Sterowniki Programowalne (SP) - Wykład #1

Wykład organizacyjny

WYDZIAŁ ELEKTROTECHNIKI I AUTOMATYKI – KATEDRA INŻYNIERII SYSTEMÓW STEROWANIA

Jarosław Tarnawski, dr inż.

Październik 2016

SP – wykład organizacyjny - prowadzący

Odpowiedzialny za przedmiot

Jarosław Tarnawski, dr inż., tel. 58 347 12-26, pokój nr 4

jaroslaw.tarnawski@pg.gda.pl

Prowadzący

Tomasz Rutkowski, dr inż., tel. 58 347 12-26, pokój nr 4

tomasz.rutkowski@pg.gda.pl

Bartosz Puchalski, mgr inż., tel. 58 347-17-42, pokój nr E11

bartosz.puchalski@pg.gda.pl

Tomasz Karla, mgr inż., tel. 58 347-17-42, pokój nr E11

tomasz.karla@pg.gda.pl

SP – wykład organizacyjny – informacje ogólne

SP to przedmiot obowiązkowy dla studentów III-go roku

studiów I-go stopnia (V semestr)

Kierunek Automatyka i Robotyka, specjalności:

Automatyka i Systemy Sterowania

Robotyka i Systemy Mechatroniki

Wymiar zajęć: Wykład - 2 godziny/tydzień

Ćwiczenia - 1 godzina/tydzień

Laboratorium - 1 godzina/tydzień

Kod przedmiotu:

Sposób zaliczenia: Zaliczenie

Liczba punktów ECTS: 4

SP – wykład organizacyjny - terminarz

Zajęcia zgrupowane są w pierwszej połowie semestru:

•Wykład 3 x tygodniu od 26.09 do 28.10 po 2 godziny

•Ćwiczenia 1 x tygodniu po 2 godziny od 26.09 do 25.10

•Laboratoria 1 x tygodniu po 2 godziny od 26.09 do 25.10

SP – wykład organizacyjny - terminarz

SP – wykład organizacyjny – treści programowe

•Struktury sterowania i miejsce SP w tej strukturach. Zagadnienia

sterowania bezpośredniego i wymagania stawiane urządzeniom

pracującym w tej warstwie.

•Rys historyczny powstania SP zastępujących układy sterowania

stycznikowo-przekaźnikowe.

•Główne cechy i wymagania stawiane SP: niezawodność,

elastyczność, łatwość i możliwości programowania, skalowalność,

możliwości komunikacyjne.

•Podstawowi producenci SP i podstawowe rodziny SP dostępne na

rynku. Normy IEC-1131 i EN61131.

•Elementy funkcjonalne SP. Podział SP ze względu na potencjalne

zastosowania, budowę, możliwości. Zasada działania SP. Cykl pracy.

SP jako urządzenia spełniające postulat czasu rzeczywistego.

SP – wykład organizacyjny – treści programowe cd.

•Zagadnienia doboru SP do zadania automatyzacji procesu

technologicznego. Określanie funkcjonalności SP modułowych przez:

dobór jednostki centralnej, modułów we/wy, modułów komunikacyjnych

oraz modułów specjalizowanych.

•Metody programowania SP, języki: drabinkowy, lista instrukcji,

sekwencyjne schematy funkcyjne, schematy bloków funkcyjnych, tekst

strukturalny. Celowość i metody mieszania poszczególnych sposobów

programowania. Dostępne typy danych, funkcji i operacji na danych w

SP. Ograniczenia obliczeniowe i programistyczne.

•Algorytmy sterowania i regulacji w SP. Algorytmy wbudowane, metody

realizacji programowej prostych sposobów sterowania i regulacji.

Metody implementacji wybranych algorytmów sterowania dyskretnego.

Wprowadzenie do metod implementacji w SP rekursywnych metod

estymacji, filtracji. Demonstracja implementacji regulatorów

adaptacyjnych, rozmytych, predykcyjnych oraz modułów

specjalizowanych.

SP – wykład organizacyjny – treści programowe cd.

•Zagadnienia komunikacyjne w SP: wymiana danych pomiędzy

sterownikami, wymiana danych z innymi elementami struktury

sterowania. Wybrane standardy komunikacyjne w SP. Realizacja

sterowania zdecentralizowanego oraz rozproszonego w oparciu o sieć

SP.

•Ograniczenia w stosowalności SP. Komputery przemysłowe jako

rozwinięcie idei SP pozbawione ograniczeń i jednocześnie części zalet

SP.

•Zagadnienia logicznego i fizycznego włączania SP w układy

sterowania: podłączanie urządzeń pomiarowych oraz wykonawczych

różnego typu. Współpraca SP z systemami sterowania nadzorczego,

systemami akwizycji danych SCADA oraz bazami danych z

wykorzystaniem dedykowanych serwerów komunikacyjnych i

uniwersalnego sposobu wymiany danych OPC.

