SREDNJE POKLICNO TEHNIŠKO IZOBRAŽEVANJE

Izobraževalni program: ELEKTROTEHNIK ELEKTRONIK

KATALOG ZNANJ

Sprejeto na 62. seji Strokovnega sveta RS za poklicno in strokovno izobraževanje, 17. 12. 2002

1. IME PREDMETA

AVTOMATIKA

 

2. ŠTEVILO UR

Po posameznih letnikih in oblikah izobraževalnega dela:

Letnik Oblike izobraževalnega dela
  Teorija (ur) Vaje (ur) Skupaj (ur)
1. 70 35 105
2. 68 34 102
skupaj 138 69 207

 

3. USMERJEVALNI CILJI PREDMETA (globalni cilji):

Dijak:

4. OPERATIVNI CILJI PREDMETA

1. letnik

INFORMATIVNI CILJI FORMATIVNI CILJI SOCIALIZACIJSKI CILJI POSEBNOSTI V IZVEDBI
  Dijak Dijak  
Krmilja:
  • zgradba krmilij,
  • delitev krmilij,
  • nekaj primerov.
  • Pozna definicije krmiljenja in regulacije,
  • pozna različnosti krmiljenj,
  • ve, katera področja avtomatike rešuje krmilna tehnika,
  • pozna specifiko električnih, pnevmatskih in hidravličnih krmilij.
  • Pridobiva sposobnost logičnega razmišljanja,
  • razvija sposobnost analize in vrednotenja podatkov v avtomatizaciji procesov.
  • Navajanje primerov poznanih krmilij,
  • demonstracija šolskega modela krmiljenja.
Senzorski del krmilij:
  • približevalni senzorji,
  • mehanski senzorji,
  • IP in Ex zaščitni pogoji.
  • Spozna industrijska okolja zajemanja krmilnih signalov,
  • zna opisati lastnosti in uporabo elektronskih senzorjev za zaznavanje fizikalnih veličin,
  • primerja lastnosti mehanskih stikal in navede glavne karakteristike,
  • spozna zahteve IP in EX zaščite ter vpliv na izbiro senzorjev.
  • Se zaveda nujnosti interdisciplinarnega pristopa ter pomena vključevanja projektantov procesov in tehnologov v načrtovanje krmilij,
  • zaveda se varnostnih predpisov, zahtev, ukrepov in ekonomike pri izvedbi krmilja,
  • uporablja različne tiskane in elektronske kataloge.
  • Predstavitev zgradbe elektronskih stikal,
  • primerjanje lastnosti nekaterih senzorjev po tehničnih lastnostih in ceni,
  • izbira senzorja za značilno industrijsko okolje v šolskem okolju in utemeljitev izbire.
Izvršni členi:
  • električni,
  • elektromehanski,
  • pnevmatski,
  • hidravlični.
  • Izve, kako se krmilni del poveže z izvršnimi členi različnih izvedb,
  • pozna omejitve glede obremenljivosti izhoda,
  • zna predlagati način priklopa in vključevanja grelnih teles, motorjev, ventilov, elektromagnetov,
  • spozna problematiko zagonskih tokov in izklopa ohmsko induktivnih bremen.
  • Se zaveda povezanosti energetike, pnevmatike in hidravlike,
  • se zaveda prednosti timskega dela in vključuje v delo druge strokovnjake,
  • razvija odnos do energijsko varčnih naprav (izvršnih členov).
  • Priklop pnevmatskega (nihajnega) valja z elektropnevmatskim 5/2 potnim ventilom,
  • prikaz izvedbe in delovanja elektronskih stikal (tiristoskih),
  • vklop grelca, motorja preko kontaktorja..
Načini opisovanja krmilij:
  • algoritem,
  • pregled binarnih operatorjev in grafičnih simbolov,
  • časovni diagram,
  • pravilnostna tabela,
  • logična funkcija,
  • diagram stanj,
  • krmilni načrt,
  • kontaktni načrt,
  • funkcijski načrt,
  • koračna veriga,
  • programski modul.
   
