Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Sterowanie napędami
Tok studiów:
2019/2020
Kod:
RAIR-2-202-RT-s
Wydział:
Inżynierii Mechanicznej i Robotyki
Poziom studiów:
Studia II stopnia
Specjalność:
Robotyka
Kierunek:
Automatyka i Robotyka
Semestr:
2
Profil:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Prowadzący moduł:
dr inż. Micek Piotr (micek_pt@agh.edu.pl)
Treści programowe zapewniające uzyskanie efektów uczenia się dla modułu zajęć

Moduł obejmuje zasady doboru i techniki sterowania napędami elektrycznymi, specyfikę poszczególnych typów silników elektrycznych i metod sterowania nimi, budowę układu regulacji pozycji i prędkości napędu oraz dobór parametrów regulatorów. Dużą uwagę poświęca się na wykorzystaniu sterowników przemysłowych w sterowaniu napędami elektrycznymi.

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 Ma wiedzę o językach i metodach programowania sterowników przemysłowych w układach napędowych AIR2A_W06 Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych,
Kolokwium,
Wynik testu zaliczeniowego,
Egzamin
M_W002 Ma wiedze o układach wejściowych i wyjściowych sterowników przemysłowych i sposobie ich wykorzystania w automatyzacji napędów AIR2A_W02, AIR2A_W03, AIR2A_W06 Kolokwium,
Wynik testu zaliczeniowego,
Egzamin
M_W003 Ma wiedze o napędach maszyn i sposobach ich sterowania z wykorzystaniem sterowników PLC AIR2A_W03 Kolokwium,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
Umiejętności: potrafi
M_U001 Potrafi wykonać zaawansowany program na sterownik PLC AIR2A_U07 Sprawozdanie,
Wykonanie ćwiczeń laboratoryjnych
M_U002 Potrafi zrealizować układ sterowania serwonapędem z wykorzystaniem PLC AIR2A_U04, AIR2A_U07, AIR2A_U06 Aktywność na zajęciach
Kompetencje społeczne: jest gotów do
M_K001 Potrafi współpracować w grupie w celu rozwiązywania problemów sterowania napędem z wykorzystaniem PLC AIR2A_K01 Aktywność na zajęciach,
Udział w dyskusji,
Wykonanie projektu,
Wykonanie ćwiczeń
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
44 16 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 Ma wiedzę o językach i metodach programowania sterowników przemysłowych w układach napędowych + - + - - - - - - - -
M_W002 Ma wiedze o układach wejściowych i wyjściowych sterowników przemysłowych i sposobie ich wykorzystania w automatyzacji napędów + - - - - - - - - - -
M_W003 Ma wiedze o napędach maszyn i sposobach ich sterowania z wykorzystaniem sterowników PLC + - + - - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 Potrafi wykonać zaawansowany program na sterownik PLC - - + - - - - - - - -
M_U002 Potrafi zrealizować układ sterowania serwonapędem z wykorzystaniem PLC - - + - - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Potrafi współpracować w grupie w celu rozwiązywania problemów sterowania napędem z wykorzystaniem PLC - - + - - - - - - - -
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 118 godz
Punkty ECTS za moduł 4 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 44 godz
Przygotowanie do zajęć 22 godz
przygotowanie projektu, prezentacji, pracy pisemnej, sprawozdania 20 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 25 godz
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 2 godz
Dodatkowe godziny kontaktowe 5 godz
Szczegółowe treści kształcenia w ramach poszczególnych form zajęć (szczegółowy program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład (16h):
  1. Wykorzystanie programowania sterowników przemysłowych w sterowaniu napędami

    Zasady programowania PLC zgodnie z wytycznymi IEC. Rodzaje języków, struktura, typy zmiennych. Struktura programu, rodzaje zadań, podprogramy, przerwania, metody sterowania przebiegiem programu.

