Sterowniki PLC w układach mechatronicznych

Nazwa przedmiotu:
STEROWNIKI PLC W UKŁADACH MECHATRONICZNYCH
PLC CONTROLLERS IN MECHATRONIC SYSTEMS
Kierunek:
Forma studiów:
stacjonarne
Poziom przedmiotu:
MECHATRONIKA
Rodzaj przedmiotu:
Kod przedmiotu:
S2_09
Rok: IV
Semestr: VII
obowiązkowy na specjalności:
SYSTEMY STEROWANIA
I stopnia
Rodzaj zajęć:
Liczba godzin/tydzień:
Liczba punktów:
wykład, laboratorium
1W, 2L
4 ECTS
PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE
I KARTA PRZEDMIOTU
CEL PRZEDMIOTU
C1.
C2.
Zapoznanie studentów z metodami i technikami sterowania aktorami sterowanymi
elektrycznie i elektronicznie.
Nabycie przez studentów praktycznych umiejętności w zakresie sterowania
z zastosowaniem sterowników PLC.
C3.
Zdobycie przez studentów wiedzy niezbędnej do budowania układów mechatronicznych
sterowanych cyfrowo.
C4.
Zapoznanie studentów z zagadnieniami wymiany informacji pomiędzy sterownikami PLC
WYMAGANIA WSTĘPNE W ZAKRESIE WIEDZY, UMIEJĘTNOŚCI I INNYCH KOMPETENCJI
1. Wiedza z zakresu podstaw elektrotechniki, elektroniki i napędu elektrycznego
2. Znajomość zasad bezpieczeństwa pracy przy użytkowaniu maszyn i urządzeń elektrycznych
i elektronicznych.
3. Podstawowe umiejętności programowania sterowników PLC.
4. Umiejętność korzystania z różnych źródeł informacji w tym z instrukcji
i dokumentacji technicznej
5. Umiejętność obsługi komputera osobistego.
6. Umiejętność budowy algorytmów postępowania prowadzących do rozwiązania prostych
zagadnień inżynierskich.
7. Umiejętności pracy samodzielnej i w grupie
8. Umiejętność obsługi multimetru elektrycznego i podstaw obsługi oscyloskopu.
1
EFEKTY KSZTAŁCENIA
EK 1- posiada wiedzę teoretyczną z zakresu metod i technik sterowania z wykorzystaniem
sterowników PLC jak również tendencje i kierunki rozwoju w zakresie sterowania z
zastosowaniem układów cyfrowych,
EK 2 - potrafi sterować zaworami rozdzielającymi układów pneumatycznych za pomocą
sterownika PLC
EK 3 - zna konstrukcje i zastosowanie czujników przeznaczonych do mierzenia prędkości
i położenia (enkodery inkrementalne) i potrafi ich używać do pomiaru położenia
kątowego i liniowego za pomocą sterowników PLC
EK 4 - zna konstrukcję i przeznaczenie przetwornic częstotliwości i potrafi je konfigurować za
pomocą komputera osobistego i panelu operatorskiego i potrafi sterować prędkością
obrotową silnika elektrycznego z zastosowaniem przetwornicy częstotliwości
podłączonej do sterownika PLC
EK 5 - zna budowę i sposoby sterowania prędkością obrotową silników szczotkowych prądu
stałego i potrafi generować sygnały sterujące za pomocą sterownika PLC w celu
sterowania prędkością obrotową silnika prądu stałego
EK 6 - zna konstrukcję silnika krokowego i potrafi sterować nim z zastosowaniem sterownika
PLC
EK 7 - potrafi przygotować sprawozdanie z przebiegu realizacji ćwiczeń.
TREŚCI PROGRAMOWE
Forma zajęć – WYKŁADY
Liczba
godzin
W 1 – Przegląd aktorów i sensorów stosowanych w urządzeniach
mechatronicznych, rola sprzężenia zwrotnego w układach sterowania.
1
W 2 – Silniki prądu przemiennego, ich zastosowanie w napędach maszyn
i urządzeń.
1
W 3 – Przetwornice częstotliwości – zasada działania, schemat blokowy, zakres
stosowania
i
aspekty
bezpieczeństwa
podczas
korzystania
z przetwornic.
1
W 4 – Parametry konfiguracyjne przetwornicy, ich ustawianie i wpływ na działanie
napędu sterowanego za pomocą przetwornicy.
