Wydział Biotechnologii i Hodowli Zwierząt - Bioinformatyka (S1)
specjalność: Biologia systemów i metody informatyczne
Sylabus przedmiotu Komputerowe wspomaganie procesów biologicznych:
Informacje podstawowe
| Kierunek studiów | Bioinformatyka | ||
|---|---|---|---|
| Forma studiów | studia stacjonarne | Poziom | pierwszego stopnia |
| Tytuł zawodowy absolwenta | inżynier | ||
| Obszary studiów | nauk przyrodniczych, nauk technicznych, studiów inżynierskich | ||
| Profil | ogólnoakademicki | ||
| Moduł | — | ||
| Przedmiot | Komputerowe wspomaganie procesów biologicznych | ||
| Specjalność | Biologia systemów i metody informatyczne | ||
| Jednostka prowadząca | Katedra Metod Sztucznej Inteligencji i Matematyki Stosowanej | ||
| Nauczyciel odpowiedzialny | Sławomir Jaszczak <Slawomir.Jaszczak@zut.edu.pl> | ||
| Inni nauczyciele | Marcin Korzeń <Marcin.Korzen@zut.edu.pl>, Marcin Pluciński <Marcin.Plucinski@zut.edu.pl> | ||
| ECTS (planowane) | 2,0 | ECTS (formy) | 2,0 |
| Forma zaliczenia | zaliczenie | Język | polski |
| Blok obieralny | — | Grupa obieralna | — |
Formy dydaktyczne
Wymagania wstępne
| KOD | Wymaganie wstępne |
|---|---|
| W-1 | Matematyka |
| W-2 | Informatyka (umiejętność programowania na poziomie podstawowym) |
| W-3 | Elektronika (poziom podstawowy) |
| W-4 | Uklady logiczne |
Cele przedmiotu
| KOD | Cel modułu/przedmiotu |
|---|---|
| C-1 | Ukształtowanie umiejetności z zakresu doboru elementów cyfrowych układów sterowania (urządzenie sterujące, urządzenia wykonawczo-nastawcze, urządzenia pomiarowe) |
| C-2 | Zapoznanie studentów z metodyką projektowania i implementacji algorytmów sterowania logicznego i cyfrowego z wykorzystaniem sterowników programowalnych PLC |
| C-3 | Zapoznanie studentów z podstawowymi elementami układów sterowania oraz pojeciami podstawowymi z zakresu automatyki, teorii regulacji |
| C-4 | Ukształtowanie umiejetności formułowania algorytmu sterowania logicznego w postaci flowcharts |
| C-5 | Ukształtowanie umiejetności implementacji algorytmu sterowania w wybranym języku programowania zgodnym z norma IEC 61131-3 (LD, ST, FBD, Ansi C, Automation Basic) |
| C-6 | Ukształtowanie umiejetności sporządania dokumentacji wykonawczej i powykonawczej, obejmujacej synteze sprzetowa i programowa ukladu sterowania logicznego i cyfrowego |
Treści programowe z podziałem na formy zajęć
| KOD | Treść programowa | Godziny |
|---|---|---|
| laboratoria | ||
| T-L-1 | Modelowanie dynamicznych procesów nieelektrycznych (reaktor chemiczny z ciągłym przepływem składników, rozprzestrzenianie się epidemii, zmiany zawartości cukru i insuliny we krwi). | 3 |
| T-L-2 | Regulacja dwupołożeniowa (temperatury w komorze klimatyzacyjnej, poziom cieczy w walczaku kotła) | 3 |
| T-L-3 | Dobór, strojenie i implementacja algorytmu PID w sterowniku PLC dla wybranego procesu dynamicznego | 4 |
| T-L-4 | Sterowanie sekwencyjne systemem zraszania przy wykorzystaniu sterownika PLC | 2 |
| T-L-5 | Opracowanie stacji monitoringu temperatury i wilgotności w środowisku InTouch | 2 |
| T-L-6 | Zaliczenie końcowe | 1 |
| 15 | ||
| wykłady | ||
| T-W-1 | Pojęcia podstawowe z zakresu regulacji automatycznej (obiekt, sygnały sterujące i zakłócające, charakterystyki statyczne i dynamiczne, sprzężenie zwrotne, struktury układów regulacji i jej rodzaje. Modelowanie procesów metodą white i black box. | 2 |
