Nazwa przedmiotu: STEROWNIKI W UKŁADACH NAPĘDOWYCH I STEROWANIA CONTROLLERS IN CONTROL AND DRIVE SYSTEMS Kierunek: MECHATRONIKA Rodzaj przedmiotu: obowiązkowy na specjalności: PROJEKTOWANIE SYSTEMÓW MECHANICZNYCH Rodzaj zajęć: wykład, laboratorium Forma studiów: stacjonarne Poziom przedmiotu: I stopnia Liczba godzin/tydzień: W, L Kod przedmiotu: S_09 Rok: III Semestr: VI Liczba punktów: 3 ECTS I KARTA PRZEDMIOTU CEL PRZEDMIOTU PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE C. Zapoznanie studentów z metodami i technikam napędami elektrycznymi stosowanymi w urządzeniach mechatronicznych. C. Nabycie przez studentów praktycznych umiejętności w zakresie sterowania z zastosowaniem sterowników PLC i innych. C3. Zdobycie przez studentów wiedzy niezbędnej do budowania układów sterowania napędami. C. Zapoznanie studentów z możliwościami układów sterowania opartych o mikrokontrolery. WYMAGANIA WSTĘPNE W ZAKRESIE WIEDZY, UMIEJĘTNOŚCI I INNYCH KOMPETENCJI. Wiedza z zakresu podstaw elektrotechniki, elektroniki i napędu elektrycznego. Znajomość zasad bezpieczeństwa pracy przy użytkowaniu maszyn i urządzeń elektrycznych i elektronicznych. 3. Podstawowe umiejętności programowania sterowników PLC.. 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. 9. Podstawowe umiejętności programowania w języku C++. EFEKTY KSZTAŁCENIA EK - posiada wiedzę metod i technik sterowania z wykorzystaniem, w tym sterowników PLC. Zna tendencje i kierunki rozwoju w zakresie sterowania napędem elektrycznym i zastosowaniem w tej dziedzinie układów cyfrowych EK - potrafi programować sterowniki PLC w języku drabinkowym EK 3 - zna budowę mikrokontrolerów i zastosowanie ich urządzeń wewnętrznych do akwizycji i generowania sygnałów cyfrowych potrzebnych podczas sterowania elektrycznymi układami napędowymi. Potrafi w podstawowym zakresie programować mikrokontrolery w języku C++. EK - 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 i mikrokontrolerów EK 5 - zna konstrukcję i przeznaczenie przetwornic częstotliwości i potrafi je konfigurować za pomocą komputera osobistego i panelu operatorskiego. Potrafi sterować prędkością obrotową indukcyjnego silnika elektrycznego z zastosowaniem przetwornicy częstotliwości podłączonej do sterownika PLC EK 6 - zna budowę i sposoby sterowania prędkością obrotową silników szczotkowych prądu stałego. Potrafi generować sygnały sterujące za pomocą sterownika PLC i mikrokontrolera w celu sterowania prędkością obrotową silnika prądu stałego EK 7 - Potrafi sterować silnikiem krokowym z zastosowaniem sterownika cyfrowego i zna jego budowę EK 8 - potrafi przygotować sprawozdanie z przebiegu realizacji ćwiczeń. TREŚCI PROGRAMOWE Forma zajęć WYKŁADY W Przegląd napędów elektrycznych stosowanych w urządzeniach mechatronicznych, rola sprzężenia zwrotnego w układach sterowania. W Silniki prądu przemiennego, ich zastosowanie w napędach maszyn i urządzeń. W 3 Przetwornice częstotliwości zasada działania, schemat blokowy, zakres stosowania i aspekty bezpieczeństwa podczas korzystania z przetwornic. W Parametry konfiguracyjne przetwornicy, ich ustawianie i wpływ na działanie napędu sterowanego za pomocą przetwornicy. W 5 Konfigurowanie przetwornicy za pomocą oprogramowania na komputer osobisty, nadzorowanie chwilowych parametrów pracy przetwornicy. Liczba godzin
W 6 Sterowanie pracą przetwornicy za pomocą sterownika PLC w otwartej pętli sterowania. W 7 Zastosowanie enkoderów inkrementalnych do budowy układu sterowania pracującego w zamkniętej pętli sprzężenia zwrotnego. W 8 Szybkie liczniki sprzętowe sterownika PLC jako interfejs sygnałów z enkodera inkrementalnego konfiguracja i obsługa liczników. W 9 Rodzaje silników prądu stałego i sposoby sterowania ich prędkością obrotową. W 0 Sterowanie prędkością obrotową silnika prądu stałego poprzez generowanie impulsów o zmiennym stopniu wypełnienia (PWM). W Liczniki i timery mikrokontrolera oraz mechanizm obsługi przerwań i ich zastosowanie w