  2. Sliniki elektryczne prądu przemiennego

    Silniki asynchroniczne i synchroniczne prądu przemiennego. Charakterystyki silników, wady i zalety silników prądu przemiennego. Sposoby sterowania silnikami prądu przemiennego. Sposoby podłączenia silników asynchronicznych

  3. Przemienniki częstotliwości w napędach prądu przemiennego

    Budowa i rodzaje przemienników częstotliwości. Podstawowe funkcje przemienników. Podstawowe parametry przemienników, zalecane ustawienia parametrów przemienników częstotliwości. Zasady stosowania przemienników w układach napędowych – wyposażenie, podłączenie, zabezpieczenie.

  4. Serwonapędy elektryczne

    Rodzaje i struktura serwonapędów elektrycznych. Charakterystyki silników synchronicznych. Rodzaje i zasada działania sprzężenia zwrotnego stosowanego w serwonapędach (enkodery inkrementalne i absolutne, resolwery, czujniki Halla – zasada działania, sygnały wyjściowe). Dobór parametrów sterowników serwonapędów.

  5. Układy wejściowe i wyjściowe sterowników programowalnych i przemysłowych układów sterujących

    Podział wejść i wyjść sterowników, sposoby podłączania elementów automatyki do sterownika PLC, zabezpieczenia układów wyjściowych, zabezpieczenie elementów układu napędowego. Standardy przemysłowe sygnałów sterujących.
    Instrukcje pozycjonowania w sterownikach PLC,

  6. Silniki elektryczne prądu stałego jako elementy napędowe układów automatyki

    Rodzaje silników elektrycznych prądu stałego stosowane w układach automatyki. Silniki prądu stałego: PMDC. BLDC, skokowe. Charakterystyki silników, sposoby sterowania, wady i zalety. Sterowniki silników skokowych i bez szczotkowych.

  7. Wieloosiowe sterowniki ruchu – Motion Control

    Sterowanie ruchem elementów wykonawczych w złożonych układach automatyki, sterowniki motion control – programowanie, interpolacja, funkcje specjalne. Zasady doboru parametrów regulatorów w serwonapędach.

  8. Wyznaczenie parametrów napędu w układach automatyki – zasady doboru napędu elektrycznego

    Redukcja mas, momentów bezwładności, sił i momentów sił. Równanie ruchu układu zastępczego – zasady doboru napędu. Obliczenie regeneracji energii. Dobór typu napęd w zależności od aplikacji. Podsumowanie wad i zalet poszczególnych typów napędów elektrycznych.

Ćwiczenia laboratoryjne (28h):
  1. Zapoznanie się z obsługą programu narzędziowego do programowania PLC

    Ćwiczenie obsługi programu do programowania sterowników. Tworzenie nowego projektu, definicja struktury. Wykonanie przykładowych programów w różnych językach.

  2. Sterowanie silnikiem skokowym z wykorzystaniem PLC firmy Mitsubishi

    Wykonanie programu sterującego silnikiem skokowym z wykorzystaniem sterowników FX3U firmy Mitsubishi. Badanie wpływu napięcia zasilania i sposobu podłączenia silnika na jego charakterystyki. Praca mikrokrokowa. Przebieg pozycjonowania, zerowanie pozycji

  3. Wprowadzenie do programowania strukturalnego sterowników przemysłowych

    Zasady definiowania zadań i programów. Zadania warunkowe, przerwania, definiowanie zmiennych symbolicznych. Tworzenie bloków funkcyjnych i funkcji. Wykonanie bloku funkcyjnego uniwersalnego regulatora PID oraz bloku zapisu danych do pamięci sterownika

  4. Uruchomienie i testowanie regulatora PID w układzie pozycjonowania napędu elektrycznego Testy działania regulatora na obiekcie symulowanym i rzeczywistym. Regulator w układzie pozycjonowania napędu. Badania regulatora, zapis danych procesowych. Dobór parametrów i modyfikacja regulatora.
  5. Pozycjonowanie napędu z wykorzystaniem sterowników firmy Fatek

    Wykonanie programu sterowania pozycjonowaniem napędu z wykorzystaniem sterownika firmy Fatek. Wykonanie programu sekwencyjnego..

