Sygnał akustyczny poprzedzający rozruch urządzenia należy do automatycznej
sygnalizacji
a)

awarii.

b)

zakłóceń.

c)

informacyjnej.

d)

ostrzegawczej.

15.

Na rysunku przedstawiono układ regulacji jakości pary wodnej. W układzie tym
zastosowano układy regulacji
a)

temperatury i przepływu.

b)

ciśnienia i temperatury.

c)

ciśnienia i przepływu.

d)

ciśnienia i poziomu.

16.

Skrót TAS oznacza system
a)

częściowej Automatyki Chemicznej.

b)

całkowitej Automatyki Chemicznej.

c)

całkowitej Analizy Chemicznej.

d)

częściowej Analizy Chemicznej.

17.

W hydraulicznym układzie zasilającym cyfrą 9 oznaczono
a)

filtr wstępny.

b)

filtr wyjściowy.

c)

zawór odcinający.

d)

czujnik ciśnienia.

18.

Czujnik, który do pomiaru natężenia przepływu strumienia wykorzystuje różnicę
temperatur między dwoma termorezystorami (jednym ogrzewanym, a drugim mającym
temperaturę czynnika) umieszczonymi w rurociągu, nosi nazwę przepływomierza
a)

ultradźwiękowego.

b)

indukcyjnego.

c)

zwężkowego.

d)

termicznego.

19.

Do pomiarów zdalnych temperatury wykorzystywane są czujniki
a)

rezystancyjne.

b)

pirometryczne.

c)

termoelektryczne.

d)

rozszerzalnościowe.

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

38

20.

Na rysunku przedstawiono regulator dwupołożeniowy
a)

poziomu.

b)

ciśnienia.

c)

przepływu.

d)

temperatury.

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

39

KARTA ODPOWIEDZI

Imię i nazwisko..................................................................................................................

Stosowanie układów automatyki i sterowania

Zakreśl poprawną odpowiedź.

Nr

zadania

Odpowiedź

Punkty

1

a

b

c

d

2

a

b

c

d

3

a

b

c

d

4

a

b

c

d

5

a

b

c

d

6

a

b

c

d

7

a

b

c

d

8

a

b

c

d

9

a

b

c

d

10

a

b

c

d

11

a

b

c

d

12

a

b

c

d

13

a

b

c

d

14

a

b

c

d

15

a

b

c

d

16

a

b

c

d

17

a

b

c

d

18

a

b

c

d

19

a

b

c

d

20

a

b

c

d

Razem:

„

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

40

7.

LITERATURA

1.

Aparatura kontrolno-pomiarowa w przemyśle chemicznym. Praca zbiorowa. WSiP,
Warszawa 1978

2.

Ć

wiczenia laboratoryjne z ogrzewnictwa, wentylacji i klimatyzacji. Część III Praca

zbiorowa. Wydawnictwo Politechniki Łódzkiej, Łódź 1985

3.

Kordowicz-Sot A.: Automatyka i robotyka. Układy regulacji automatycznej. WSiP,
Warszawa 1999

4.

Kostro J.: Elementy, urządzenia i układy automatyki. WSiP, Warszawa 1994

5.

Kostro J.: Podstawy automatyki. WSiP, Warszawa 1988

6.

Ludwicki M.: Laboratorium pomiarów i automatyki w przemyśle spożywczym.
Wydawnictwo Politechniki Łódzkiej, Łódź 1986

7.

Niederliński A.: Systemy cyfrowe automatyki przemysłowej. t. 2, WNT, Warszawa 1977

8.

PN-89/M-42007.01 „Automatyka i pomiary przemysłowe Oznaczenia na schematach.
Podstawowe symbole graficzne i postanowienia ogólne”.

9.

Pochopień B.: Automatyka przemysłowa dla elektroników. WSiP, Warszawa 1985

10.

Pułaczewski J.: Automatyka w przemyśle chemicznym. WSiP, Warszawa 1975

11.

Pułaczewski J.: Podstawy regulacji automatycznej. WSiP, Warszawa 1986

12.

Tomczak A.: Stosowanie układów automatyki i sterowania 311[31].Z2.05 Poradnik dla
ucznia. Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy, Radom 2006

13.

Trybalski Z.: Zasady automatyki dla chemików. PWN, Warszawa 1978

14.

Tuszyński K.: Pomiary i automatyka w przemyśle chemicznym. WSiP, Warszawa 1982

15.

terminator.ia.polsl.gliwice.pl/dydaktyka- Instytut Automatyki Politechniki Śląskiej

16.

www.pg.gda.pl/chem/Katedry/Analityka

17.

www.polna.com.pl – Zakłady Automatyki „Polna” S.A.

18.

www.metalwork.pl

19.

www.hydromar.com.pl

20.

www.controlmatica.com.pl

21.

www.esbe.pl

22.

www.bajk.com.pl/saunders

23.

www.zsp.polsl.pl/przedmioty//d_mp_ele

24.

www.energomet.com.pl

25.

www.introl.pl

26.

www.termen.com.pl

27.

www.kfap.pl

28.

www.tu.kielce.pl/~cltm/studenci/wzimk/pa/lab-04.pdf

29.

www.bipromasz.pl/silownik-dwustronnego-dzialania-cb,start.html

30.

www.it.pw.edu.pl/~zab/wyklad001/wyklad001.htm

31.

157.158.12.1/kss/index.php?m1=2&m2=4&DirPath=APC

32.

www.di-box.com.pl/pomiar-konduktywnosci.htm

33.

www.teleko.pl

34.

www.piap.pl/roboty_przemyslowe_inne.php

35.

csrg.ch.pw.edu.pl/tutorials

36.

pl.wikipedia.org/wiki/Termopara

37.

www.tu.kielce.pl/~cltm/studenci/wzimk/pa/lab-01.pdf