  • Spozna več načinov za opisovanje krmilij,
  • zna definirati logična in koračna krmilja,
  • zna rezultate analize procesa vključiti v načrtovanje logičnih krmilij,
  • postopke za načrtovanje logičnih krmilij zna medsebojno povezovati (algoritem, tabela,okrajšava,funkcija),
  • zna uporabiti koračno verigo za načrtovanje koračnih krmilij,
  • zna izbrati ustrezno tehnologijo za izvedbo logičnega in koračnega krmilja in podati rezultate v ustrezni obliki (krmilni načrt, funkcijski načrt,…),
  • zna predstaviti prednosti krmilij s prostim programiranjem pred trajno ožičenimi krmilji,
  • pozna ponudbo krmilnikov (izvedbe, proizvajalci,…) in zna opredeliti skupne značilnosti PLC,
  • zna analizirati vzroke in posledice nenormalnega delovanja in zna predlagati ali poiskati rešitve (izpad energije, prepovedana stanja…),
  • zna vključiti not-stop zahtevo v načrtovanje krmilij.
  • Razvija sposobnost sistematičnega pristopa k problemu,
  • pridobiva delovne navade in vztrajnost pri iskanju rešitev,
  • spoznava pravila etapnega osvajanja znanja in samostojnega načrtovanja osvajanja novega znanja,
  • zaveda se nujnosti spoštovanja varnostnih standardov pri reševanju krmilnih problemov.
  • Prikaz načinov opisovanja krmilij na enostavnem konkretnem primeru,
  • vključujemo različne senzorje, različne izvršne člene (tudi valje), različne izvedbe krmilij,
  • vaje razširjamo in razvijamo na osnovi prejšnjih z novimi krmilnimi in varnostnimi zahtevami.
Logična krmilja s čvrsto in programirljivo logiko:
  • analiza krmilij s čvrsto logiko,
  • prikaz nekaj najpogostejših oblik logičnih krmilij,
  • pomnilne logične funkcije,
  • statični in dinamični vhodi,
  • časovni moduli,
  • števni moduli,
  • primerjalniki,
  • sinteza logičnih krmilij.
  • Spozna vse komponente krmilij in zna analizirati logična krmilja,
  • zna razložiti delovanje pomnilniških, časovnih, primerjalnih in števnih modulov,
  • spozna pravila priklopov komponent in uporablja tehnično dokumentacijo pri novih nalogah,
  • zna načrtovati posamezne delovne korake za izdelavo logičnega krmilja s čvrsto in programirljivo logiko,
  • zna izdelati enostavno logično krmilje s čvrsto in programirljivo logiko (relejna shema, funkcijski diagram, mnemonična koda),
  • zna analizirati posledice izpada energije,
  • Razvija sposobnost natančnega opazovanja, prepoznavanja elementov in razumevanja navodil in tehničnih podatkov v katalogih in prospektih,
  • razvija kreativni način mišljenja,
  • spoznava nujnost izmenjave mnenj, izkušenj in prednosti timskega in interdisciplinarnega dela,
  • razvija občutek previdnosti pri uporabi električnih naprav,
  • pridobiva zavest o strokovni odgovornosti in zahtevah kvalitetnega poklicnega znanja s področja avtomatike.
  • Vaje, ki se izvedejo s trajnim ožičenjem, naj gredo v kompleksnosti samo do meje ekonomske upravičenosti,
  • z uporabo najenostavnejših krmilnikov lahko utemeljimo področje uporabe PLC,
  • s pomočjo kataloga ponudnikov opreme izdelamo tudi kalkulacijo stroškov materiala,
  • preverimo vpliv nekaterih zahtev, ki pogosteje nastopajo v znanih industrijskih okoljih, ki so dijakom bližja (živilska, kemična, papirna, lesna industrija, strojegradnja…).
Koračna krmilja s čvrsto in programirljivo logiko:
  • navadna koračna veriga,
  • koračna veriga s časovnimi pogoji,
  • koračna veriga z zanko,
  • koračna veriga z ALI razvejiščem
  • demonstracije značilnih praktičnih primerov,
  • sinteza koračnih krmilij.
  • Spozna vse komponente koračnih krmilij,
  • zna analizirati delovanje koračnega krmilja,
  • razume in zna opisati razliko med različnimi vrstami koračnih verig in za določen primer uporabiti najustreznejšo,
  • zna opisati delovne korake za izdelavo koračnega krmilja s čvrsto in programirljivo logiko,
  • zna izdelati enostavno koračno krmilje s čvrsto in programirljivo logiko (relejna shema, funkcijski diagram, mnemonična koda).
  • Spoznava pomen sprotnega učenja in način odpravljanja deficitov v znanju,
  • sprejema stališče do odgovornosti in zahtev po kvalitetnem poklicnem znanju s področja avtomatike,
  • razvija solidarnost in pripravljenost za sodelovanje,
  • oblikuje strokovnost za previdnost pri delu z nevarnimi in manj znanimi napravami.
  • Samostojna izdelava krmilja, na primer krmilja naj služi za utrjevanje teoretičnega znanja, da se postopoma vključujejo zahtevnejša in obsežnejša koračna krmilja, primerno je vključiti izdelavo krmilja za triosni manipulator,
  • varnostne zahteve in zasilni izklop naj bo nadgradnja rešitve osnovnih krmilij.
Signalizacija, nadzor in zanesljivost krmilnih sistemov
  • zbiranje signalov
  • hierarhija krmilnih sistemov
  • javljanje mejnih vrednosti
  • prenos informacij
  • signalizacija in registracija signalov napake
  • sistemi za zapahovanje
  • zasilni izklop
  • zna navesti primere signalizacije v praksi, naprave za signalizacijo in pomen
  • spozna metode in nadzorne sisteme za vizualizacijo
  • spozna postopke in procedure za vzdrževanje krmilij in odpravljanje napak
  • razvija sposobnost opazovanja in prepoznavanja elementov
  • razvija sposobnost deduktivnega mišljenja
  • pri izdelanih šolskih vajah načrtuje primer nadzora in signalizacije
Projektiranje krmilnih sistemov:
  • programiranje logičnih krmilij,
  • programiranje koračnih krmilij,
  • izdelava programirljivega krmilnega sistema.
  • Spozna postopke in metode projektiranja krmilnih sistemov,
  • za določen krmilni problem zna izbrati ustrezen tip krmilja.
  • Uri se v iskanju in preverjanju informacij,
  • razvija kreativni način mišljenja,
  • razvija spretnosti za delo v skupini,
  • pridobiva zavest o strokovni odgovornosti in zahtevah kvalitetnega poklicnega znanja s področja avtomatike.
  • Samostojna projektna naloga v obliki seminarske naloge (izkoristiti možnosti povezovanja z industrijo ali obrtjo v okolju).