| T-W-2 | Budowa i zasada działania urządzeń pomiarowych zmiennych procesowych : temperatury, ciśnienia, przepływu, poziomu, stężenia, wilgotności i masy. Idealne charakterystyki statyczne urządzeń pomiarowych, statyczne i dynamiczne błędy pomiarowe. | 2 |
| T-W-3 | Urządzenia wykonawczo-nastawcze : zawory, siłowniki pneumatyczne i hydrauliczne, pompy, grzałki itp. | 2 |
| T-W-4 | Zasada działania regulatorów (z ciągłym i nieciągłym sygnałem wyjściowym) oraz prawa regulacji. 8. Szybkie prototypowanie regulatorów. Projektowanie metodami Hardware In The Loop i Software In The Loop. | 2 |
| T-W-5 | Sterowniki programowalne PLC (konstrukcja, zasady i języki programowania, zasady projektowania algorytmów sterowania) | 2 |
| T-W-6 | Systemy SCADA – tworzenie HMI, raportowanie, obsługa alarmów, tworzenie kanałów wymiany danych. | 2 |
| T-W-7 | Logika rozmyta w sterowaniu (Budowa regulatora rozmytego. Strojenie regulatora rozmytego | 2 |
| T-W-8 | Zaliczenie końcowe | 1 |
| 15 | ||
Obciążenie pracą studenta - formy aktywności
| KOD | Forma aktywności | Godziny |
|---|---|---|
| laboratoria | ||
| A-L-1 | Udzial w zajeciach + zaliczenie | 15 |
| A-L-2 | Realizacja zadan domowych | 10 |
| A-L-3 | Przygotowanie do zaliczenia laboratorium | 4 |
| A-L-4 | Konsultacje do laboratorium | 1 |
| 30 | ||
| wykłady | ||
| A-W-1 | Udział w zajeciach i zaliczenie | 15 |
| A-W-2 | Przygotowanie do zaliczenia wykladu | 10 |
| A-W-3 | Realizacja zadan domowych | 4 |
| A-W-4 | Zaliczenie koncowe | 1 |
| 30 | ||
Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne
| KOD | Metoda nauczania / narzędzie dydaktyczne |
|---|---|
| M-1 | Wykład informacyjny z prezentacja |
| M-2 | Cwiczenia laboratoryjne - samodzielna implementacja oprogramowania sterujacego z wykorzystaniem Proficy Machine Edition lub Automation Studio |
| M-3 | Cwiczenia laboratoryjne - samodzielne rozwiazywanie postawionych problemow z wykorzystaniem stanowisk badawczych |
Sposoby oceny
| KOD | Sposób oceny |
|---|---|
| S-1 | Ocena formująca: Krotkie zaliczenie pisemne lub ustne na poczatku kazdych zajec |
| S-2 | Ocena formująca: Ocena rozwiazan postawionych problemow |
| S-3 | Ocena formująca: Zaliczenie koncowe w formie ustnej i pisemnej |
Zamierzone efekty kształcenia - wiedza
| Zamierzone efekty kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| BI_1A_BIB-S-D25_W01 W wyniku przeprowadzonych zajęć student będzie w stanie scharakteryzować podstawowe elementy cyfrowych układów sterowania i standardy sygnałów wykorzystywanych w praktyce przemysłowej, metodykę projektowania cyfrowych algorytmów sterowania, języki programowania przemysłowych urządzeń sterujących. | BI_1A_W10 | P1A_W04, P1A_W07, T1A_W02, T1A_W03, T1A_W04, T1A_W05, T1A_W07 | InzA_W01, InzA_W02 | C-2, C-3 | T-W-2, T-W-5, T-W-3, T-W-1, T-W-6, T-W-7, T-W-4 | M-1 | S-3 |
Zamierzone efekty kształcenia - umiejętności
| Zamierzone efekty kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| BI_1A_BIB-S-D25_U01 W wyniku przeprowadzonych zajęć student powinien umieć: dobierać elementy cyfrowych układów sterowania (urządzenie sterujące, urządzenia wykonawczo-nastawcze, urządzenia pomiarowe), formułować algorytm sterowania w postaci flowcharts, zaimplementować algorytm w wybranym języku programowania zgodnym z norma IEC 61131-3 (LD, IL,ST, FBD), sporządzić dokumentację wykonawczą. | BI_1A_U09 | P1A_U01, P1A_U03, P1A_U04, T1A_U02, T1A_U05, T1A_U07, T1A_U09, T1A_U15 | InzA_U01, InzA_U07, InzA_U08 | C-1, C-4, C-5, C-6 | T-L-4, T-L-1, T-L-3, T-L-2, T-L-5 | M-2, M-3 | S-1, S-2, S-3 |