  6. Parametryzacja i sterowanie układem napędowym z przemiennikiem częstotliwości

    Konfiguracja parametrów przemiennika częstotliwości, realizacja regulacji przemiennika częstotliwości w układzie pozycjonowania. Badanie wpływu parametrów przemiennika na pracę napędu asynchronicznego

  7. Parametryzacja serwonapędu z silnikiem synchronicznym

    Konfiguracja serwonapędu, dobór parametrów regulatorów PID w serwonapędzie, tłumienie drgań elementów wykonawczych

  8. Komunikacja sieciowa w układach napędowych

    Połączenie sieciowe sterowników PLC i układów wykonawczych. Przykład z wykorzystaniem protokołu Modbus do sterowania przemiennikiem częstotliwości

  9. Zajęcia zaliczeniowe – sprawdzenie nabytych umiejętności praktycznych

    Praktyczna realizacja programu sterującego układem napędowym

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:

Uczestnictwo w wykładzie nie jest obowiązkowe. Obecność i aktywny udział w co najmniej 6 (12 godzin) wykładach jest brane pod uwagę przy obliczeniu oceny końcowej. Na zajęciach laboratoryjnych przeprowadzane są 3 kolokwia zaliczeniowe. Każde kolokwium musi być zaliczone pozytywnie (co najmniej 50% poprawnych odpowiedzi). Przy zaliczeniu laboratorium uwzględniana jest aktywność studenta i poprawność realizacji wyznaczonych zadań.W przypadku niezaliczenia kolokwium możliwa jest jego poprawa na ostatnich zajęciach laboratoryjnych.Do egzaminu może być dopuszczony student który uzyskał zaliczenie z laboratorium.

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 z laboratorium 40% (średnia z cząstkowych sprawdzianów 80% + aktywność na zajęciach 20%), udział i aktywność na wykładach 10%, ocena z egzaminu 50%

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

W przypadku nieobecności studenta na zajęciach laboratoryjnych możliwe jest odrabianie tych zajęć z inną grupą w ramach jednego tygodnia zajęć. W przypadku niemożności odrobienia zajęć dopuszcza się jedną nieusprawiedliwioną nieobecność na zajęciach laboratoryjnych. Nieobecność na zajęciach nie zwalnia studenta z konieczności zaliczenia kolokwium z zakresu przerobionego w ramach laboratorium. W przypadku usprawiedliwionej nieobecności na więcej niż jednych zajęciach laboratoryjnych student może wyrównać zaległości indywidualnie realizując projekt (lub przygotowując konspekt) dotyczący tematyki opuszczonych zajęć. .

Wymagania wstępne i dodatkowe, z uwzględnieniem sekwencyjności modułów :

Znajomość podstaw automatyki, elektroniki, teorii sterowania. Znajomość obsługi komputera.

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

Jerzy Kasprzyk „Programowanie sterowników przemysłowych” WNT 2006
Tadeusz Legierski, Jerzy Kasprzyk i in. „Programowanie sterowników PLC” WPKJS Gliwice 1998
Janusz Kwaśniewski „Programowalne sterowniki przemysłowe w systemach sterowania” Roma-Pol Kraków 1999
Lech Ptaszyński “Przetwornice częstotliwości” Envirotech Poznań 1996
Siekielski Grzegorz “Automatyka napędu” AGH Kraków 2009
Czesław Grzbiela Andrzej Machowski “Maszyny, urządzenia elektryczne i automatyka w przemyśle” Śląsk Katowice 2002
Stanisław Flaga „Programowanie sterowników PLC w języku drabinkowym” Res-Net Kraków 2005
Frank D. Petruzella „Programmable Logic Controllers” McGrawHill 2005
manuale firmowe używanego sprzętu
normy:
PN-IEC-61131-1: 2004 Sterowniki programowalne; Postanowienia ogólne
PN-IEC-61131-2:2004 Sterowniki programowalne; Wymagania i badania dotyczące sprzętu
PN-IEC-61131-3:2004 Sterowniki programowalne; Języki programowania
PN-IEC-61131-5:2004 Sterowniki programowalne; Komunikacja

