Wydział Informatyki - Informatyka (S1)
Sylabus przedmiotu Programowalne układy automatyki:
Informacje podstawowe
| Kierunek studiów | Informatyka | ||
|---|---|---|---|
| Forma studiów | studia stacjonarne | Poziom | pierwszego stopnia |
| Tytuł zawodowy absolwenta | inżynier | ||
| Obszary studiów | charakterystyki PRK, kompetencje inżynierskie PRK | ||
| Profil | ogólnoakademicki | ||
| Moduł | — | ||
| Przedmiot | Programowalne układy automatyki | ||
| Specjalność | przedmiot wspólny | ||
| Jednostka prowadząca | Katedra Metod Sztucznej Inteligencji i Matematyki Stosowanej | ||
| Nauczyciel odpowiedzialny | Sławomir Jaszczak <Slawomir.Jaszczak@zut.edu.pl> | ||
| Inni nauczyciele | Marcin Korzeń <Marcin.Korzen@zut.edu.pl>, Marcin Pluciński <Marcin.Plucinski@zut.edu.pl> | ||
| ECTS (planowane) | 4,0 | ECTS (formy) | 4,0 |
| Forma zaliczenia | zaliczenie | Język | polski |
| Blok obieralny | 2 | Grupa obieralna | 2 |
Formy dydaktyczne
Wymagania wstępne
| KOD | Wymaganie wstępne |
|---|---|
| W-1 | Matematyka stosowana ze statystyką 1 |
| W-2 | Programowanie 1 |
| W-3 | Technika cyfrowa |
Cele przedmiotu
| KOD | Cel modułu/przedmiotu |
|---|---|
| C-1 | Ukształtowanie umiejętności z zakresu doboru elementów cyfrowych układów sterowania (urządzenie sterujące, urządzenia wykonawczo-nastawcze, urządzenia pomiarowe) |
| C-2 | Zapoznanie studentów z metodyką projektowania i implementacji algorytmów sterowania logicznego i cyfrowego z wykorzystaniem sterowników programowalnych PLC |
| C-3 | Zapoznanie studentów z podstawowymi elementami układów sterowania oraz pojęciami podstawowymi z zakresu automatyki, teorii regulacji |
| C-4 | Ukształtowanie umiejętności formułowania algorytmu sterowania logicznego w postaci schematów blokowych |
| C-5 | Ukształtowanie umiejętności implementacji algorytmu sterowania w wybranym języku programowania zgodnym z normą IEC 61131-3 (LD, ST, FBD, Ansi C, Automation Basic) |
| C-6 | Ukształtowanie umiejętności sporządania dokumentacji wykonawczej i powykonawczej, obejmujacej syntezę sprzetową i programową układu sterowania logicznego i cyfrowego |
Treści programowe z podziałem na formy zajęć
| KOD | Treść programowa | Godziny |
|---|---|---|
| laboratoria | ||
| T-L-1 | Łączenie sterownika z PC i procesem sterowanym, diagnostyka i inicjowanie pracy PLC w warunkach rzeczywistych | 2 |
| T-L-2 | Realizacja funkcji logicznych w wybranym języku programowania zgodnym z normą IEC 61131-3 | 4 |
| T-L-3 | Realizacja liczników czasu i zdarzeń w wybranym języku programowania zgodnym z normą IEC 61131-3 | 4 |
| T-L-4 | Realizacja algorytmu PID w wybranym jązyku programowania zgodnym z normą IEC 61131-3 | 6 |
| T-L-5 | Synteza algorytmu sterowania sekwencyjnego funkcjami wybranego systemu rzeczywistego (model dźwigu budowlanego, suwnica 3D, wahadło odwrócone, układ zbiorników). | 6 |
| T-L-6 | Realizacja funkcji pamięciowych i wykrywania zbocza w wybranym jezyku programowania zgodnym z norma IEC 61131-3 | 4 |
| T-L-7 | Opracowanie systemu receptur, alarmów i trendów | 2 |
| T-L-8 | Zaliczenie koncowe | 2 |
| 30 | ||
| wykłady | ||
| T-W-1 | Sterowniki PLC (konstrukcja, cykl pracy sterownika PLC, organizacja pamięci w sterownikach, moduły rozszerzające) | 4 |
| T-W-2 | Cechy systemu czasu rzeczywistego | 2 |
| T-W-3 | Programowanie sterowników PLC (omówienie podstawowych języków programowania LD, IL, FBD, ST, zasady projektowania algorytmów sterowania, standardy sygnałów I/O, sporządzanie dokumentacji) | 4 |
| T-W-4 | Funkcje pamięciowe, funkcje wykrywania zboczy oraz funkcje logiczne w algorytmach sterowania. | 4 |
| T-W-5 | Wykorzystanie liczników czasu i zdarzeń w algorytmach sterowania. | 2 |
