Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

Wydział Elektryczny - Automatyka i robotyka (S1)

Sylabus przedmiotu Sterowanie ruchem w procesach przemysłowych:

Informacje podstawowe

Kierunek studiów Automatyka i robotyka
Forma studiów studia stacjonarne Poziom pierwszego stopnia
Tytuł zawodowy absolwenta inżynier
Obszary studiów charakterystyki PRK, kompetencje inżynierskie PRK
Profil ogólnoakademicki
Moduł
Przedmiot Sterowanie ruchem w procesach przemysłowych
Specjalność przedmiot wspólny
Jednostka prowadząca Katedra Automatyki i Robotyki
Nauczyciel odpowiedzialny Krzysztof Pietrusewicz <Krzysztof.Pietrusewicz@zut.edu.pl>
Inni nauczyciele Michał Kubicki <michal.kubicki@zut.edu.pl>, Paweł Waszczuk <Pawel.Waszczuk@zut.edu.pl>
ECTS (planowane) 3,0 ECTS (formy) 3,0
Forma zaliczenia zaliczenie Język polski
Blok obieralny 8 Grupa obieralna 1

Formy dydaktyczne

Forma dydaktycznaKODSemestrGodzinyECTSWagaZaliczenie
wykładyW5 15 1,00,50zaliczenie
laboratoriaL5 30 2,00,50zaliczenie

Wymagania wstępne

KODWymaganie wstępne
W-1Wiedza z matematyki, informatyki, fizyki, podstaw automatyki, sterowników programowalnych i napędów elektrycznych.

Cele przedmiotu

KODCel modułu/przedmiotu
C-1Zapoznanie studentów z zagadnieniami planowania ruchu oraz struktrami sterującymi jego realizacją w układach serwonapędowych.
C-2Nabycie przez studentów umiejętności implementacji sterowania ruchem układu wieloosiowego w programie sterującym procesem przemysłowym.
C-3Przybliżenie problematyki związanej z modelowaniem i zastosowaniem układów serwonapędowych w otoczeniu przemysłowym.

Treści programowe z podziałem na formy zajęć

KODTreść programowaGodziny
laboratoria
T-L-1Wprowadzenie do zajęć, generacja trajektorii typu I i II.2
T-L-2Generacja trajektorii uwzględniającą trzecią i wyższe pochodne położenia (typ III i wyższe).2
T-L-3Układ regulatora serwonapędu.2
T-L-4Zapoznanie się ze środowiskiem IDE wykorzystywanym do sterowania napędami. Maszyna stanów w języku ST.2
T-L-5Zastosowanie biblioteki PLCopen Motion Control w programie sterownika PLC.6
T-L-6Dobór rozwiązań napędowych.2
T-L-7Sterowanie ruchem w układach jednosiowych.4
T-L-8Sterowanie ruchem w układach wieloosiowych. Systemy CNC. G-Code.6
T-L-9Realizacja profili ruchu z wykorzystaniem krzywek elektronicznych.2
T-L-10Zaliczenie laboratorium.2
30
wykłady
T-W-1Podstawowe zagadnienia związane z planowaniem ruchu, generacja trajektorii.2
T-W-2Struktura układu regulacji serwonapędu.1
T-W-3Elementy układu serwonapędowego i ich typy, przykładowe zastosowanie układów serwonapędowych, komunikacja, dobór rozwiązań układu serwonapędowego do procesu.3
T-W-4Integracja sterowania ruchem w programie PLC, biblioteka PLCopen Motion Control, rodzaje ruchu, procedura bazowania.2
T-W-5Sterowanie układami wielosiowymi. Krzywki elektroniczne. Systemy CNC. G-Code.4
T-W-6Diagnostyka systemów sterowania CNC. Metody kompensacji błędów. Zaliczenie wykładów.3
15