1
W 5 – Konfigurowanie przetwornicy za pomocą oprogramowania na komputer
osobisty, nadzorowanie chwilowych parametrów pracy przetwornicy.
1
W 6 – Sterowanie pracą przetwornicy za pomocą sterownika PLC w otwartej pętli
sterowania. Zastosowanie enkoderów inkrementalnych do budowy układu
sterowania pracującego w zamkniętej pętli sprzężenia zwrotnego.
1
W 7 – Aspekty sprzętowe podłączania czujników i aktorów do sterownika PLC –
wyjścia tranzystorowe i przekaźnikowe, wejścia typu sink i source.
1
W 8 – Szybkie liczniki sprzętowe sterownika PLC jako interfejs sygnałów
1
z enkodera inkrementalnego – konfiguracja i obsługa liczników.
W 9 – Rodzaje silników prądu stałego i sposoby sterowania ich prędkością
obrotową.
1
W 10 – Sterowanie prędkością obrotową silnika prądu stałego poprzez generowanie
impulsów o zmiennym stopniu wypełnienia (PWM).
1
W 11 – Liczniki i timery mikrokontrolera oraz mechanizm obsługi przerwań
i ich zastosowanie w sterowaniu prędkością obrotową silników
elektrycznych
1
W 12 – Generowanie
sygnałów
o
zmiennym
z zastosowaniem sterowników PLC.
wypełnienia
1
W 13 – Sterowanie silnikiem krokowym, charakterystyka prędkościowa silnika
krokowego, sterowniki sprzętowe silników krokowych,
1
W 14 – Generowanie
sygnałów
sterowania
pracą
za pomocą sterownika PLC i mikrokontrolera.
1
stopniu
silnika
krokowego
W 15 – Sterowniki PLC w układach pneumatycznych i hydraulicznych.
Forma zajęć – LABORATORIUM
1
Liczba
godzin
L 1 – Zapoznanie z budową stanowisk używanych podczas ćwiczeń. Omówienie
zasad bezpieczeństwa obowiązujących podczas korzystania ze stanowisk.
2
L 2 – Poznanie możliwości oprogramowania na komputer osobisty pozwalającego
programować sterowniki PLC i sterować nimi zdalnie.
2
L 3 – Połączenie przetwornicy częstotliwości z trójfazowym silnikiem
asynchroniczny, ustanowienie komunikacji z komputerem osobistym.
Nadzorowanie chwilowych parametrów pracy napędu przy pomocy
oprogramowania zainstalowanego na komputerze osobistym.
2
L 4 – Konfigurowanie parametrów w trybie prostym i rozbudowanym z panelu
operatorskiego przetwornicy i za pomocą oprogramowania zainstalowanego
na komputerze osobistym.
2
L 5 – Podłączenie enkodera inkrementalnego do sterownika PLC. Konfiguracja
programowa szybkich liczników sprzętowych sterownika. Odczyt położenia i
prędkości obrotowej za pomocą panelu HMI podłączonego do sterownika
PLC.
4
L 6 – Podłączenie sterownika PLC do przetwornicy częstotliwości. Sterowanie
Przetwornicą częstotliwości za pomocą sygnałów cyfrowych generowanych
przez sterownik.
2
L 7 – Oględziny stanowiska dydaktycznego z silnikiem krokowym. Podłączenie
sterownika silnika krokowego do sterownika PLC. stworzenie
oprogramowania sterującego ruchem suwaka przemieszczanego za pomocą
silnika krokowego.
4
L 8 – Zastosowanie wbudowanych funkcji sterownika PLC (funkcje PLS i PLSY) do
2
sterowania pracą silnika krokowego.
L 9 – Sterowanie silnikiem szczotkowym prądu stałego z zastosowaniem układu
mostka H. Generowanie za pomocą sterownika PLC sygnałów sterujących
o zmiennym stopniu wypełnienia (PWM).
4
L 10 – Sterowanie układem pneumatycznym na podstawie sygnałów z czujników
umieszczonych w stanowisku.
4
L 11 – Sterownik PLC obrabiarki CNC. Sterowanie napędami obrabiarki.
