Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Sterowniki PLC i systemy SCADA
Tok studiów:
2019/2020
Kod:
EAiR-1-610-s
Wydział:
Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Inżynierii Biomedycznej
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Automatyka i Robotyka
Semestr:
6
Profil:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Prowadzący moduł:
dr hab. inż. Oprzędkiewicz Krzysztof (kop@agh.edu.pl)
Treści programowe zapewniające uzyskanie efektów uczenia się dla modułu zajęć

Celem kursu jest zapoznanie studentów z konstrukcją i programowaniem sterowników PLC oraz systemów SCADA, które obecnie są powszechnie stosowane we wszystkich gałęziach przemysłu. Zasady programowania są omówione zgodnie z normą IEC 61131.3.

Opis efektów uczenia się dla modułu zajęć
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Powiązania z KEU Sposób weryfikacji i oceny efektów uczenia się osiągniętych przez studenta w ramach poszczególnych form zajęć i dla całego modułu zajęć
Wiedza: zna i rozumie
M_W001 Zna budowę i działanie sterowników klasy PLC wybranych producentów; zna kluczowe fragmenty cyklu pracy sterownika oraz uwarunkowania czasowe związane z cyklem pracy sterownika. AiR1A_W02, AiR1A_W03 Kolokwium
M_W002 Zna model oprogramowania sterownika PLC zgodnie z normą 61131.3 i jego elementy: funkcje i bloki funkcyjne standardowe oraz definiowane przez użytkownika. AiR1A_W02, AiR1A_W07, AiR1A_W03 Kolokwium
M_W003 Zna typy danych i zmiennych PLC oraz języki i metody programowania sterowników. AiR1A_W03, AiR1A_W04 Kolokwium
M_W004 Zna komponenty aplikacji SCADA. AiR1A_W03, AiR1A_W04 Kolokwium
Umiejętności: potrafi
M_U001 Potrafi pozyskiwać informację z literatury, DTR sprzętu; potrafi integrować uzyskane informacje AiR1A_U01, AiR1A_U02 Aktywność na zajęciach,
Kolokwium,
Sprawozdanie
M_U002 Potrafi zestawić konfigurację sterownika PLC i systemu SCADA pod kątem realizacji konkretnej aplikacji. AiR1A_U01, AiR1A_U09, AiR1A_U05, AiR1A_U07 Kolokwium,
Sprawozdanie,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_U003 Potrafi praktycznie zaprojektować i zaimplementowaćalgorytm sterowania z wykorzystaniem sterownika PLC AiR1A_U09, AiR1A_U05, AiR1A_U06, AiR1A_U07 Kolokwium,
Sprawozdanie,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_U004 Potrafi zaprojektować i zbudować aplikację SCADA dla wybranego procesu lub obiektu. AiR1A_U09, AiR1A_U08, AiR1A_U05, AiR1A_U07 Kolokwium,
Sprawozdanie,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
Kompetencje społeczne: jest gotów do
M_K001 Ma świadomość odpowiedzialności za własną pracę AiR1A_K03, AiR1A_K02 Kolokwium
Liczba godzin zajęć w ramach poszczególnych form zajęć:
SUMA (godz.)
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
56 28 0 28 0 0 0 0 0 0 0 0
Matryca kierunkowych efektów uczenia się w odniesieniu do form zajęć i sposobu zaliczenia, które pozwalają na ich uzyskanie
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Forma zajęć dydaktycznych
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
Wiedza
M_W001 Zna budowę i działanie sterowników klasy PLC wybranych producentów; zna kluczowe fragmenty cyklu pracy sterownika oraz uwarunkowania czasowe związane z cyklem pracy sterownika. + - - - - - - - - - -
M_W002 Zna model oprogramowania sterownika PLC zgodnie z normą 61131.3 i jego elementy: funkcje i bloki funkcyjne standardowe oraz definiowane przez użytkownika. + - - - - - - - - - -
M_W003 Zna typy danych i zmiennych PLC oraz języki i metody programowania sterowników. + - - - - - - - - - -
M_W004 Zna komponenty aplikacji SCADA. + - - - - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 Potrafi pozyskiwać informację z literatury, DTR sprzętu; potrafi integrować uzyskane informacje - - + - - - - - - - -
M_U002 Potrafi zestawić konfigurację sterownika PLC i systemu SCADA pod kątem realizacji konkretnej aplikacji. - - + - - - - - - - -
M_U003 Potrafi praktycznie zaprojektować i zaimplementowaćalgorytm sterowania z wykorzystaniem sterownika PLC - - + - - - - - - - -
M_U004 Potrafi zaprojektować i zbudować aplikację SCADA dla wybranego procesu lub obiektu. - - + - - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Ma świadomość odpowiedzialności za własną pracę + - + - - - - - - - -
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 90 godz
Punkty ECTS za moduł 3 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 56 godz
Przygotowanie do zajęć 2 godz
przygotowanie projektu, prezentacji, pracy pisemnej, sprawozdania 20 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 12 godz
Szczegółowe treści kształcenia w ramach poszczególnych form zajęć (szczegółowy program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład (28h):

