5212Z9

Nazwa przedmiotu
Komputery i sterowniki przemysłowe
Kierunek studiów
Elektronika i Telekomunikacja
Jednostka prowadząca
Katedra Mikroelektroniki i Technik Informatycznych (K-25)
Kierownik i realizatorzy
mgr inŜ. Zbigniew Kulesza, mgr inŜ. Maciej Piotrowicz
Nazwa angielska
Poziom studiów
Kod
Industrial computers and controllers
5212
Liczba punktów
Magisterski
Formy zajęć
i liczba godzin
Semestr
w
ć
l
p
s
zimowy
1e
-
2
-
-
Liczba
punktów
Oczekiwane efekty
kształcenia
Student nabywa wiedzę z zakresu: elektroniczne systemy sterowania i nadzoru procesów
przemysłowych na przykładzie komputerów i sterowników przemysłowych PLC:
budowa, sposób działania, zasady opisu i projektowania, wprowadzenie do sieci
przemysłowych.
Wymagania wstępne
Systemy mikroprocesorowe (3230/1/2)
Układy elektroniczne (3020/1/2)
Układy logiczne (3205)
Program przedmiotu
WYKŁAD
I.
Problematyka elektronicznego sterowania i nadzoru układów oraz procesów w
warunkach przemysłowych
1. Klasyfikacja układów sterowania
2. Praktyczne realizacje elektronicznych układów sterowania: sterowniki PLC,
komputery przemysłowe
3. Regulatory, teoria, sprzęŜenie zwrotne, dobór optymalnych nastaw regulatora
PID
II. Budowa i działanie sterowników przemysłowych na przykładzie układów SIMATIC
1. Jednostka centralna
2. Moduły cyfrowych, analogowych wejść / wyjść, moduły specjalne, układy
licznikowe
3. Systemy komunikacyjne
4. Mapa pamięci, rejestry specjalne sterowników
5. Zasilanie sterowników
6. Zasady uŜytkowania sterowników, montaŜ, połączenia zewnętrzne
III. Programowanie sterowników PLC
1. Języki programowania sterowników - LD, IL, SFC, FBD, ST
2. Typy danych, deklaracje zmiennych, funkcje sterujące, arytmetyczne i specjalne
3. Podprogramy i przerwania
4. Środowisko projektowe na przykładzie oprogramowania do sterowników
SIMATIC
IV. Podstawowe elementy języka LD Ladder Diagram - schematu drabinkowego
1. Tworzenie obwodów w oparciu o LD, struktura programu, wykorzystanie
funkcji
2. Przykład projektowy
V. Podstawowe elementy języka IL Instruction List - listy instrukcji
1. Tworzenie obwodów w oparciu o IL, struktura programu, wykorzystanie funkcji
2. Przykład projektowy
VI. Zaawansowane metody programowania sterowników przemysłowych - język C
VII. Sieci przemysłowe jako narzędzie komunikacji - wymiany danych
1. Sieci przemysłowe - pojęcia podstawowe, sieci czasu rzeczywistego, sterowanie
rozproszone
2. Standardowe łącza szeregowe, PPI, MPI
3. Sieci lokalne - sieć Profibus, AS-I, CAN, Seriplex
4. Wymiana danych w sieci Ethernet
LABORATORIUM
I.