Zamierzone efekty kształcenia - inne kompetencje społeczne i personalne
| Zamierzone efekty kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów kształcenia prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| BI_1A_BIB-S-D25_K01 W wyniku przeprowadzonych zajęć student powinien umieć: dobierać elementy cyfrowych układów sterowania (urządzenie sterujące, urządzenia wykonawczo-nastawcze, urządzenia pomiarowe), formułować algorytm sterowania w postaci flowcharts, zaimplementować algorytm w wybranym języku programowania zgodnym z norma IEC 61131-3 (LD, IL,ST, FBD), sporządzić dokumentację wykonawczą. | BI_1A_K04, BI_1A_K03 | P1A_K01, P1A_K02, P1A_K03, P1A_K05, P1A_K06, P1A_K07, P1A_K08, T1A_K01, T1A_K02, T1A_K03, T1A_K04, T1A_K06, T1A_K07 | InzA_K01, InzA_K02 | C-1, C-4, C-5, C-6 | T-L-1, T-L-3, T-L-4, T-L-5, T-L-2 | M-2, M-3 | S-1, S-2, S-3 |
Kryterium oceny - wiedza
| Efekt kształcenia | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| BI_1A_BIB-S-D25_W01 W wyniku przeprowadzonych zajęć student będzie w stanie scharakteryzować podstawowe elementy cyfrowych układów sterowania i standardy sygnałów wykorzystywanych w praktyce przemysłowej, metodykę projektowania cyfrowych algorytmów sterowania, języki programowania przemysłowych urządzeń sterujących. | 2,0 | Student nie potrafi scharakteryzować w elementarny sposób podstawowe elementy cyfrowych układów sterowania i standardy sygnałów wykorzystywanych w praktyce przemysłowej, metodykę projektowania cyfrowych algorytmów sterowania, języki programowania przemysłowych urządzeń sterujących. |
| 3,0 | Student potrafi scharakteryzować na elementarnym poziomie podstawowe elementy cyfrowych układów sterowania i standardy sygnałów wykorzystywanych w praktyce przemysłowej, metodykę projektowania cyfrowych algorytmów sterowania, języki programowania przemysłowych urządzeń sterujących. | |
| 3,5 | Student potrafi scharakteryzować i analizować podstawowe elementy cyfrowych układów sterowania i standardy sygnałów wykorzystywanych w praktyce przemysłowej, metodykę projektowania cyfrowych algorytmów sterowania, języki programowania przemysłowych urządzeń sterujących. | |
| 4,0 | Student potrafi scharakteryzować wnikliwie podstawowe elementy cyfrowych układów sterowania i standardy sygnałów wykorzystywanych w praktyce przemysłowej, metodykę projektowania cyfrowych algorytmów sterowania, języki programowania przemysłowych urządzeń sterujących. Student potrafi przedstawić przykłady praktyczne bez wnikliwej analizy. | |
| 4,5 | Student potrafi scharakteryzować wnikliwie podstawowe elementy cyfrowych układów sterowania i standardy sygnałów wykorzystywanych w praktyce przemysłowej, metodykę projektowania cyfrowych algorytmów sterowania, języki programowania przemysłowych urządzeń sterujących. Student potrafi przedstawić przykłady praktyczne z wnikliwą analizą. | |
| 5,0 | Student potrafi scharakteryzować wnikliwie podstawowe elementy cyfrowych układów sterowania i standardy sygnałów wykorzystywanych w praktyce przemysłowej, metodykę projektowania cyfrowych algorytmów sterowania, języki programowania przemysłowych urządzeń sterujących. Student potrafi przedstawić przykłady praktyczne z wnikliwą analizą i sposobami rozwiązywania problemów rzeczywistych. |
Kryterium oceny - umiejętności