Zakres wykładów:
1. Hierarchiczny system sterowania. Miejsce sterowników PLC i aplikacji SCADA w tym systemie.
2. Podstawowe rozwiązania sterowników PLC od strony konstrukcyjnej, sprzęt systemów SCADA.
3. Cykl programowy PLC, spełnienie wymagań czasu rzeczywistego oraz czynniki wpływające na szybkość pracy sterownika.
4. Model oprogramowania PLC wg normy 61131.3 i jego elementy.
5.Typy danych dopuszczone do używania w systemach PLC wg normy.
6. Typy zmiennych.
7. Architektury sprzętowe SCADA na przykładzie INTOUCHA
8. Elementy aplikacji SCADA: elementy graficzne, zmienne, alarmy, skrypty, receptury.
9. Powiązanie aplikacji SCADA ze sterownikiem PLC.
10. Przykłady rzeczywistych realizacji systemów sterowania PLC i aplikacji SCADA: układ sterowania i nadzoru kriogeniką w CERN, aplikacja SCADA dla kombajnu górniczego KTP-400, system sterowania PLC automatem spawalniczym.

Ćwiczenia laboratoryjne (28h):

W ramach modułu część zajęć prowadzona jest w postaci ćwiczeń laboratoryjnych z wykorzystaniem sterowników PLC SIEMENS i PHOENIX CONTACT oraz środowiska SCADA WONDERWARE INTOUCH. Laboratorium obejmuje następujące zagadnienia:

1. Zapoznanie ze środowiskami narzędziowymi: TIA PORTAL (SIEMENS) oraz PCWORKX (PHOENIX CONTACT). Konfiguracja hardware i komunikacja ze sterownikiem Sprawdzanie poprawności konfiguracji, tablic błędów.
2. Projekt i realizacja programu sterowania logicznego z wykorzystaniem podstawowych modułów dyskretnych oraz języka LD.
3. Realizacja programu sterującego z wykorzystaniem timerów.
4. Realizacja modułu sterującego silnikiem dla różnych trybów pracy (automatyczny, ręczny, serwisowy) z wykorzystaniem sygnałów potwierdzeń i generacją sygnałów alarmowych.
5. Realizacja programu sterującego przemysłowym procesem kaskadowym (zależnym) napełniania zbiorników z wykorzystaniem Grafu Sekwencji (SFC).
6. Kolokwium 1.
7. Zapoznanie się ze środowiskiem SCADA WONDERWARE INTOUCH: podstawowe obiekty graficzne i ich animacje, zmienne.
8. skrypty w środowisku INTOUCH.
9. Alarmy w środowisku INTOUCH
10. Konfiguracja wymiany danych pomiędzy aplikacją SCADA i sterownikiem PLC
11. Kolokwium 2
12. Realizacja programu sterującego przemysłowym procesem kaskadowym. napełniania zbiorników z wykorzystaniem grafu sekwencji (SFC).
13. Mechanizm adresacji pośredniej w sterownikach SIEMENS.
14. Pochodne i złożone typy danych w systemie SIEMENS: tablice, struktury, typy danych PLC.
15. Kolokwium 3.

Pozostałe informacje
Metody i techniki kształcenia:
  • Wykład: Treści prezentowane na wykładzie są przekazywane w formie prezentacji multimedialnej w połączeniu z klasycznym wykładem tablicowym wzbogaconymi o pokazy odnoszące się do prezentowanych zagadnień.
  • Ćwiczenia laboratoryjne: W trakcie zajęć laboratoryjnych studenci samodzielnie rozwiązują zadany problem praktyczny, dobierając odpowiednie narzędzia. Prowadzący stymuluje grupę do refleksji nad problemem, tak by otrzymane wyniki miały wysoką wartość merytoryczną.
Warunki i sposób zaliczenia poszczególnych form zajęć, w tym zasady zaliczeń poprawkowych, a także warunki dopuszczenia do egzaminu:

Wykład:
Jest przeprowadzone jedno kolokowium na ostatnim wykładzie, obejmujące treści programowe całego semestru. Ocena z tego kolokwium musi być pozytywna. W razie otrzymania oceny niedostatecznej nalezy ją poprawić na terminie poprawkowym. Nieobecność nieusprawieliwiona na kolowkium implikuje otrzymanie oceny 2.0. Przewiduje się JEDEN termin poprawkowy z wykładu.

