1. Podstawy programowania sterowników SIMATIC w języku LAD (16h)

Sterowniki SIMATIC - przegląd systemów S7-300, S7-1200 i S7-1500. Oprogramowanie narzędziowe TIA Portal, konfiguracja sprzętowa, zarządzanie projektem Podstawy języka LAD, zasady tworzenia schematów drabinkowych, instrukcje binarne. Operacje cyfrowe, układy czasowe, liczniki. Funkcje i bloki funkcyjne. Typy zmiennych elementarne i złożone. Wykorzystanie bloków danych w programach sterujących. Bloki organizacyjne w sterownikach S7. Podstawy diagnostyki systemowej. Podstawy programowania algorytmów sterowania ciągłego.

2. Automatyka napędów energoelektronicznych (34h)

Więzy w układach napędowych. Równanie ruchu. Podstawowe struktury zautomatyzowanego napędu energoelektronicznego. Regulatory i obwody regulacji. Metody doboru nastaw regulatorów. Rola ograniczeń w układach regulacji. Układy regulacji prędkości i układy regulacji położenia - serwonapędy. Silnik elektryczny jako regulowane źródło momentu. Model matematyczny silnika asynchronicznego. Przekształtniki energoelektroniczne w napędach prądu przemiennego: falowniki napięcia z modulacją szerokości impulsów, falowniki prądu. Metody modulacji szerokości impulsów. Zasady i metody sterowania silników asynchronicznych. Sterowanie momentu silników asynchronicznych. Sterowanie wg metody orientacji wektora pola (FOC). Bezpośrednie sterowanie momentu (DTC). Silniki synchronicznego z magnesami trwałymi o sinusoidalnym i trapezowym przebiegu siły elektromotorycznej. Model matematyczny silnika synchronicznego o sinusoidalnej SEM rotacji. Metody i układy sterowania silnika synchronicznego z magnesami trwałymi: sterowanie momentu silnika. Silniki bezszczotkowe prądu stałego. Zagadnienia sterowania położeniem - serwonapędy. Zastosowanie sprzężeń wyprzedzających w serwonapędach. Praktyczne rozwiązania układów sterowania napędów z regulowaną prędkością i rozwiązania serwonapędów.

3. Analiza i projektowanie układów napędowych (21h)

Charakterystyka programu Matlab: zasada działania, podstawowe instrukcje, metody obróbki danych. Œrodowisko Simulink: opis dostępnych elementów standardowych. Zasady modelowania wybranych elementów układów napędowych. Analiza układu napędowego oparta o bloki dostępne w środowisku Simulink. Dobór metod rozwiązywania równań różniczkowych. Modelowanie wybranych elementów układu sterowania: regulatory, układy transformacji współrzędnych, modulatory, układy PWM. Modelowanie dyskretnych układów sterowania. Pakiet SimPowerSystems: dostępne modele układów energoelektronicznych i napędowych. Zasady analizowania układów napędowych z wykorzystaniem bloków dostępnych w pakiecie. Program GeckoCIRCUITS: właściwości, modelowanie i możliwości analizy układów napędowych. Modelowanie nietypowych układów z wykorzystaniem pakietu SimPowerSystems. Zagadnienia identyfikacji obiektów dynamicznych. Zagadnienia doboru elementów układu napędowego do konkretnych zastosowań.

4. Modelowanie obiektów przemysłowych (11h)

Systemy akwizycji i sterowania firmy National Instruments. Karta NI USB-6008 firmy National Instruments - budowa i układy peryferyjne. Konfiguracja i testowanie kart pomiarowych. Œrodowisko LabVIEW - podstawy. Modelowania obiektów dynamicznych. Programowanie karty NI USB-6008 w środowisku LabVIEW. Zastosowanie sterowników PLC S7-1200 do regulacji obiektów ciągłych. Realizacje regulatorów i ich automatyczne strojenie.

5. Zaawansowane programowanie sterowników SIMATIC w języku LAD (16h)

Oprogramowanie narzędziowe STEP 7. Obsługa wejść/wyjść analogowych, regulator PID - konfiguracja i parametryzacja, wykorzystanie wyjść impulsowych (PWM i PTO), obsługa i wykorzystanie szybkich liczników. Wykorzystanie podstawowych paneli operatorskich (HMI), Przerwania i funkcje diagnostyczne w wybranych sterownikach SIMATIC.