2
NARZĘDZIA DYDAKTYCZNE
1. wykład z wykorzystaniem prezentacji multimedialnych
2. mechatroniczne stanowiska dydaktyczne z napędami elektrycznymi i pneumatycznymi
3. stanowiska dydaktyczne ze sterownikami PLC
4. obrabiarka CNC ze sterownikiem PLC
5. oscyloskop cyfrowy i multimetr elektryczny
SPOSOBY OCENY ( F – FORMUJĄCA, P – PODSUMOWUJĄCA)
F1- ocena przygotowania do ćwiczeń laboratoryjnych
F2- ocena umiejętności stosowania zdobytej wiedzy podczas wykonywania ćwiczeń
F3- ocena sprawozdań z realizacji ćwiczeń objętych programem nauczania
F4- ocena aktywności podczas zajęć
P1- ocena umiejętności rozwiązywania postawionych problemów oraz sposobu prezentacji
uzyskanych wyników – zaliczenie na ocenę*
P2- ocena opanowania materiału nauczania będącego przedmiotem wykładu**
*) warunkiem uzyskania zaliczenia jest otrzymanie pozytywnych ocen ze wszystkich ćwiczeń laboratoryjnych,
**)warunkiem uzyskania zaliczenia z wykładów jest otrzymanie pozytywnych ocen z testów sprawdzających
wiedzę
OBCIĄŻENIE PRACĄ STUDENTA
Forma aktywności
Godziny kontaktowe z prowadzącym
Średnia liczba godzin na
zrealizowanie aktywności
15W 30L → 45h
Zapoznanie się ze wskazaną literaturą
10h
Przygotowanie do ćwiczeń laboratoryjnych
15h
Wykonanie sprawozdań z realizacji ćwiczeń laboratoryjnych
(czas poza zajęciami laboratoryjnymi)
15h
Konsultacje
5h
Przygotowanie do zadania sprawdzającego
10h
Suma
SUMARYCZNA LICZBA PUNKTÓW ECTS
DLA PRZEDMIOTU
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje na zajęciach
wymagających bezpośredniego udziału prowadzącego
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o
charakterze praktycznym, w tym zajęć laboratoryjnych i
projektowych
100h
4 ECTS
2 ECTS
2.4 ECTS
LITERATURA PODSTAWOWA I UZUPEŁNIAJĄCA
1. Flaga S.: Programowanie sterowników PLC w języku drabinkowym. Wydawnictwo BTC,
Legionowo, 2010.
2. Kwaśniewski J.:Sterowniki PLC w praktyce inżynierskiej. Wydawnictwo BTC, Legionowo, 2010.
3. Brock S., Muszyński R., Urbański K., Zawirski K.: Sterowniki programowalne. WPP, Poznań 2000
4. Legierski T., Kasprzak J.: Programowanie sterowników PLC. WPKJS, Gliwice 1998
5. Świder J.: Sterowanie i automatyzacja procesów technologicznych i układów mechatronicznych.