Obciążenie pracą studenta - formy aktywności

KODForma aktywnościGodziny
laboratoria
A-L-1Studia literaturowe3
A-L-2Udział w zajęciach30
A-L-3Opracowanie sprawozdań12
A-L-4Przygotowanie do zaliczenia końcowego3
A-L-5Konsultacje2
50
wykłady
A-W-1Studia literaturowe7
A-W-2Udział w zajęciach15
A-W-3Przygotowanie do zaliczenia wykładów3
25

Metody nauczania / narzędzia dydaktyczne

KODMetoda nauczania / narzędzie dydaktyczne
M-1Wykład informacyjny
M-2Zajęcia laboratoryjne
M-3Metoda projektów

Sposoby oceny

KODSposób oceny
S-1Ocena podsumowująca: Ocena wystawiana w trakcie zajęć laboratoryjnych na podstawie pisemnych prac zaliczeniowych, sprawozdań/projektów oraz aktywności podczas zajęć.
S-2Ocena formująca: Ocena wystawiana na podstawie pisemnego i praktycznego zaliczenia końcowego.
S-3Ocena formująca: Ocena wystawiana na podstawie sprawozdań i/llub projektów.
S-4Ocena formująca: Ocena wystawiana na podstawie aktywności na zajęciach.

Zamierzone efekty uczenia się - wiedza

Zamierzone efekty uczenia sięOdniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaOdniesienie do efektów uczenia się prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
AR_1A_C27.1_W01
Student rozumie strukturę i rolę poszczególnych komponentów w układach serwonapędowych. Zna zastosowanie serwonapędów w otoczeniu przemysłowym. Rozumie schemat układu sterowania ruchem i zaznajomiony jest ze sposobem planowania ruchu w układach jedno- i wieloosiowych. Rozumie problemy występujące podczas jego wykonywania.
AR_1A_W03C-3, C-1T-W-2, T-W-1, T-W-3M-1S-2
AR_1A_C27.1_W02
Student rozumie strukturę maszyny stanów PLCopen Motion Control, potrafi się po niej poruszać. Rozumie charakter poszczególnych stanów i odpowiadające im zachowanie serwonapędu. Student zna podstawowe komendy języka G-Code, potrafi interpretować program napisany w tym języku.
AR_1A_W03C-2T-W-6, T-W-5, T-W-4M-1S-2

Zamierzone efekty uczenia się - umiejętności

Zamierzone efekty uczenia sięOdniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówOdniesienie do efektów zdefiniowanych dla obszaru kształceniaOdniesienie do efektów uczenia się prowadzących do uzyskania tytułu zawodowego inżynieraCel przedmiotuTreści programoweMetody nauczaniaSposób oceny
AR_1A_C27.1_U01
Student potrafi napisać program wykorzystujący bloki PLCopen Motion Control do sterowania ruchem. Jest w stanie zaprojektować i zrealizować maszynę stanów do postawionego problemu. Potrafi dokonać konfiguracji sprzętowej układu sterowania serwonapędem oraz zasymulować jego działanie. Potrafi skonfigurować system CNC oraz napisać program w języku G-Code realizujący określone zadanie.
AR_1A_U08C-2T-L-8, T-L-9, T-L-4, T-L-5, T-L-6, T-L-7, T-L-10M-2, M-3S-1, S-2, S-3, S-4
AR_1A_C27.1_U02
Student rozumie rolę generatora trajektorii, potrafi wyznaczyć analitycznie profile ruchu dla generatorów niższego rzędu.
AR_1A_U08C-3, C-1T-L-1, T-L-3, T-L-2, T-L-10M-2, M-3S-1, S-2, S-4, S-3

