Diagnostyka i Zaawansowane Funkcje Sterowników PLC

(pieczęć wydziału)
KARTA PRZEDMIOTU
1. Nazwa przedmiotu: DIAGNOSTYKA I ZAAWANSOWANE
2. Kod przedmiotu:
FUNKCJE STEROWNIKÓW PLC
3. Karta przedmiotu ważna od roku akademickiego: 2012/2013
4. Forma kształcenia: studia drugiego stopnia
5. Forma studiów: studia stacjonarne
6. Kierunek studiów: AUTOMATYKA I ROBOTYKA; WYDZIAŁ AEII
7. Profil studiów: ogólnoakademicki
8. Specjalność: Przetwarzanie informacji i sterowanie w biotechnologii
9. Semestr: 2
10. Jednostka prowadząca przedmiot: Instytut Automatyki, RAu1
11. Prowadzący przedmiot: dr inż. P. Łaszczyk
12. Przynależność do grupy przedmiotów: przedmioty specjalnościowe
13. Status przedmiotu: wybieralny
14. Język prowadzenia zajęć: polski, angielski (dotyczy 15h wykładu)
15. Przedmioty wprowadzające oraz wymagania wstępne: Zakłada się, że przed rozpoczęciem nauki
niniejszego przedmiotu student posiada przygotowanie w zakresie wcześniejszego wykładu: Sterowniki i sieci
przemysłowe, Miernictwa przemysłowego, Podstaw automatyki i Urządzeń automatyki.
16. Cel przedmiotu: Celem przedmiotu jest poszerzenie wiedzy dotyczącej programowania i obsługi
sterowników przemysłowych (PLC firmy Siemens i Allen-Bradley). Szczególny nacisk położony jest na aspekty
praktycznej realizacji zadań sterowania w tym zagadnienia obsługi przerwań sprzętowych (błędu, cyklicznych) jak
i wykorzystaniem i operowaniem złożonymi strukturami danych w sterowniku.
17. Efekty kształcenia:
Nr
W1
Opis efektu kształcenia
Metoda
sprawdzenia
efektu
kształcenia
Forma
Odniesienie
prowadzenia do efektów
zajęć
dla kierunku
studiów
SP, CL
WT, WM
W2
Zna struktury programistyczne oraz ich elementy
funkcjonalne
Zna zasady optymalizacji kodu programu.
SP, CL
WT, WM
W3
Ma wiedzę z zakresu diagnostyki sterowników
SP, CL
WT, WM
U1
Potrafi określić właściwą strukturę programu i język w
zależności od typu zadania.
Potrafi zdiagnozować przyczynę błędu sterownika i
uruchomić go ponownie.
Potrafi samodzielnie podejmować decyzje dotyczące
optymalnej struktury programu.
SP, CL,
L
SP, CL
L
CL, OS
L
Potrafi zaprezentować i obronić zaproponowane
rozwiązanie programistyczne.
OS
L
U2
K1
K2
K_W3/3;
W7/2; W9/1
K_W3/2
K_W18/2;
W22/1
K_U1/3;
U18/1
K_U1/3
K_K1/1;
K2/1; K4/2;
K6/1
K_K1/1;
K5/1; K6/1
K7/1
18. Formy zajęć dydaktycznych i ich wymiar (liczba godzin)
W. : 30 Ćw. :0
L.: 30
19. Treści kształcenia:
Wykład
Przedmiot ten jest rozwinięciem i kontynuacją przedmiotu ogólnego „Sterowniki i sieci przemysłowe”. Zakłada się
zatem podstawową umiejętność obsługi sterowników i dedykowanych dla nich pakietów oprogramowania.