6. Zagadnienia sterowania napędów (18h)

Struktura układu sterowania napędu. Typowe elementy mikroprocesorowego układu sterowania. Zastosowanie systemów szybkiego prototypowania do sterowania napędami i modelowania obiektów regulacji. Charakterystyka, peryferia i programowanie karty sterowniczo-pomiarowej DS1104 firmy dSPACE. Tworzenie pulpitów sterowniczych w środowisku Control Desk. Struktury przemysłowych układów napędowych na przykładzie wieloosiowych serwonapędów. Zagadnienia sterowania napędami z wykorzystaniem sieci przemysłowych. Wykorzystanie kanałów danych i kanałów parametrycznych. Zagadnienia bezpieczeństwa maszyn w napędach przemysłowych.

7. Programowanie sterowników SIMATIC w językach SCL i GRAPH (12h)

Zasady tworzenia programów sekwencyjnych. Obszar zastosowań języka GRAPH. Poznanie podstawowych elementów programowania w środowisku GRAPH oraz zasad obsługi edytora graficznego. Elementy programowania strukturalnego w języku SCL, budowa bloków w języku SCL, zasady tworzenia identyfikatorów, literały, rodzaje i obsługa zmiennych, operatory, funkcje, konwersja danych, obsługa złożonych typów danych, wykorzystanie konstrukcji programistycznych. Wykorzystanie języka SCL do realizacji obliczeń statystycznych i obróbki danych pomiarowych. Typ wskaźnikowy w sterownikach SIMATIC. Adresowanie pośrednie wykorzystaniem wskaźników.

8. Zaawansowane metody programowania sterowników SIMATIC (28h)

Tworzenie programów sterujących z wykorzystaniem języka STL dla sterowników SIMATIC lub kompatybilnych na poziomie sprzętu i oprogramowania. Typy danych i zmiennych w Step7. Słowo stanu procesora sterownika S7-300, instrukcje warunkowe skoku i zakończenia bloku, programowanie pętli i rozdzielacza skoków, instrukcje na akumulatorach, instrukcje na liczbach rzeczywistych, adresowanie pośrednie pamięciowe i rejestrowe. Wywołania bloków, przekazywanie parametrów do funkcji i bloków funkcyjnych, programowanie obiektowe. Zastosowanie modelu wielokrotnego w trakcie tworzenia programów rozgałęzionych. Funkcje i bloki funkcyjne systemowe. Zasady korzystania i tworzenia elementów bibliotecznych. Moduły analogowe. Programowanie algorytmów sterowania ciągłego.

9. Układy HMI w systemach SIMATIC (14h)

Przegląd paneli operatorskich dostępnych w systemie SIMATIC. Możliwości oprogramowania WinCC flexible. Tworzenie i zarządzanie projektami wizualizacji. Konfiguracja połączenia ze sterownikiem S7 300 poprzez sieć MPI, PROFIBUS. Tworzenie projektów wizualizacji dla paneli operatorskich OP7 oraz PC.

10. Sieci przemysłowe SIMATIC NET (18h)

Zasady komunikacji sterowników programowalnych w strukturach sieci przemysłowych. Dane globalne. Warstwowy model odniesienia. Protokoły PPI, MPI i PROFIBUS w systemie SIMATIC. Komunikacja w sieci MPI, wymiana informacji pomiędzy sterownikami SIMATIC S7 za pomocą danych globalnych. Konfiguracja i uruchomienie sieci MPI. Sposób przekazywania danych w sieci PROFIBUS DP. Konfiguracja i uruchomienie sieci PROFIBUS DP. Przykład połączenia w sieci PROFIBUS DP i współpracy sterowników S7-300 z przemiennikiem częstotliwości Micro Master. Zasada działania oraz podstawowe parametry sieci AS-I. Parametryzacja urządzeń AS-I slave. Konfiguracja, wykorzystanie i diagnostyka jednostki master SIEMENS SIMATIC CP 343-2. Diagnostyka w sieci AS-I. Integracja sieci AS-I z siecią PROFIBUS DP.

11. Projekt zaliczeniowy (12h)

Projekt zaliczeniowy będzie stanowił praktyczną weryfikację wiedzy zdobytej w trakcie studiów. W ramach projektu zaliczeniowego zrealizowane zostaną zajęcia pozwalające na poszerzenie umiejętności związanych z tworzeniem dokumentacji i prezentacją. Egzamin zaliczający studia będzie przeprowadzony w formie obrony projektu.