Kryterium oceny - wiedza

Efekt uczenia sięOcenaKryterium oceny
AR_1A_C27.1_W01
Student rozumie strukturę i rolę poszczególnych komponentów w układach serwonapędowych. Zna zastosowanie serwonapędów w otoczeniu przemysłowym. Rozumie schemat układu sterowania ruchem i zaznajomiony jest ze sposobem planowania ruchu w układach jedno- i wieloosiowych. Rozumie problemy występujące podczas jego wykonywania.
2,0Jakakolwiek forma oceny jest niezaliczona (tj. ocena 2).
3,0Średnia ważona z form ocen zawiera się w przedziałach (2,3.25).
3,5Średnia ważona z form ocen zawiera się w przedziałach <3.25,3.75).
4,0Średnia ważona z form ocen zawiera się w przedziałach <3.75,4.25).
4,5Średnia ważona z form ocen zawiera się w przedziałach <4.25,4.75).
5,0Średnia ważona z form ocen wynosi co najmniej 4.75.
AR_1A_C27.1_W02
Student rozumie strukturę maszyny stanów PLCopen Motion Control, potrafi się po niej poruszać. Rozumie charakter poszczególnych stanów i odpowiadające im zachowanie serwonapędu. Student zna podstawowe komendy języka G-Code, potrafi interpretować program napisany w tym języku.
2,0Jakakolwiek forma oceny jest niezaliczona (tj. ocena 2).
3,0Średnia ważona z form ocen zawiera się w przedziałach (2,3.25).
3,5Średnia ważona z form ocen zawiera się w przedziałach <3.25,3.75).
4,0Średnia ważona z form ocen zawiera się w przedziałach <3.75,4.25).
4,5Średnia ważona z form ocen zawiera się w przedziałach <4.25,4.75).
5,0Średnia ważona z form ocen wynosi co najmniej 4.75.

Kryterium oceny - umiejętności

Efekt uczenia sięOcenaKryterium oceny
AR_1A_C27.1_U01
Student potrafi napisać program wykorzystujący bloki PLCopen Motion Control do sterowania ruchem. Jest w stanie zaprojektować i zrealizować maszynę stanów do postawionego problemu. Potrafi dokonać konfiguracji sprzętowej układu sterowania serwonapędem oraz zasymulować jego działanie. Potrafi skonfigurować system CNC oraz napisać program w języku G-Code realizujący określone zadanie.
2,0Jakakolwiek forma oceny jest niezaliczona (wartość poniżej 50%).
3,0Ilość uzyskanych punktów procentowych zawiera się w przedziale [50,65).
3,5Ilość uzyskanych punktów procentowych zawiera się w przedziale [65,78).
4,0Ilość uzyskanych punktów procentowych zawiera się w przedziale [78,86).
4,5Ilość uzyskanych punktów procentowych zawiera się w przedziale [86,91).
5,0Ilość uzyskanych punktów procentowych to 91 lub więcej.
AR_1A_C27.1_U02
Student rozumie rolę generatora trajektorii, potrafi wyznaczyć analitycznie profile ruchu dla generatorów niższego rzędu.
2,0Jakakolwiek forma oceny jest niezaliczona (wartość poniżej 50%).
3,0Ilość uzyskanych punktów procentowych zawiera się w przedziale [50,65).
3,5Ilość uzyskanych punktów procentowych zawiera się w przedziale [65,78).
4,0Ilość uzyskanych punktów procentowych zawiera się w przedziale [78,86).
4,5Ilość uzyskanych punktów procentowych zawiera się w przedziale [86,91).
5,0Ilość uzyskanych punktów procentowych to 91 lub więcej.

Literatura podstawowa

  1. Pietrusewicz K., Dworak P., Programowalne sterowniki automatyki PAC, NAKOM, Poznań, 2009, 1
  2. Honczarenko J., Obrabiarki sterowane numerycznie, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa, 2008, I
  3. Biagiotti L., Melchiorri C., Trajectory planning for automatic machines and robots, Springer, Berlin, 2008
  4. Hakan Gürocak, Industrial Motion Control: Motor Selection, Drives, Controller Tuning, Applications, Wiley, 2015
  5. Alan Overby, CNC Machining Handbook: Building, Programming, and Implementation, McGraw-Hill, 2010
  6. George W. Younkin, Industrial servo control systems: fundamentals and applications, CRC Press, 2002