W ramach tego przedmiotu studenci mają poznać zaawansowane opcje tych pakietów (Step7, RSLogix5000), oraz
bardziej złożone konstrukcje programowe związane z obsługą błędów i innych przerwań sprzętowych. Duży nacisk
jest położony na zrozumienie zasady cykliczności wykonywania większości programów w sterowniku
i konsekwencji tego faktu. Ważnym aspektem jest również przedstawienie zasad właściwej strukturalizacji
programu sterowania, co w istotny sposób wpływa na optymalizację ilości kodu. Właściwa strukturalizacja
programu nie będzie jednak możliwa bez znajomości dostępnych możliwości w poszczególnych pakietach
oprogramowania. W związku z tym szczegółowo są omawiane dostępne elementy struktury programu. Omawiane
są zagadnienia łączenia, kolejności wykonywania i efektywnej wymiany danych. Jako jeden z aspektów efektywnej
wymiany danych należy rozumieć zbiarane zmiennych procesowych w bloki lub struktury danych. Przedmiot
obejmuje również zapoznanie się z zagadnieniem diagnostyki pracy sterownika oraz w trakcie zajęć laboratoryjnych
optymalizacją kodu programu ze szczególnym położeniem nacisku na tworzenie programów w języku tekstowym
STL. W zakresie materiału znajduje się również omówienie wewnętrznych rejestrów procesora w sterowniku
i technik wykorzystującymi adresowanie pośrednie w celu operowania tablicami danych, w tym również tablicami
wielowymiarowymi. Omówione są również wybrane funkcje biblioteczne stworzone przez producentów ze
szczególnym naciskiem na bloki służące do regulacji (bloki PID). Treść programowe zostały zawarte w następującej
tematyce wykładów:
1. Ogólne informacje dotyczące sterowników programowalnych PLC –zasada działania i programowania
sterownika, przegląd aktualnej oferty czołowych producentów
2. Programowanie i diagnostyka sterowników Simatic S7-300/400 – pakiet Step 7.
3. Programowanie i diagnostyka sterowników Allen-Bradley – pakiet RSLogix5000.
4. Wybrane rozkazy języków tekstowych IL, STL (instrukcje skoków warunkowych, operacje przesuwu i rotacji,
arytmetyka zmiennoprzecinkowa)
5. Typy danych (elementarne, pochodne i złożone), deklaracje zmiennych, operacje macierzowe. Organizacja
oprogramowania w zależności od przeznaczenia- funkcje, bloki funkcjonalne, programy, biblioteki standartowe.
6. Wykorzystanie adresowania pośredniego do operowania złożonymi strukturami danych w sterowniku
(wskaźniki, rejestry adresowe, operacje na rejestrach adresowych).
7. Funkcje systemowe w sterownikach Siemens i Allen-Bradley, możliwości obsługi błędów oraz przerwania
cykiczne.
8. Słowo statusu procesora PLC i jego wykorzystanie w zadaniach sterowania.
9. Zasady projektowania systemu sterowania opartego na sterownikach PLC; Moduły wejść/wyjść kalibracja
kanałów analogowych
10. Układy regulacji PID w sterownikach PLC – przykłady konfiguracji.
11. Układy regulacji PID w sterownikach PLC – przykłady realizacji.
12. Współpraca z systemami SCADA. Programowanie paneli operatorskich.
13. Zaawansowane algorytmy sterowania
14. Trendy w rozwoju układów sterowania
Zajęcia laboratoryjne
Program zajęć laboratoryjnych jest ściśle związany z programem wykładów. Rozwiązywane są przykłady ilustrujące
ogólne zasady programowania, optymalizacji i diagnostyki
1. Programowanie i optymalizacja kodu w języku drabinkowym dla sterowników Allen-Bradley. Obsługa
sygnałów binarnych, analiza różnych możliwości rozwiązania tego samego problemu.
2. Programowanie w języku FBD (Function Block Diagram) dla sterowników Allen-Bradley. Realizacja
programu sterowania obsługującego w większości sygnały ciągłe. Wykorzystanie możliwości
symulacyjnych dostępnych w tym języku.