| Efekt kształcenia | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| BI_1A_BIB-S-D25_U01 W wyniku przeprowadzonych zajęć student powinien umieć: dobierać elementy cyfrowych układów sterowania (urządzenie sterujące, urządzenia wykonawczo-nastawcze, urządzenia pomiarowe), formułować algorytm sterowania w postaci flowcharts, zaimplementować algorytm w wybranym języku programowania zgodnym z norma IEC 61131-3 (LD, IL,ST, FBD), sporządzić dokumentację wykonawczą. | 2,0 | Student nie potrafi : zestawić podanych elementów cyfrowych układów sterowania (urządzenie sterujące, urządzenia wykonawczo-nastawcze, urządzenia pomiarowe), zidentyfikować dynamiki obiektu sterowania na podstawie danych wejście/wyjście wskazaną metodą, zaprojektować i zaimplementować cyfrowego algorytmu sterowania, określić optymalnego czasu próbkowania, zoptymalizować układu sterującego w oparciu o wskazane kryterium jakości, przeprowadzić teoretycznej analizy stabilności układu sterowania, skonfigurować wskazanej platformy wykonawczej dla algorymów cyfrowych (PC + karta DAQ, PLC, PAC itp), urządzenie wykonawczo-nastawcze, urządzenie pomiarowe, sporządzić dokumentacji wykonawczej. |
| 3,0 | Student potrafi zestawić podane elementy cyfrowych układów sterowania (urządzenie sterujące, urządzenia wykonawczo-nastawcze, urządzenia pomiarowe), zidentyfikować dynamikę obiektu sterowania na podstawie danych wejście/wyjście wskazaną metodą, zaprojektować i zaimplementować wskazany cyfrowy algorytm sterowania, określić optymalny czas próbkowania, zoptymalizować układ sterujący w oparciu o wskazane kryterium jakości, przeprowadzić teoretyczną analizę stabilności układu sterowania, skonfigurować wskazaną platformę wykonawczą dla algorymów cyfrowych (PC + karta DAQ, PLC, PAC itp), urządzenie wykonawczo-nastawcze, urządzenie pomiarowe, sporządzić dokumentację wykonawczą. | |
| 3,5 | Student potrafi dobrać elementy cyfrowych układów sterowania (urządzenie sterujące, urządzenia wykonawczo-nastawcze, urządzenia pomiarowe), zidentyfikować dynamikę obiektu sterowania na podstawie danych wejście/wyjście wskazaną metodą, zaprojektować i zaimplementować wskazany cyfrowy algorytm sterowania, określić optymalny czas próbkowania, zoptymalizować układ sterujący w oparciu o wskazane kryterium jakości, przeprowadzić teoretyczną analizę stabilności układu sterowania, skonfigurować wskazaną platformę wykonawczą dla algorymów cyfrowych (PC + karta DAQ, PLC, PAC itp), urządzenie wykonawczo-nastawcze, urządzenie pomiarowe, sporządzić dokumentację wykonawczą. | |
| 4,0 | Student potrafi dobrać elementy cyfrowych układów sterowania (urządzenie sterujące, urządzenia wykonawczo-nastawcze, urządzenia pomiarowe), zidentyfikować dynamikę obiektu sterowania na podstawie danych wejście/wyjście wybraną przez siebie metodą, zaprojektować i zaimplementować wskazany cyfrowy algorytm sterowania, określić optymalny czas próbkowania, zoptymalizować układ sterujący w oparciu o wskazane kryterium jakości, przeprowadzić teoretyczną analizę stabilności układu sterowania, skonfigurować wskazaną platformę wykonawczą dla algorymów cyfrowych (PC + karta DAQ, PLC, PAC itp), urządzenie wykonawczo-nastawcze, urządzenie pomiarowe, sporządzić dokumentację wykonawczą. | |