Literatura dodatkowa

  1. The CNC Handbook: Digital Manufacturing and Automation from CNC to Industry 4.0, Hans Bernhard Kief, Helmut A. Roschiwal, Karsten Schwarz, Industrial Press, Inc., 2021
  2. Kaushik Kumar, Chikesh Ranjan, J. Paulo Davim, CNC Programming for Machining, Springer, 2020
  3. Torsten Kröger, On-Line Trajectory Generation in Robotic Systems, Springer Berlin, Heidelberg, 2010
  4. Suh S.-H., Kang S.-K., Chung D.-H., Stroud I., Theory and design of CNC systems, Springer, London, 2008
  5. Wskazane informatory techniczne producentów oprogramowania lub sprzętu

Treści programowe - laboratoria

KODTreść programowaGodziny
T-L-1Wprowadzenie do zajęć, generacja trajektorii typu I i II.2
T-L-2Generacja trajektorii uwzględniającą trzecią i wyższe pochodne położenia (typ III i wyższe).2
T-L-3Układ regulatora serwonapędu.2
T-L-4Zapoznanie się ze środowiskiem IDE wykorzystywanym do sterowania napędami. Maszyna stanów w języku ST.2
T-L-5Zastosowanie biblioteki PLCopen Motion Control w programie sterownika PLC.6
T-L-6Dobór rozwiązań napędowych.2
T-L-7Sterowanie ruchem w układach jednosiowych.4
T-L-8Sterowanie ruchem w układach wieloosiowych. Systemy CNC. G-Code.6
T-L-9Realizacja profili ruchu z wykorzystaniem krzywek elektronicznych.2
T-L-10Zaliczenie laboratorium.2
30

Treści programowe - wykłady

KODTreść programowaGodziny
T-W-1Podstawowe zagadnienia związane z planowaniem ruchu, generacja trajektorii.2
T-W-2Struktura układu regulacji serwonapędu.1
T-W-3Elementy układu serwonapędowego i ich typy, przykładowe zastosowanie układów serwonapędowych, komunikacja, dobór rozwiązań układu serwonapędowego do procesu.3
T-W-4Integracja sterowania ruchem w programie PLC, biblioteka PLCopen Motion Control, rodzaje ruchu, procedura bazowania.2
T-W-5Sterowanie układami wielosiowymi. Krzywki elektroniczne. Systemy CNC. G-Code.4
T-W-6Diagnostyka systemów sterowania CNC. Metody kompensacji błędów. Zaliczenie wykładów.3
15

Formy aktywności - laboratoria

KODForma aktywnościGodziny
A-L-1Studia literaturowe3
A-L-2Udział w zajęciach30
A-L-3Opracowanie sprawozdań12
A-L-4Przygotowanie do zaliczenia końcowego3
A-L-5Konsultacje2
50
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta

Formy aktywności - wykłady

KODForma aktywnościGodziny
A-W-1Studia literaturowe7
A-W-2Udział w zajęciach15
A-W-3Przygotowanie do zaliczenia wykładów3
25
(*) 1 punkt ECTS, odpowiada około 30 godzinom aktywności studenta
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty uczenia sięAR_1A_C27.1_W01Student rozumie strukturę i rolę poszczególnych komponentów w układach serwonapędowych. Zna zastosowanie serwonapędów w otoczeniu przemysłowym. Rozumie schemat układu sterowania ruchem i zaznajomiony jest ze sposobem planowania ruchu w układach jedno- i wieloosiowych. Rozumie problemy występujące podczas jego wykonywania.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówAR_1A_W03Ma zaawansowaną, uporządkowaną i podbudowaną teoretycznie wiedzę ogólną obejmującą kluczowe zagadnienia z obszaru automatyki oraz robotyki.
Cel przedmiotuC-3Przybliżenie problematyki związanej z modelowaniem i zastosowaniem układów serwonapędowych w otoczeniu przemysłowym.
C-1Zapoznanie studentów z zagadnieniami planowania ruchu oraz struktrami sterującymi jego realizacją w układach serwonapędowych.
Treści programoweT-W-2Struktura układu regulacji serwonapędu.
T-W-1Podstawowe zagadnienia związane z planowaniem ruchu, generacja trajektorii.
T-W-3Elementy układu serwonapędowego i ich typy, przykładowe zastosowanie układów serwonapędowych, komunikacja, dobór rozwiązań układu serwonapędowego do procesu.
Metody nauczaniaM-1Wykład informacyjny
Sposób ocenyS-2Ocena formująca: Ocena wystawiana na podstawie pisemnego i praktycznego zaliczenia końcowego.
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0Jakakolwiek forma oceny jest niezaliczona (tj. ocena 2).
3,0Średnia ważona z form ocen zawiera się w przedziałach (2,3.25).
3,5Średnia ważona z form ocen zawiera się w przedziałach <3.25,3.75).
4,0Średnia ważona z form ocen zawiera się w przedziałach <3.75,4.25).
4,5Średnia ważona z form ocen zawiera się w przedziałach <4.25,4.75).
5,0Średnia ważona z form ocen wynosi co najmniej 4.75.
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty uczenia sięAR_1A_C27.1_W02Student rozumie strukturę maszyny stanów PLCopen Motion Control, potrafi się po niej poruszać. Rozumie charakter poszczególnych stanów i odpowiadające im zachowanie serwonapędu. Student zna podstawowe komendy języka G-Code, potrafi interpretować program napisany w tym języku.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówAR_1A_W03Ma zaawansowaną, uporządkowaną i podbudowaną teoretycznie wiedzę ogólną obejmującą kluczowe zagadnienia z obszaru automatyki oraz robotyki.
Cel przedmiotuC-2Nabycie przez studentów umiejętności implementacji sterowania ruchem układu wieloosiowego w programie sterującym procesem przemysłowym.
Treści programoweT-W-6Diagnostyka systemów sterowania CNC. Metody kompensacji błędów. Zaliczenie wykładów.
T-W-5Sterowanie układami wielosiowymi. Krzywki elektroniczne. Systemy CNC. G-Code.
T-W-4Integracja sterowania ruchem w programie PLC, biblioteka PLCopen Motion Control, rodzaje ruchu, procedura bazowania.
Metody nauczaniaM-1Wykład informacyjny
Sposób ocenyS-2Ocena formująca: Ocena wystawiana na podstawie pisemnego i praktycznego zaliczenia końcowego.
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0Jakakolwiek forma oceny jest niezaliczona (tj. ocena 2).
3,0Średnia ważona z form ocen zawiera się w przedziałach (2,3.25).
3,5Średnia ważona z form ocen zawiera się w przedziałach <3.25,3.75).
4,0Średnia ważona z form ocen zawiera się w przedziałach <3.75,4.25).
4,5Średnia ważona z form ocen zawiera się w przedziałach <4.25,4.75).
5,0Średnia ważona z form ocen wynosi co najmniej 4.75.