SP – wykład organizacyjny – efekty kształcenia

•Rozumienie zadań, funkcji i umiejscowienia SP w systemie

sterowania. Umiejętność doboru właściwego SP do realizowanego

zadania automatyzacji.

•Znajomość metod programowania SP. Praktyczna umiejętność

programowania w języku drabinkowym i w języku tekst strukturalny.

•Umiejętność implementacji w SP podstawowych algorytmów

sterowania (dwustanowe, trójstanowe, PID, sterowanie regułowe).

Rozumienie zasad implementacji bardziej złożonych algorytmów

sterowania.

•Umiejętność realizacji sterowania rozproszonego z wykorzystaniem

technik sieciowych w SP. Umiejętność zaprojektowania i wykonania

współpracy SP z systemem SCADA z zastosowaniem serwerów

komunikacyjnych dedykowanych i zunifikowanych OPC.

Wykorzystanie SP do pracy w pętli (ang. Hardware-in-the-loop)

obejmujące podłączenie fizycznego obiektu lub systemu czasu

rzeczywistego operującego na sygnałach fizycznych.

SP – wykład organizacyjny – sposób zaliczenia przedmiotu

•Obecność na zajęciach jest obowiązkowa i może być kontrolowana

•Zaliczenie każdego modułu przedmiotu W+Ć+L odbywa się

niezależnie. Zaliczenie przedmiotu wymaga zaliczenie wszystkich

modułów (każdego na co najmniej 50%)

•Zaliczenie ćwiczeń zostanie oparte o kolokwium w ostatnim terminie

ćwiczeń. Do zdobycia będzie 30 pkt. Do zaliczenia Ć wymagane jest

zdobycie co najmniej 15 pkt.

•Zaliczenie wykładu następuje w wyniku ustnej odpowiedzi na 3

wylosowane pytania. Brak poprawnej odpowiedzi na pytanie z zakresu

wiedzy obowiązkowej powoduje niezaliczenie. Z części wykładowej

można otrzymać 40 pkt.

SP – wykład organizacyjny – warunki zaliczenia cd.

Zaliczenie laboratorium następuje w wyniku opracowania systemu

sterowania złożonego z modelu obiektu albo rzeczywistego obiektu

sterowania, sterownika programowalnego i aplikacji wizualizacyjnej.

Zaliczenie na ocenę max 3,5: model obiektu czasu rzeczywistego w

aplikacji wizualizacyjnej bądź w strukturze HIL Matlab/Simulink

Zaliczenie na ocenę powyżej 3,5 wymaga zbudowania systemu

sterowania dla obiektu rzeczywistego.

Zaliczenie laboratorium max 30 pkt.

SP – wykład organizacyjny – warunki zaliczenia cd.

Indywidualny tryb zaliczenia laboratorium

Przeznaczony wyłącznie dla Studentów posiadających rozległą wiedzę

i doświadczenie w temacie SP

Wymaga kontaktu na początku semestru z Prowadzącymi

Wymaga poświadczenia umiejętności praktycznych i wiedzy w

zakresie treści programowych przedmiotu

Wyposażenie Laboratorium 200

Komputerowych Systemów Sterowania w

aspekcie SP: •6 kontrolerów GE Fanuc PAC RX3i

•3 sterowniki PLC GE Faunc 90-30

•1 sterowników PLC Versa MAX

•18 sterowników Siemens S7-1200

•Oprogramowanie Proficy Machine Edition 8.00

•Oprogramowanie TIA Portal 11

•Oprogramowania Wonderware Archestra

•Serwery OPC

•Toolbox PLC Coder dla Matlab/Simulink

Łącznie: • 9 stanowisk PLC GE Fanuc

•18 stanowisk PLC Siemens

wyposażonych w co najmniej:

1 parę we/wy analogowych,

zadajniki wejść binarnych

wyjścia binarne

szeroką gamę modułów komunikacyjnych

Stanowisko z silnikiem

Stanowisko ze zbiornikami

SP – wykład organizacyjny – strona internetowa przedmiotu

www.ely.pg.gda.pl/kiss/dydaktyka/sp

•wykłady,

•informacje organizacyjne,

•wyniki zaliczeń,

•materiały pomocnicze,

SP – wykład organizacyjny – literatura

1.Legierski T., Kasprzyk J., Wyrwał J., Hajda J.: „Programowanie

sterowników PLC”, Wydawnictwo Pracowni Komputerowej Jacka

Skalmierskiego, Gliwice, 1998

2.Kwaśniewski J.: „Programowalne sterowniki przemysłowe w

systemach sterowania”, ZP Roma-Pol, 1999

3. Pasierbński J., Legierski T.: „Programowanie sterowników PLC”,

Wydawnictwo Pracowni Komputerowej Jacka Skalmierskiego,

1998

4. Kasprzyk J.: „Programowanie sterowników przemysłowych”, WNT

5.Tatjewski P.: „Sterowanie zaawansowane obiektów

przemysłowych”, Akademicka Oficyna Wydawnicza EXIT, 2002