sterowaniu prędkością obrotową silników elektrycznych W Generowanie sygnałów o zmiennym stopniu wypełnienia z zastosowaniem sterowników PLC i mikrokontrolerów. W 3 Generowanie sygnałów o zmiennym stopniu wypełnienia z zastosowaniem mikrokontrolerów. W Sterowanie silnikiem krokowym, charakterystyka prędkościowa silnika krokowego, sterowniki sprzętowe silników krokowych, W 5 Generowanie sygnałów sterowania pracą silnika krokowego za pomocą sterownika PLC i mikrokontrolera. Forma zajęć LABORATORIUM L Zapoznanie z budową stanowisk używanych podczas ćwiczeń. Omówienie zasad bezpieczeństwa obowiązujących podczas korzystania ze stanowisk. L Poznanie możliwości oprogramowania na komputer osobisty pozwalającego programować sterowniki PLC i sterować nimi zdalnie. 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. L Konfigurowanie parametrów w trybie prostym i rozbudowanym z panelu operatorskiego przetwornicy i za pomocą oprogramowania zainstalowanego na komputerze osobistym. 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. L 6 Podłączenie sterownika PLC do przetwornicy częstotliwości. Sterowanie Przetwornicą częstotliwości za pomocą sygnałów cyfrowych generowanych Liczba godzin
przez sterownik. 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. L 8 Zastosowanie wbudowanych funkcji sterownika PLC (funkcje PLS i PLSY) do sterowania pracą silnika krokowego. L 9 Sterowanie silnikiem krokowym za pomocą mikrokontrolera połączonego ze sterownikiem silnika. Stworzenie programu na mikrokontroler, zaprogramowanie i uruchomienie stanowiska. L 0 Pomiar położenia kątowego i prędkości obrotowej za pomocą enkodera inkrementalnego podłączonego do mikrokontrolera. Stworzenie programu na mikrokontroler, zaprogramowanie i uruchomienie stanowiska. L Sterowanie silnikiem szczotkowym prądu stałego z zastosowaniem układu mostka H. Generowanie za pomocą sterownika PLC sygnałów sterujących o zmiennym stopniu wypełnienia (PWM). NARZĘDZIA DYDAKTYCZNE. wykład z wykorzystaniem prezentacji multimedialnych. mechatroniczne stanowiska dydaktyczne z napędami elektrycznymi 3. stanowiska dydaktyczne ze sterownikami PLC i mikrokontrolerami (układy uruchomieniowe). oscyloskop cyfrowy i multimetr elektryczny SPOSOBY OCENY ( F FORMUJĄCA, P PODSUMOWUJĄCA) F- ocena przygotowania do ćwiczeń laboratoryjnych F- ocena umiejętności stosowania zdobytej wiedzy podczas wykonywania ćwiczeń F3- ocena sprawozdań z realizacji ćwiczeń objętych programem nauczania F- ocena aktywności podczas zajęć P- ocena umiejętności rozwiązywania postawionych problemów oraz sposobu prezentacji uzyskanych wyników zaliczenie na ocenę* P- 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 Zapoznanie się ze wskazaną literaturą Przygotowanie do ćwiczeń laboratoryjnych Wykonanie sprawozdań z realizacji ćwiczeń laboratoryjnych (czas poza zajęciami laboratoryjnymi) Konsultacje Przygotowanie do zadania sprawdzającego 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 Średnia liczba godzin na zrealizowanie aktywności 5W 30L 5h.5h 0h 0h 5h.5 75h 3 ECTS ECTS ECTS LITERATURA PODSTAWOWA I UZUPEŁNIAJĄCA. Flaga S.: Programowanie sterowników PLC w języku drabinkowym. Wydawnictwo BTC, Legionowo, 00.. Kwaśniewski J.:Sterowniki PLC w praktyce inżynierskiej. Wydawnictwo BTC, Legionowo, 00. 3. Brock S., Muszyński R., Urbański K., Zawirski K.: Sterowniki programowalne. WPP, Poznań 000. Legierski T., Kasprzak J.: Programowanie sterowników PLC. WPKJS, Gliwice 998 5. Świder J.: Sterowanie i automatyzacja procesów technologicznych i układów mechatronicznych. WPŚ, Gliwice 006 6. Hadam P.: Projektowanie systemów mikroprocesorowych. BTC, Warszawa 00 7. Zbysiński P., Pasierbiński J.: Układy programowalne. Pierwsze kroki. BTC, Warszawa 00 8. Górecki P.: Układy cyfrowe. Pierwsze kroki. BTC, Warszawa 00 9. Mitsubishi Electric Corporation: Fx3U programming manual for beginners. Tokyo, 00. 0. Mitsubishi Electric Corporation: Fx3U advnced programming manual. Tokyo, 00.