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty uczenia sięAR_1A_C27.1_U01Student potrafi napisać program wykorzystujący bloki PLCopen Motion Control do sterowania ruchem. Jest w stanie zaprojektować i zrealizować maszynę stanów do postawionego problemu. Potrafi dokonać konfiguracji sprzętowej układu sterowania serwonapędem oraz zasymulować jego działanie. Potrafi skonfigurować system CNC oraz napisać program w języku G-Code realizujący określone zadanie.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówAR_1A_U08Potrafi rozwiązywać zadania i problemy występujące w obszarze automatyzacji oraz robotyzacji z wykorzystaniem metod i narzędzi inżynierskich w szczególności stosując techniki analityczne lub symulacyjne.
Cel przedmiotuC-2Nabycie przez studentów umiejętności implementacji sterowania ruchem układu wieloosiowego w programie sterującym procesem przemysłowym.
Treści programoweT-L-8Sterowanie ruchem w układach wieloosiowych. Systemy CNC. G-Code.
T-L-9Realizacja profili ruchu z wykorzystaniem krzywek elektronicznych.
T-L-4Zapoznanie się ze środowiskiem IDE wykorzystywanym do sterowania napędami. Maszyna stanów w języku ST.
T-L-5Zastosowanie biblioteki PLCopen Motion Control w programie sterownika PLC.
T-L-6Dobór rozwiązań napędowych.
T-L-7Sterowanie ruchem w układach jednosiowych.
T-L-10Zaliczenie laboratorium.
Metody nauczaniaM-2Zajęcia laboratoryjne
M-3Metoda projektów
Sposób ocenyS-1Ocena podsumowująca: Ocena wystawiana w trakcie zajęć laboratoryjnych na podstawie pisemnych prac zaliczeniowych, sprawozdań/projektów oraz aktywności podczas zajęć.
S-2Ocena formująca: Ocena wystawiana na podstawie pisemnego i praktycznego zaliczenia końcowego.
S-3Ocena formująca: Ocena wystawiana na podstawie sprawozdań i/llub projektów.
S-4Ocena formująca: Ocena wystawiana na podstawie aktywności na zajęciach.
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0Jakakolwiek forma oceny jest niezaliczona (wartość poniżej 50%).
3,0Ilość uzyskanych punktów procentowych zawiera się w przedziale [50,65).
3,5Ilość uzyskanych punktów procentowych zawiera się w przedziale [65,78).
4,0Ilość uzyskanych punktów procentowych zawiera się w przedziale [78,86).
4,5Ilość uzyskanych punktów procentowych zawiera się w przedziale [86,91).
5,0Ilość uzyskanych punktów procentowych to 91 lub więcej.
PoleKODZnaczenie kodu
Zamierzone efekty uczenia sięAR_1A_C27.1_U02Student rozumie rolę generatora trajektorii, potrafi wyznaczyć analitycznie profile ruchu dla generatorów niższego rzędu.
Odniesienie do efektów kształcenia dla kierunku studiówAR_1A_U08Potrafi rozwiązywać zadania i problemy występujące w obszarze automatyzacji oraz robotyzacji z wykorzystaniem metod i narzędzi inżynierskich w szczególności stosując techniki analityczne lub symulacyjne.
Cel przedmiotuC-3Przybliżenie problematyki związanej z modelowaniem i zastosowaniem układów serwonapędowych w otoczeniu przemysłowym.
C-1Zapoznanie studentów z zagadnieniami planowania ruchu oraz struktrami sterującymi jego realizacją w układach serwonapędowych.
Treści programoweT-L-1Wprowadzenie do zajęć, generacja trajektorii typu I i II.
T-L-3Układ regulatora serwonapędu.
T-L-2Generacja trajektorii uwzględniającą trzecią i wyższe pochodne położenia (typ III i wyższe).
T-L-10Zaliczenie laboratorium.
Metody nauczaniaM-2Zajęcia laboratoryjne
M-3Metoda projektów
Sposób ocenyS-1Ocena podsumowująca: Ocena wystawiana w trakcie zajęć laboratoryjnych na podstawie pisemnych prac zaliczeniowych, sprawozdań/projektów oraz aktywności podczas zajęć.
S-2Ocena formująca: Ocena wystawiana na podstawie pisemnego i praktycznego zaliczenia końcowego.
S-4Ocena formująca: Ocena wystawiana na podstawie aktywności na zajęciach.
S-3Ocena formująca: Ocena wystawiana na podstawie sprawozdań i/llub projektów.
Kryteria ocenyOcenaKryterium oceny
2,0Jakakolwiek forma oceny jest niezaliczona (wartość poniżej 50%).
3,0Ilość uzyskanych punktów procentowych zawiera się w przedziale [50,65).
3,5Ilość uzyskanych punktów procentowych zawiera się w przedziale [65,78).
4,0Ilość uzyskanych punktów procentowych zawiera się w przedziale [78,86).
4,5Ilość uzyskanych punktów procentowych zawiera się w przedziale [86,91).
5,0Ilość uzyskanych punktów procentowych to 91 lub więcej.