2. letnik

INFORMATIVNI CILJI FORMATIVNI CILJI SOCIALIZACIJSKI CILJI POSEBNOSTI V IZVEDBI
  Dijak Dijak  
Krmilno-regulacijski sistem:
  • osnovni pojmi regulacijske tehnike,
  • principi krmilno-regulacijskih sistemov.
  • Spozna značilnosti in navaja primere krmilno-regulacijskih sistemov v industriji,
  • prepoznava nekatere krmilno-regulacijske lastnosti,
  • zna jasno pokazati razlike med krmiljem in regulacijo,
  • predstavi možne kriterije za delitev regulacijskih sistemov,
  • prepozna in zna opisati elemente in njihove glavne značilnosti v regulacijskih sistemih.
  • Razvija kritičnost in natančnost za kvalitetno primerjanje in opazovanje,
  • osvaja teoretična spoznanja in jih tesno povezuje s spoznanji iz življenja, opazovanja primerov iz življenja (avto-moto tehnika, naprave v gospodinjstvu, v šoli in doma,…),
  • razvija občutek za tehnično opazovanje in presojanje.
  • Uporaba krmilnega releja, zasilni izklop STOP, alarmi delovanja, inicializacija krmilnika PLC,
  • utrjevanje in urjenje enostavnega programiranja PLC,
  • enostavna vaja iz regulacije (npr.: dvotočkovni bimetalni regulator temperature).
Osnovne lastnosti reguliranih sistemov:
  • statične in dinamične lastnosti regulacijskih sistemov,
  • delitev sistemov glede na dinamične lastnosti,
  • stabilnost in točnost regulacijskega sistema, kriteriji stabilnosti,
  • regulacijska proga, enačba in določanje dinamičnih konstant proge.
  • Spozna dinamične lastnosti reguliranih sistemov in vpliv na stabilnost sistema,
  • zna za vse tipične sisteme poiskati praktične primere iz elektrotehnike in mehanike,
  • pozna osnovne načine združevanja sistemov,
  • zna definirati enačbo za enostavno regulacijsko progo (RP),
  • pozna način določanja dinamičnih parametrov regulacijske proge (relativno ojačanje, časovna konstanta in mrtvi čas procesa, vodljivost).
  • Navaja se na opazovanje različnih sistemov z vidika skupnih značilnosti,
  • spoznava povezanost posameznih področij strojništva in elektrotehnike,
  • navaja se na povezovanje tehničnih rešitev z rešitvami v naravi,
  • razvija sposobnost analitičnega mišljenja.
  • Pri vajah utrjujemo znanje s simulacijo regulacijskih sistemov in snemanjem odzivov različnih členov,
  • uporabimo simulacijski program.
Izvedba industrijskega regulacijskega sistema:
  • regulatorski blok,
  • delitev industrijskih regulatorjev,
  • pregled regulacijskih algoritmov (P, I, PI, PD, PID),
  • stopenjsko delujoči regulatorji,
  • digitalni univerzalni regulatorji,
  • PLC kot digitalni univerzalni regulator.
  • Spozna razliko med različnimi regulatorskimi algoritmi po vsaj treh cenilkah,
  • zna pokazati in opisati analogne zvezne regulatorje,
  • zna opisati zgradbo dvo- in tripoložajnih regulatorjev ter njihove lastnosti, pomembne za uporabo,
  • na osnovi parametrov regulacijske proge zna izbrati ustrezen regulator in mu nastaviti parametre,
  • pozna postopke posodabljanja in rekonstrukcije obstoječih RP.
  • Razvija sposobnost ocenjevanja na osnovi postavljenih meril,
  • razvijajo sistematičnost in sposobnost za jasno argumentiranje mnenja,
  • s preverjanjem teoretičnih rešitev na modelih utrjuje znanje in pridobiva samozaupanje,
 
  • Uporaba simulacijskega programa za nekaj tipov regulacijskih prog, posnamemo odzive procesov na stopničasto vzbujanje,