| T-W-6 | Struktura i zasada działania układu sterowania cyfrowego, elementy układu sterowania cyfrowego (przetworniki A/C, C/A, człony podtrzymania sygnału, urządzenia pomiarowe, urządzenia wykonawcze, urządzenia nastawcze), | 2 |
| T-W-7 | Podstawowe prawa regulacji (algorytm regulacji dwustawnej i PID)oraz sposoby projektowania i implementacji algorytmów sterowania cyfrowego | 6 |
| T-W-8 | Synteza maszyny stanów | 2 |
| T-W-9 | Obsługa alarmów, trendów i receptur. | 2 |
| T-W-10 | Zaliczenie końcowe | 2 |
| 30 | ||
Obciążenie pracą studenta - formy aktywności
| KOD | Forma aktywności | Godziny |
|---|---|---|
| laboratoria | ||
| A-L-1 | Udział w zajęciach | 30 |
| A-L-2 | Realizacja zadań domowych | 10 |
| A-L-3 | Przygotowanie do zaliczenia laboratorium | 8 |
| A-L-4 | Udział w konsultacjach i zaliczeniu formy zajęć. | 2 |
| 50 | ||
| wykłady | ||
| A-W-1 | Udział w zajęciach i zaliczenie | 30 |
| A-W-2 | Przygotowanie do zaliczenia wykładu | 17 |
| A-W-3 | Udział w konsultacjach i zaliczeniu | 2 |
| 49 | ||
Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne
| KOD | Metoda nauczania / narzędzie dydaktyczne |
|---|---|
| M-1 | Wykład informacyjny z prezentacją |
| M-2 | Ćwiczenia laboratoryjne - samodzielna implementacja oprogramowania sterującego z wykorzystaniem Proficy Machine Edition lub Automation Studio |
| M-3 | Ćwiczenia laboratoryjne - samodzielne rozwiązywanie postawionych problemów z wykorzystaniem stanowisk badawczych |
Sposoby oceny
| KOD | Sposób oceny |
|---|---|
| S-1 | Ocena formująca: Krótkie zaliczenie pisemne lub ustne na początku każdych zajęć |
| S-2 | Ocena formująca: Ocena rozwiązań postawionych problemów |
| S-3 | Ocena formująca: Zaliczenie końcowe w formie ustnej i pisemnej |
Zamierzone efekty uczenia się - wiedza
| Zamierzone efekty uczenia się | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów uczenia się prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| I_1A_C15.4_W01 W wyniku przeprowadzonych zajęć student będzie w stanie scharakteryzować podstawowe elementy cyfrowych układów sterowania i standardy sygnałów wykorzystywanych w praktyce przemysłowej, metodykę projektowania cyfrowych algorytmów sterowania, języki programowania przemysłowych urządzeń sterujących. | I_1A_W02 | — | — | C-2, C-3 | T-W-1, T-W-3, T-W-4, T-W-6, T-W-7 | M-1 | S-3 |
Zamierzone efekty uczenia się - umiejętności
| Zamierzone efekty uczenia się | Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiów | Odniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształcenia | Odniesienie do efektów uczenia się prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżyniera | Cel przedmiotu | Treści programowe | Metody nauczania | Sposób oceny |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| I_1A_C15.4_U01 W wyniku przeprowadzonych zajęć student powinien umieć: dobierać elementy cyfrowych układów sterowania (urządzenie sterujące, urządzenia wykonawczo-nastawcze, urządzenia pomiarowe), formułować algorytm sterowania w postaci schematów blokowych, zaimplementować algorytm w wybranym języku programowania zgodnym z normą IEC 61131-3 (LD, IL,ST, FBD), sporządzić dokumentację wykonawczą. | I_1A_U06 | — | — | C-4, C-6, C-1, C-5 | T-L-5, T-L-1, T-L-2, T-L-3, T-L-4 | M-3, M-2 | S-2, S-3, S-1 |
Kryterium oceny - wiedza
| Efekt uczenia się | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| I_1A_C15.4_W01 W wyniku przeprowadzonych zajęć student będzie w stanie scharakteryzować podstawowe elementy cyfrowych układów sterowania i standardy sygnałów wykorzystywanych w praktyce przemysłowej, metodykę projektowania cyfrowych algorytmów sterowania, języki programowania przemysłowych urządzeń sterujących. | 2,0 | Student nie potrafi scharakteryzować w elementarny sposób podstawowe elementy cyfrowych układów sterowania i standardy sygnałów wykorzystywanych w praktyce przemysłowej, metodykę projektowania cyfrowych algorytmów sterowania, języki programowania przemysłowych urządzeń sterujących. |