| 4,5 | Student potrafi dobrać elementy cyfrowych układów sterowania (urządzenie sterujące, urządzenia wykonawczo-nastawcze, urządzenia pomiarowe), zidentyfikować dynamikę obiektu sterowania na podstawie danych wejście/wyjście wybraną przez siebie metodą, zaprojektować i zaimplementować wskazany cyfrowy algorytm sterowania, określić optymalny czas próbkowania, zoptymalizować układ sterujący w oparciu o wybrane przez siebie kryterium jakości, przeprowadzić teoretyczną analizę stabilności układu sterowania, skonfigurować wskazaną platformę wykonawczą dla algorymów cyfrowych (PC + karta DAQ, PLC, PAC itp), urządzenie wykonawczo-nastawcze, urządzenie pomiarowe, sporządzić dokumentację wykonawczą. | |
| 5,0 | Student potrafi dobrać elementy cyfrowych układów sterowania (urządzenie sterujące, urządzenia wykonawczo-nastawcze, urządzenia pomiarowe), zidentyfikować dynamikę obiektu sterowania na podstawie danych wejście/wyjście wybraną przez siebie metodą, zaprojektować i zaimplementować wybrany przez siebie cyfrowy algorytm sterowania, określić optymalny czas próbkowania, zoptymalizować układ sterujący w oparciu o wybrane przez siebie kryterium jakości, przeprowadzić teoretyczną analizę stabilności układu sterowania, skonfigurować wskazaną platformę wykonawczą dla algorymów cyfrowych (PC + karta DAQ, PLC, PAC itp), urządzenie wykonawczo-nastawcze, urządzenie pomiarowe, sporządzić dokumentację wykonawczą. |
Kryterium oceny - inne kompetencje społeczne i personalne
| Efekt kształcenia | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| BI_1A_BIB-S-D25_K01 W wyniku przeprowadzonych zajęć student powinien umieć: dobierać elementy cyfrowych układów sterowania (urządzenie sterujące, urządzenia wykonawczo-nastawcze, urządzenia pomiarowe), formułować algorytm sterowania w postaci flowcharts, zaimplementować algorytm w wybranym języku programowania zgodnym z norma IEC 61131-3 (LD, IL,ST, FBD), sporządzić dokumentację wykonawczą. | 2,0 | Student nie potrafi realizować powierzonych mu zadań w czasie zespołowej syntezy układu regulacji. |
| 3,0 | Student potrafi realizować powierzone mu zadanie w czasie zespołowej syntezy układu regulacji. | |
| 3,5 | Student aktywnie angażuje się w realizację powierzonych mu zadań w czasie zespołowej syntezy układu regulacji. | |
| 4,0 | Student aktywnie angażuje się w realizację powierzonych mu zadań w czasie zespołowej syntezy układu regulacji i realizuje je w szerszym zakresie. | |
| 4,5 | Student aktywnie angażuje się w realizację powierzonych mu zadań w czasie zespołowej syntezy układu regulacji i realizuje je w szerszym zakresie, wykazując się przy tym kreatywnością. | |
| 5,0 | Student aktywnie angażuje się w realizację powierzonych mu zadań w czasie zespołowej syntezy układu regulacji i realizuje je w szerszym zakresie, wykazując się przy tym kreatywnością. Umie organizować i koordynować pracę grupy. |
Literatura podstawowa
- Jegierski T., Wyrwał J.,Kasprzak J., Hajda J., Programowanie sterowników PLC, Wydawnictwo pracowni komputerowej Jacka Skalmierskiego, Gliwice, 1998
- Bryan L.A., Bryan E.A., Programmable Controllers Theory and implementation., Industrial Text Company, Marietta, 1997
- Broel-Plater B., Sterowniki programowalne właściwości i zasady stosowania, Wydział Elektryczny Politechniki Szczecińskiej, Szczecin, 2000
- Kwaśniewski J., Programowalne sterowniki przemysłowe w systemach sterowania, -, Kraków, 1999
Literatura dodatkowa
- Astrom K., Hagglund T., PID controllers : Theory, design and tuning, Instrument Society of America, NY, 1995