PROWADZĄCY PRZEDMIOT ( IMIĘ, NAZWISKO, ADRES E-MAIL). dr inŝ. Michał Sobiepański sobiepan@itm.pcz.pl. dr inŝ. Andrzej Rygałło rygallo@itm.pcz.pl MATRYCA REALIZACJI I WERYFIKACJI EFEKTÓW KSZTAŁCENIA Efekt kształcenia Odniesienie danego efektu do efektów zdefiniowanych dla całego programu (PEK) Cele przedmiotu Treści programowe Narzędzia dydaktyczne Sposób oceny EK K_W8_S_3 C,C,C3 W- P EK K_W8_S_3 C,C,C3 W- P EK3 EK EK5 EK6 EK7 K_W8_S_3 K_U8_S_3 K_U8_S_3 K_U8_S_3 K_U8_S_3 K_U8_S_3 K_W8_S_3 K_U8_S_3 K_W8_S_3 K_U8_S_3 C,C,C3 C,C,C3 C,C,C3 C,C,C3 C,C,C3 W-5 W9-5 L W6-7 L,5-8 W- L3- W5 L3- W3 L-5,,3 F, F,,3 F, F, F3,,3 F, F, F3,,3 F, F, F3,,3 EK8 K_U8_S_3 C,C,C3 L-,,3 F, F, F3 F, F, F3, P
II. FORMY OCENY - SZCZEGÓŁY Efekty kształcenia Na ocenę Na ocenę 3 Na ocenę Na ocenę 5 EK, EK, EK3, EK6, EK7 Student Student nie opanował wiedzy teoretycznej z zakresu budowy i zastosowania (w stopniu podstawowym) przedstawioną mu podczas zajęć. (w stopniu przeciętnym) przedstawioną mu podczas zajęć. Student całkowicie przedstawioną mu podczas zajęć. EK, EK5, EK8 Student i potrafi ją stosować w praktyce ocena sprawozdań z ćwiczeń laboratoryjnych i samodzielności podczas ich wykonywania. Student nie opanował wiedzy teoretycznej z zakresu budowy i zastosowania i nie potrafi jej stosować w praktyce. (w stopniu podstawowym) przedstawioną mu podczas zajęć, potrafi ją zastosować podczas realizacji ćwiczeń laboratoryjnych. (w stopniu przeciętnym) przedstawioną mu podczas zajęć, potrafi ją zastosować podczas realizacji ćwiczeń laboratoryjnych. Student całkowicie przedstawioną mu podczas zajęć, potrafi ją zastosować podczas realizacji ćwiczeń laboratoryjnych, które wykonuje samodzielnie. 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. Wszelkie informacje dla studentów kierunku Mechatronika wraz z: - programem studiów, - prezentacjami do zajęć, - instrukcjami do ćwiczeń laboratoryjnych, - harmonogramem odbywania zajęć, dostępne są na tablicy informacyjnej oraz stronie internetowej kierunku Mechatronika: www.mechatronika.wimii.pcz.pl. Informacja na temat konsultacji przekazywana jest studentom podczas pierwszych zajęć z przedmiotu.