Laboratorium:
Podczas zajęć laboratoryjnych są przeprowadzone trzy kolokwia z zakresu materiału przerobionego wcześniej. Wszystkie oceny z kolokwiów muszą być pozytywne. W razie otrzymania oceny niedostatecznej należy ją poprawić w ciągu najbliższego tygodnia na terminie poprawkowym (termin podany przez prowadzącego). Nieobecność nieusprawiedliwiona na kolokwium implikuje otrzymanie oceny 2.0. Poprawienie oceny niedostatecznej jest warunkiem koniecznym dopuszczenia do następnej serii ćwiczeń.

Zasady udziału w zajęciach:
  • Wykład:
    – Obecność obowiązkowa: Nie
    – Zasady udziału w zajęciach: Studenci uczestniczą w zajęciach poznając kolejne treści nauczania zgodnie z syllabusem przedmiotu. Studenci winni na bieżąco zadawać pytania i wyjaśniać wątpliwości. Rejestracja audiowizualna wykładu wymaga zgody prowadzącego.
  • Ćwiczenia laboratoryjne:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – Zasady udziału w zajęciach: Studenci wykonują ćwiczenia laboratoryjne zgodnie z materiałami udostępnionymi przez prowadzącego. Student jest zobowiązany do przygotowania się w przedmiocie wykonywanego ćwiczenia, co może zostać zweryfikowane kolokwium w formie ustnej lub pisemnej. Zaliczenie zajęć odbywa się na podstawie zaprezentowania rozwiązania postawionego problemu. Zaliczenie modułu jest możliwe po zaliczeniu wszystkich zajęć laboratoryjnych.
Sposób obliczania oceny końcowej:

Ocena końcowa to średnia ocen z wykładu i laboratorium, przy czym obie te oceny muszą być pozytywne.

Sposób i tryb wyrównywania zaległości powstałych wskutek nieobecności studenta na zajęciach:

Zaległości powstałe w skutek USPRAWIEDLIWIONEJ nieobecności należy odrobić na terminie dodatkowym, zorganizowanym pod koniec semestru. Nie ma możliwości odrabiania nieobecności nieusprawieliwionej.

Wymagania wstępne i dodatkowe, z uwzględnieniem sekwencyjności modułów :

Podstawowa zdolność posługiwania się dokumentacjami technicznymi w języku angielskim.

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

1 Kasprzyk J. „Programowanie sterowników przemysłowych” wyd. WNT 2006
2 Legierski T., Wyrwał J., Kasprzyk J., Hajda J. „Programowanie sterowników PLC” wyd. Gliwice 1998
3 Kwaśniewski J. „Sterowniki PLC w praktyce inżynierskiej” wyd. BTC. Legionowo 2008
4 Dokumentacja techniczna sprzętu PLC i oprogramowania SCADA stosowanego na laboratorium

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

Real-time PLC implementations of fractional order operator / Krzysztof OPRZĘDKIEWICZ, Edyta Gawin, Tomasz Gawin // W: Automation 2018 : advances in automation, robotics and measurement techniques / eds. Roman Szewczyk, Cezary Zieliński, Małgorzata Kaliczyńska. — Cham : Springer International Publishing AG, cop. 2018. — (Advances in Intelligent Systems and Computing ; ISSN 2194-5357 ; vol. 743). — ISBN: 978-3-319-77178-6 ; e-ISBN: 978-3-319-77179-3. — S. 36–51. — Bibliogr. s. 49–51, Abstr.. — tekst: https://goo.gl/RHBJfp

A PLC implementation of PSE approximant for fractional order operator / Krzysztof OPRZĘDKIEWICZ, Edyta Gawin, Wojciech MITKOWSKI // W: Non-integer order calculus and its applications : 9th international conference on Non-integer order calculus and its applications, Łódź, Poland, [11–13 October 2017] / eds. Piotr Ostalczyk, Dominik Sankowski, Jacek Nowakowski. — Cham : Springer International Publishing, cop. 2019. — (Lecture Notes in Electrical Engineering ; ISSN 1876-1100 ; vol. 496). — ISBN: 978-3-319-78457-1 ; e-ISBN: 978-3-319-78458-8. — S. 102–112. — Bibliogr., Abstr.. — Publikacja dostępna online od: 2018-03-23

Discrete, fractional order, cancellation controller. Pt. 2, PLC implementation / Krzysztof OPRZĘDKIEWICZ, Łukasz WIĘCKOWSKI, Maciej PODSIADŁO // W: Automation 2019 : progress in automation, robotics and measurement techniques / eds. Roman Szewczyk, Cezary Zieliński, Małgorzata Kaliczyńska. — Cham : Springer Nature Switzerland, cop. 2020. — (Advances in Intelligent Systems and Computing ; ISSN 2194-5357 ; vol. 920). — ISBN: 978-3-030-13272-9 ; e-ISBN: 978-3-030-13273-6. — S. 39–46. — Bibliogr. s. 45–46, Abstr.. — Publikacja dostępna online od: 3019-02-16

Informacje dodatkowe:

Brak