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

1. Construction and simulation of the 2S1 tracked vehicle model and its verification using vertical forces on the road wheels while overcoming a single obstacle / Tomasz Nabagło, Andrzej JURKIEWICZ, Marcin APOSTOŁ, Piotr MICEK // Diffusion and Defect Data – Solid State Data. Part B, Solid State Phenomena ; ISSN 1012-0394. — 2011 vol. 177: Control engineering in materials processing, s. 168–176. — Bibliogr. s. 176, Abstr.. — tekst: http://www.scientific.net/SSP.177.168.pdf
2. Control system of the hydraulic cylinders synchronization with the use of arithmetic mean of their positions — Układ szeregowania synchronizacją siłowników hydraulicznych z wykorzystaniem średniej arytmetycznej ich położeń / Dariusz GRZYBEK, Piotr MICEK // Mechanics and Control / AGH University of Science and Technology. Faculty of Mechanical Engineering and Robotics, Commission on Applied Mechanics of Polish Academy of Sciences. Cracow Branch ; ISSN 2083-6759. — Tytuł poprz.: Mechanics ; ISSN: 1734-8927. — 2010 vol. 29 no. 1, s. 16–21. — Bibliogr. s. 21, Summ.. — tekst: http://journals.bg.agh.edu.pl/MECHANICS-CTRL/2010-01/mech04.pdf
3. Control system of the laboratory stand for continuous casting of aluminum / Piotr MICEK, Paweł Hammer // W: ICCC 2014 [Dokument elektroniczny] : proceedings of the 15\textsuperscript{th} International Carpathian Control Conference (ICCC) : Velke Karlovice, Czech Republic, May 28–30, 2014 / eds. Ivo Petráš [et al.]. — Wersja do Windows. — Dane tekstowe. — [Piscataway] : IEEE, cop. 2014. — 1 dysk optyczny. — Dod. ISBN 978-1-4799-3528-4. — e-ISBN: 978-1-4799-3527-7. — S. 342–345. — Wymagania systemowe: Adobe Reader ; napęd CD-ROM. — Bibliogr. s. 345, Abstr.
4. Electrohydraulic system for cylinders motion synchronization / D. GRZYBEK, A. JURKIEWICZ, P. MICEK // International Journal of Applied Mechanics and Engineering ; ISSN 1734-4492. — Tytuł poprz.: Applied Mechanics and Engineering. — 2010 vol. 15 no. 3, s. 699-706. — Bibliogr. s. 706
5. Piezoelectric beam generator based on MFC as a self-powered vibration sensor / Dariusz GRZYBEK, Piotr MICEK // Sensors and Actuators. A, Physical ; ISSN 0924-4247. — 2017 vol. 267, s. 417–423. — Bibliogr. s. 423, Abstr.. — tekst: https://goo.gl/GaUEbp
6. Wybrane zagadnienia z automatyki i robotyki — [Selected issues of automation and robotics] / Stanisław FLAGA, Dariusz GRZYBEK, Andrzej JURKIEWICZ, Janusz KOWAL, Krzysztof LALIK, Filip Lejman, Dorota MARSZALIK, Piotr MICEK, Agata NAWROCKA, Kamil ZAJĄC. — Kraków : Katedra Automatyzacji Procesów. Akademia Górniczo-Hutnicza, 2016. — 106 s.. — (Monografie Katedry Automatyzacji Procesów AGH w Krakowie ; 19). — Bibliogr. s. 98–102. — ISBN: 978-83-64755-21-7
7. Determination of emissivity characteristics for controlled cooling of nickel-alloy forgings / Piotr SKUBISZ, Piotr MICEK // Diffusion and Defect Data – Solid State Data. Part B, Solid State Phenomena ; ISSN 1012-0394. — 2014 vol. 208, s. 1–7. — Bibliogr. s. 7, Abstr.. — tekst: http://www.scientific.net/SSP.208.1

Informacje dodatkowe:

Brak