WPŚ, Gliwice 2006
6. Hadam P.: Projektowanie systemów mikroprocesorowych. BTC, Warszawa 2004
7. Zbysiński P., Pasierbiński J.: Układy programowalne. Pierwsze kroki. BTC, Warszawa 2004
8. Górecki P.: Układy cyfrowe. Pierwsze kroki. BTC, Warszawa 2004
9. Mitsubishi Electric Corporation: Fx3U programming manual for beginners. Tokyo, 2010.
10. Mitsubishi Electric Corporation: Fx3U advnced programming manual. Tokyo, 2010.
PROWADZĄCY PRZEDMIOT ( IMIĘ, NAZWISKO, ADRES E-MAIL)
1. dr inŜ. Michał Sobiepański [email protected]
2. dr inŜ. Andrzej Rygałło [email protected]
MATRYCA REALIZACJI I WERYFIKACJI EFEKTÓW KSZTAŁCENIA
Efekt
kształcenia
Odniesienie danego
efektu do efektów
zdefiniowanych dla Cele przedmiotu
całego programu
(PEK)
EK1
EK2
K_W64_S2_14
K_W64_S2_14
C1,C2,C3
C1,C2,C3
EK3
K_W64_S2_14
K_U64_S2_14
C1,C2,C3
EK4
EK5
K_W64_S2_14
K_U64_S2_14
K_W64_S2_14
K_U64_S2_14
Treści
programowe
Narzędzia
dydaktyczne
Sposób oceny
W1-2
W1-2
W1-5
W9-15
L1
W6-7
L2,5-8
W2-4
L3-4
W5
L3-4
W3
L1-11
1
1
P2
P2
1,2,3
F1, F2
1,2,3
F1, F2, F3
1,2,3
F1, F2, F3
1,2,3
F1, F2, F3
C1,C2,C3
C1,C2,C3
EK6
K_U64_S2_14
C1,C2,C3
EK7
K_W64_S2_14
K_U64_S2_14
C1,C2,C3
1,2,3
F1, F2, F3
II. FORMY OCENY - SZCZEGÓŁY
Efekty
kształcenia
Na ocenę 2
Na ocenę 3
Na ocenę 4
EK1, EK2, EK5, EK7
Student opanował wiedzę
teoretyczną z zakresu
budowy, przeznaczenia
i stosowania sterowników
PLC w układach
mechatronicznych.
Student nie opanował
wiedzy teoretycznej
z zakresu budowy,
przeznaczenia i stosowania
sterowników PLC
w układach
mechatronicznych.
Student częściowo
(w stopniu
podstawowym) opanował
wiedzę teoretyczną
z zakresu budowy,
przeznaczenia
i stosowania sterowników
PLC w układach
mechatronicznych
w zakresie omawianym
podczas zajęć.
Student częściowo
(w stopniu przeciętnym)
opanował wiedzę
teoretyczną z zakresu
budowy, przeznaczenia
i stosowania
sterowników PLC
w układach
mechatronicznych
w zakresie omawianym
podczas zajęć.
Na ocenę 5
Student całkowicie
opanował wiedzę
teoretyczną z zakresu
budowy, przeznaczenia
i stosowania sterowników
PLC w układach
mechatronicznych
w zakresie omawianym
podczas zajęć.
EK3, EK4, EK6
Student opanował wiedzę
teoretyczną z zakresu
budowy, przeznaczenia
i stosowania sterowników
PLC w układach
mechatronicznych i
potrafi ja zastosować w
praktyce.
Student nie opanował
wiedzy teoretycznej
z zakresu budowy,
przeznaczenia i stosowania
sterowników PLC
w układach
mechatronicznych
w stopniu pozwalającym
mu zastosować ją w
praktyce – nie potrafi
przeprowadzić ćwiczeń na
stanowiskach
laboratoryjnych i nie
przygotował sprawozdań
z tych ćwiczeń.
Student częściowo
(w stopniu
podstawowym) opanował
wiedzę teoretyczną
z zakresu budowy,
przeznaczenia
i stosowania sterowników
PLC w układach
mechatronicznych
w zakresie omawianym
podczas zajęć i potrafi ją
stosować w praktyce –
przeprowadził ćwiczenia
laboratoryjne
w podstawowym zakresie.
Student częściowo
(w stopniu przeciętnym)
opanował wiedzę
teoretyczną z zakresu
budowy, przeznaczenia
i stosowania
sterowników PLC
w układach
mechatronicznych
w zakresie omawianym
podczas zajęć i potrafi ją
stosować w praktyce –
przeprowadził
samodzielnie ćwiczenia
laboratoryjne i wykazał
się aktywnością podczas
ich realizacji, sporządził
sprawozdania z tych
ćwiczeń.
Student całkowicie
opanował wiedzę
teoretyczną z zakresu
budowy, przeznaczenia
i stosowania sterowników
PLC w układach
mechatronicznych
w zakresie omawianym
podczas zajęć i potrafi ją
stosować w praktyce –
przeprowadził samodzielnie
ćwiczenia laboratoryjne
i wykazał się aktywnością
podczas ich realizacji,
samodzielnie sporządził
bezbłędne sprawozdania
z tych ćwiczeń.
Dopuszcza się wystawienie oceny połówkowej o ile student spełniający wszystkie efekty kształcenia wymagane
do oceny pełnej spełnia niektóre efekty kształcenia w stopniu odpowiadającym ocenie wyższej.
III. INNE PRZYDATNE INFORMACJE O PRZEDMIOCIE
1. Informacje dla studentów kierunku Mechatronika dostępne są na stronie internetowej Wydziału:
www.wimii.pcz.pl
2. Informacja na temat konsultacji przekazywana jest studentom podczas pierwszych zajęć z danego
przedmiotu.