| 3,0 | Student potrafi scharakteryzować na elementarnym poziomie podstawowe elementy cyfrowych układów sterowania i standardy sygnałów wykorzystywanych w praktyce przemysłowej, metodykę projektowania cyfrowych algorytmów sterowania, języki programowania przemysłowych urządzeń sterujących. | |
| 3,5 | Student potrafi scharakteryzować i analizować podstawowe elementy cyfrowych układów sterowania i standardy sygnałów wykorzystywanych w praktyce przemysłowej, metodykę projektowania cyfrowych algorytmów sterowania, języki programowania przemysłowych urządzeń sterujących. | |
| 4,0 | Student potrafi scharakteryzować wnikliwie podstawowe elementy cyfrowych układów sterowania i standardy sygnałów wykorzystywanych w praktyce przemysłowej, metodykę projektowania cyfrowych algorytmów sterowania, języki programowania przemysłowych urządzeń sterujących. Student potrafi przedstawić przykłady praktyczne bez wnikliwej analizy. | |
| 4,5 | Student potrafi scharakteryzować wnikliwie podstawowe elementy cyfrowych układów sterowania i standardy sygnałów wykorzystywanych w praktyce przemysłowej, metodykę projektowania cyfrowych algorytmów sterowania, języki programowania przemysłowych urządzeń sterujących. Student potrafi przedstawić przykłady praktyczne z wnikliwą analizą. | |
| 5,0 | Student potrafi scharakteryzować wnikliwie podstawowe elementy cyfrowych układów sterowania i standardy sygnałów wykorzystywanych w praktyce przemysłowej, metodykę projektowania cyfrowych algorytmów sterowania, języki programowania przemysłowych urządzeń sterujących. Student potrafi przedstawić przykłady praktyczne z wnikliwą analizą i sposobami rozwiązywania problemów rzeczywistych. |
Kryterium oceny - umiejętności
| Efekt uczenia się | Ocena | Kryterium oceny |
|---|---|---|
| I_1A_C15.4_U01 W wyniku przeprowadzonych zajęć student powinien umieć: dobierać elementy cyfrowych układów sterowania (urządzenie sterujące, urządzenia wykonawczo-nastawcze, urządzenia pomiarowe), formułować algorytm sterowania w postaci schematów blokowych, zaimplementować algorytm w wybranym języku programowania zgodnym z normą IEC 61131-3 (LD, IL,ST, FBD), sporządzić dokumentację wykonawczą. | 2,0 | Student nie potrafi : zestawić podanych elementów cyfrowych układów sterowania (urządzenie sterujące, urządzenia wykonawczo-nastawcze, urządzenia pomiarowe), zidentyfikować dynamiki obiektu sterowania na podstawie danych wejście/wyjście wskazaną metodą, zaprojektować i zaimplementować cyfrowego algorytmu sterowania, określić optymalnego czasu próbkowania, zoptymalizować układu sterującego w oparciu o wskazane kryterium jakości, przeprowadzić teoretycznej analizy stabilności układu sterowania, skonfigurować wskazanej platformy wykonawczej dla algorymów cyfrowych (PC + karta DAQ, PLC, PAC itp), urządzenie wykonawczo-nastawcze, urządzenie pomiarowe, sporządzić dokumentacji wykonawczej. |
| 3,0 | Student potrafi zestawić podane elementy cyfrowych układów sterowania (urządzenie sterujące, urządzenia wykonawczo-nastawcze, urządzenia pomiarowe), zidentyfikować dynamikę obiektu sterowania na podstawie danych wejście/wyjście wskazaną metodą, zaprojektować i zaimplementować wskazany cyfrowy algorytm sterowania, określić optymalny czas próbkowania, zoptymalizować układ sterujący w oparciu o wskazane kryterium jakości, przeprowadzić teoretyczną analizę stabilności układu sterowania, skonfigurować wskazaną platformę wykonawczą dla algorytmów cyfrowych (PC + karta DAQ, PLC, PAC itp), urządzenie wykonawczo-nastawcze, urządzenie pomiarowe, sporządzić dokumentację wykonawczą. | |