Programowanie sterowników przemysłowych PLC
1. Wprowadzenie do środowiska programowego i elementarna nauka jego obsługi,
odpluskiwanie programu
2. Podprogramy i przerwania
3. Obsługa podstawowych funkcji przekaźnikowych
4. Wykorzystanie funkcji arytmetycznych, relacji, konwersji, obsługa RTC
5. Operacje na czasomierzach i licznikach, szybkie wejścia licznikowe
6. Wykorzystanie wejść i wyjść analogowych
7. Realizacja układu sterowania z uŜyciem regulatora PID
II. Praktyczna realizacja systemu wymiany danych – prosta sieć komunikacyjna
III. Projekt układu sterowania z wykorzystaniem makiet
1. Sterowanie ruchem na skrzyŜowaniu
2. Sterowanie automatycznym przejazdem kolejowym
3. Sterowanie układem pozycjonowania (silniki krokowe)
4. Sterowanie procesem chemicznym w zbiorniku z cieczą
Forma zaliczenia zajęć
Zaliczenie wykładu (60%) – zaliczenie pisemne składające się z 4 pytań teoretycznych i
2 problemów do samodzielnego rozwiązania
Zaliczenie laboratorium (40%) – ocena końcowa jest wystawiana na podstawie
wyników pracy, sprawozdania oraz kolokwium przeprowadzanego na koniec semestru
Literatura podstawowa
Literatura uzupełniająca
Legierski T., Wyrwał J.: Programowanie sterowników PLC. WPK J. Skalmierskiego,
Gliwice 1998
Król A., Moczko-Król J.: S5/S7 Windows Programowanie i symulacja sterowników
firmy Siemens. Wydawnictwo Nakom, Poznań 2000
Course name
Code 5212
Industrial computers and controllers
Language of instruction
Polish
Program
Electronics and Telecommunication
Unit running the
programme
Department of Microelectronics and Computer Science (K-25)
Course coordinator and
academic teachers
mgr inŜ. Zbigniew Kulesza, mgr inŜ. Maciej Piotrowicz
Type of studies
Form of classes and
number of hours
Credit points
Master of Science
Semester
Lec.
Tut.
Lab.
Proj.
Sem.
winter
1e
-
2
-
-
Credit
points
Learning outcomes
Student acquires knowledge about: industrial computers and PLC controllers as an
example of industrial electronic control and supervision systems: construction, operating
principles, rules of programming and design, introduction to industrial networks
Prerequisites
Systemy mikroprocesorowe (3230/1/2)
Układy elektroniczne (3020/1/2)
Układy logiczne (3205)
Course description
LECTURE
I.
Problems of electronic control and supervision of circuits and processes in industrial
conditions
1. Classification of control devices
2. Practical application of electronic control devices: PLC controllers, industrial
computers
3. Regulators - theory, feedback, selection of optimal presets (parameters) of PID
regulator
II. SIMATIC devices as an example of construction and operation of industrial
controllers
1. Central unit
2. Digital, analog inputs and outputs modules, special modules, counters
3. Communication systems
4. Memory map, special data registers
5. Power supply for PLC
6. Principles of PLC usage, assembly, external connections
III. PLC programming
1. PLC programming languages - LD, IL, SFC, FBD, ST
2. Data types, variable declaration, control, arithmetic and special function
3. Subprograms and interrupts
4. Software for SIMATIC controllers as an example of project environment
IV. Basic elements of Ladder Diagram (LD) language
1. Designing basic circuits with Ladder Diagram, structure of program, use of
functions
2. Example of project
V. Basic elements of Instruction List (IL) language
1. Designing circuits with Instruction List, use of functions
2. Example of project
VI. Advanced methods of industrial controllers programming - C language
VII. Industrial networks as communication tool - data exchange
1. Industrial networks - basic topics, real time networks, distributed control
2. Standard serial interfaces, PPI, MPI
3. Local networks - Profibus, AS-I, CAN, Seriplex
4. Data exchange in Ethernet network
LABORATORY
I.
PLC programming
1. Introduction to programming environment, basic elements of use, program
debugging
2. Subroutines and interrupts
3. Basic relay functions
4. Arithmetic functions, relations, conversion, RTC service
5. Timers and counters, fast counter inputs
6. Analog inputs and outputs
7. Construction of control system using PID regulator
II. Building data exchange system – simple communication network
III. Design of systems controlling models
1. Traffic lights controller
2. Automatic railway crossing controller
3. Positioning system controller (with stepper motors)
4. Chemical processes controller (liquid container)
Form of assessment
Lecture assessment (60%) – written examination with 4 theoretical questions and 2
problem questions
Laboratory assessment (40%) – based on report, work progress and written assessment
at the end of semester
Basic reference materials Legierski T., Wyrwał J.: Programowanie sterowników PLC. WPK J. Skalmierskiego,
Gliwice 1998
Other reference
materials
Król A., Moczko-Król J.: S5/S7 Windows Programowanie i symulacja sterowników
firmy Siemens. Wydawnictwo Nakom, Poznań 2000