  • model industrijskega procesa s časovnimi konstantami reda,
  • na modelu izmerimo časovni odziv na vzbujanje regulacijske proge.
Primerni procesi:
  • regulacija temperature tekočine na industrijskem modelu procesa,
  • regulacija nivoja tekočine v rezervoarju,
  • regulacija pretoka,
  • regulacija hitrosti enosmernega motorja s PWM pogonskim sklopom.
PLC v krmilno-regulacijskem sistemu:
  • regulacijski moduli PLC,
  • načrtovanje in projektiranje izvedbe aplikacij regulacijskih algoritmov,
  • realizacija in analiza krmilno-regulacijskih industrijskih sistemov.
  • Spozna regulacijski modul PLC in vključitev regulacijske zanke v krmilni sistem,
  • pozna blokovni način programiranja regulacijske zanke in najpomembnejše bloke,
  • samostojno izdela program za regulacijsko zanko in izbere ustrezne V/I enote,
  • zna opisati slabosti in prednosti digitalnih regulacijskih blokov.
  • Povezuje znanja različnih predmetov v enoten sistem in odpravlja razlike,
  • razvijajo kritičnost do novosti na trgu (sodobnih regulatorjev)
  • iz predlogov rešitev istega problema razvija kreativno mišljenje.
  • Uporaba PLC z regulatorskim blokom za regulacijo, npr. nivoja tekočine na modelu industrijskega procesa,
  • temperaturni regulacijski modul s PLC, določanje on-off histereze in regulacijskih konstant dvopoložajnega PID regulacijskega algoritma.
Regulacijski ojačevalniki:
  • električni ojačevalniki moči,
  • pnevmatski ojačevalniki,
  • hidravlični regulacijski ojačevalniki.
  • Spozna princip delovanja električnih regulacijskih ojačevalnikov moči (tiristorski usmerniki, PWM krmilno vezje, frekvenčni pretvorniki,…),
  • izbere ojačevalnik moči za izvršne člene na osnovi parametrov,
  • pozna vpliv regulacijskega ojačevalnika na regulacijsko progo.
  • Zaveda se stičnih področij drugih strok,
  • razvija občutek previdnosti in strokovnosti pri izbiri naprav na osnovi kriterija minimuma osnovnih informacij,
  • razume povezanost tehničnih lastnosti in ekonomskih učinkov pri izbiri naprav
  • Poudarek je na napravah za povezavo regulatorskega bloka s pogonskimi agregati v regulacijskih progah - izbira in priključitev frekvenčnega regulatorja za pogon asinhronskega motorja, PWM blok za pogon enosmernih motorjev, krmiljeni tiristorski usmernik (rezalnik).
Zahtevnejši regulacijski sistemi:
  • regulacije z upoštevanjem motnje in vodene regulacije,
  • vpeljava pomožnih spremenljivk,
  • kaskadna regulacija,
  • regulacija in krmiljenje razmerja veličin,
  • osnovni pojmi mehke logike v regulacijah, izvedbe aplikacije z uporabo mehke logike.
  • Zna uporabiti digitalni regulator za vodeno regulacijo po želenem profilu,
  • pozna možnosti reševanja nekaterih zahtevnejših primerov regulacij,
  • pozna osnove tehnologije mehke logike v krmilnih sistemih,
  • seznani se s fuzzy regulacijskim modulom v PLC.
  • Razvija sposobnost prepoznavanja krmilnih problemov,
  • skrbi za optimalne rešitve pri praktičnih nalogah,
  • utrjuje sistematičnost pri iskanju rešitev,
  • spoznava nove strokovne izraze in njihov pravi pomen,
  • oblikuje odnos do najnovejših tehnologij na področju regulacij,
  • razvija vedoželjnost do novitet in željo, da jih presoja.
  • Vaje na realnih modelih z nivojsko diferencirano zahtevnostjo.