| 3,5 | Student potrafi dobrać elementy cyfrowych układów sterowania (urządzenie sterujące, urządzenia wykonawczo-nastawcze, urządzenia pomiarowe), zidentyfikować dynamikę obiektu sterowania na podstawie danych wejście/wyjście wskazaną metodą, zaprojektować i zaimplementować wskazany cyfrowy algorytm sterowania, określić optymalny czas próbkowania, zoptymalizować układ sterujący w oparciu o wskazane kryterium jakości, przeprowadzić teoretyczną analizę stabilności układu sterowania, skonfigurować wskazaną platformę wykonawczą dla algorytmów cyfrowych (PC + karta DAQ, PLC, PAC itp), urządzenie wykonawczo-nastawcze, urządzenie pomiarowe, sporządzić dokumentację wykonawczą. | |
| 4,0 | Student potrafi dobrać elementy cyfrowych układów sterowania (urządzenie sterujące, urządzenia wykonawczo-nastawcze, urządzenia pomiarowe), zidentyfikować dynamikę obiektu sterowania na podstawie danych wejście/wyjście wybraną przez siebie metodą, zaprojektować i zaimplementować wskazany cyfrowy algorytm sterowania, określić optymalny czas próbkowania, zoptymalizować układ sterujący w oparciu o wskazane kryterium jakości, przeprowadzić teoretyczną analizę stabilności układu sterowania, skonfigurować wskazaną platformę wykonawczą dla algorytmów cyfrowych (PC + karta DAQ, PLC, PAC itp), urządzenie wykonawczo-nastawcze, urządzenie pomiarowe, sporządzić dokumentację wykonawczą. | |
| 4,5 | Student potrafi dobrać elementy cyfrowych układów sterowania (urządzenie sterujące, urządzenia wykonawczo-nastawcze, urządzenia pomiarowe), zidentyfikować dynamikę obiektu sterowania na podstawie danych wejście/wyjście wybraną przez siebie metodą, zaprojektować i zaimplementować wskazany cyfrowy algorytm sterowania, określić optymalny czas próbkowania, zoptymalizować układ sterujący w oparciu o wybrane przez siebie kryterium jakości, przeprowadzić teoretyczną analizę stabilności układu sterowania, skonfigurować wskazaną platformę wykonawczą dla algorytmów cyfrowych (PC + karta DAQ, PLC, PAC itp), urządzenie wykonawczo-nastawcze, urządzenie pomiarowe, sporządzić dokumentację wykonawczą. | |
| 5,0 | Student potrafi dobrać elementy cyfrowych układów sterowania (urządzenie sterujące, urządzenia wykonawczo-nastawcze, urządzenia pomiarowe), zidentyfikować dynamikę obiektu sterowania na podstawie danych wejście/wyjście wybraną przez siebie metodą, zaprojektować i zaimplementować wybrany przez siebie cyfrowy algorytm sterowania, określić optymalny czas próbkowania, zoptymalizować układ sterujący w oparciu o wybrane przez siebie kryterium jakości, przeprowadzić teoretyczną analizę stabilności układu sterowania, skonfigurować wskazaną platformę wykonawczą dla algorytmów cyfrowych (PC + karta DAQ, PLC, PAC itp), urządzenie wykonawczo-nastawcze, urządzenie pomiarowe, sporządzić dokumentację wykonawczą. |
Literatura podstawowa
- Jegierski T., Wyrwał J.,Kasprzak J., Hajda J., Programowanie sterowników PLC, Wydawnictwo pracowni komputerowej Jacka Skalmierskiego, Gliwice, 1998
- Bryan L.A., Bryan E.A., Programmable Controllers Theory and implementation., Industrial Text Company, Marietta, 1997
- Broel-Plater B., Sterowniki programowalne właściwości i zasady stosowania, Wydział Elektryczny Politechniki Szczecińskiej, Szczecin, 2000
- Kwaśniewski J., Programowalne sterowniki przemysłowe w systemach sterowania, -, Kraków, 1999
Literatura dodatkowa
- Astrom K., Hagglund T., PID controllers : Theory, design and tuning, Instrument Society of America, NY, 1995