3. Diagnostyka w sterownikach Allen-Bradley. Praca z programem przygotowanym przez prowadzącego
mająca na celu zdiagnozowanie i usunięcie błędów powodujących zatrzymanie sterownika. Zwrócenie
uwagi na złożoność problemu zachowania wszystkich niezbędnych funkcji systemu przy wnoszeniu
poprawek.
4. Programowanie algorytmu PID w sterownikach Allen-Bradley. Zastosowanie algorytmu PID w programie
sterowania i przetestowanie jego działania z uwzględnieniem specyfiki jednostek poszczególnych
parametrów algorytmu.
5. Programowanie sterowników Simatic S7 cz I. Zaawansowane opcje konfiguracji sprzętowej różnych
modułów CPU, archiwizacja i przenoszenie projektów.
6. Programowanie sterowników Simatic S7 cz II. Programowanie strukturalne i tworzenie bloków
programowych (FC, FB, DB).
7. Programowanie sterowników Simatic S7 cz III. Wykorzystanie wskaźników adresowych w sterowniku dla
adresowania pośredniego. Tworzenie kolejek i stosów danych.
8. Diagnostyka w sterowników Simatic S7. Diagnostyka błędów sterownika – bufor diagnostyczny, podgląd
stosów lokalnych. Śledzenie wykonywania programu przy pomocy pracy krokowej.
9. Programowanie PID w sterownikach Simatic S7. Konfiguracja i uruchomienie pętli regulacji z
wykorzystaniem bloków bibliotecznych FB41 oraz FB42 regulatorów PID z symulowanymi obiektami
dynamicznymi.
20. Egzamin: nie
21. Literatura podstawowa:
1.
2.
3.
4.
5.
Trybus L. Regulatory wielofunkcyjne WNT, Warszawa 1992
Jerzy Kuźnik, Regulatory i układy regulacji, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice, 2002
Instrukcje i materiały szkoleniowe poszczególnych producentów (w wersji elektronicznej).
Kasprzyk J.: Programowanie sterowników przemysłowych. WNT, Warszawa, 2005.
Legierski T., Kasprzyk J., Wyrwał J., Hajda J.: Programowanie Sterowników PLC. Wyd. Prac. Komp. J.
Skalmierskiego, Gliwice, 1998.
22. Literatura uzupełniająca:
1. Kwaśniewski J.: Programowalne sterowniki przemysłowe w systemach sterowania. Kraków, 1999.
2. Król A., Moczko-Król J.: S5/S7 Windows. Programowanie i symulacja sterowników PLC firmy Siemens. Wyd.
Nakom, Poznań, 2000
3. John K.H., Tiegelkamp M.: IEC 61131-3: Programming Industrial Automation Systems. Springer-Verlag, Berlin
Heidelberg, 2001.
4. Grzywak A. (red.): Rozproszone systemy komputerowe. PRO-net, Gliwice, 1994.
23. Nakład pracy studenta potrzebny do osiągnięcia efektów kształcenia
Lp.
Forma zajęć
1
Wykład
2
Ćwiczenia
3
Laboratorium
4
Projekt
0/0
5
Seminarium
0/0
6
Inne
0/0
Suma godzin
Liczba godzin
kontaktowych / pracy studenta
30/0
0/0
30/30
60/30
24. Suma wszystkich godzin: 90
25. Liczba punktów ECTS: 3
26. Liczba punktów ECTS uzyskanych na zajęciach z bezpośrednim udziałem nauczyciela akademickiego: 2
27. Liczba punktów ECTS uzyskanych na zajęciach o charakterze praktycznym (laboratoria, projekty): 2
26. Uwagi:
Zatwierdzono:
…………………………….
…………………………………………………
(data i podpis prowadzącego)
(data i podpis dyrektora instytutu/kierownika katedry/
Dyrektora Kolegium Języków Obcych/kierownika lub
dyrektora jednostki międzywydziałowej)