5. OKVIRNI SEZNAM LITERATURE IN DRUGIH VIROV

 

6. OBLIKE PREVERJANJA IN OCENJEVANJA ZNANJA

Preverjanje znanja pri predmetu je ustno in z ocenjevanjem vaj. Poudarek pri preverjanju znanja je v spretnosti in tehniki reševanja realnih problemskih nalog po računski poti, ocenjevanju rezultatov ob uporabi splošne literature in priročnikov.

Pri ustnem preverjanju ugotavljamo razumevanje pojmov, odnosov ter razumevanje in razlago tehničnih podatkov. Pomembno je navajanje in analiza primerov iz prakse. Pri ocenjevanju vaj se preverja funkcionalnost, kreativnost, celovitost in inovativnost rešitev, prednost pa imajo naloge, ki nastajajo v skupinah.

7. POVEZANOST Z DRUGIMI PREDMETI

Znanja Povezava s predmetom
  Predmet Znanja
  • Krmilja.
  • Načini opisovanja krmilij.
Elektrotehnika, vezja in naprave Matematika
  • Poznavanje fizikalnih veličin in enot.
  • Osnove digitalnih sistemov.
  • Logika.
  • Logična krmilja s čvrsto in programirljivo logiko.
  • Koračna krmilja s čvrsto in programirljivo logiko.
  • Vhodno-izhodni moduli.
  • Signalizacija, nadzor in zanesljivost krmilnih sistemov.
  • Projektiranje krmilnih sistemov.
  • Varstvena določila.
Elektrotehnika Praktični pouk Meritve in regulacije
  • Osnove digitalnih sistemov.
  • Logika.
  • Poznavanje elementov.
  • Priključevanje elementov.
  • Poznavanje varnostnih določil in standardov.
  • Dokumentiranje.
  • Krmilno-regulacijski sistem.
  • Osnovne lastnosti reguliranih sistemov.
  • Izvedba industrijskega regulacijskega sistema.
  • PLC v krmilno- regulacijskem sistemu.
  • Večzančni regulacijski sistemi.
  • Mehka logika (fuzzy) in krmilni sistemi.
  • CNC tehnologija in osnove robotike.
Elektrotehnika Praktični pouk Matematika Meritve in regulacije
  • Poznavanje sestavnih elementov krmilno-regulacijskih sistemov.
  • Poznavanje industrijskih merilnih principov.
  • Poznavanje osnov matematične analize modelov regulacijskih sistemov (Laplaceova transformacija).
  • Konfiguriranje krmilnih in regulacijskih sistemov.