KATEDRA STEROWANIA I INśYNIERII SYSTEMÓW Studium

KATEDRA STEROWANIA I INśYNIERII
SYSTEMÓW
Studium podyplomowe
Systemy Automatyki i Robotyki
Spis treści:
str.
KONTAKT.................................................................................................................... 2
OPIS STUDIUM........................................................................................................... 3
STRUKTURA ORGANIZACYJNA STUDIUM....................................................... 5
PROGRAM STUDIUM ............................................................................................... 6
LISTA PRZEDMIOTÓW ........................................................................................... 6
PROGRAM PRZEDMIOTÓW .................................................................................. 7
Politechnika
Poznańska
Studium podyplomowe
Systemy Automatyki i Robotyki
KATEDRA
STEROWANIA I INśYNIERII
SYSTEMÓW
Kontakt
Studium prowadzone jest przez Pracownię Sterowania i Robotyki
Katedry Sterowania i InŜynierii Systemów, Wydziału Informatyki i Zarządzania
Politechniki Poznańskiej.
Adres:
Katedra Sterowania i InŜynierii Systemów
Politechnika Poznańska
ul. Piotrowo 3A
60-965 Poznań
WWW:
Kierownik studium: prof. dr hab. inŜ. Krzysztof Kozłowski
tel.: (61) 665 2197
e-mail: [email protected]
Sekretariat:
Joanna Gawęcka
tel.: (61) 665 21 99
fax: (61) 665 28 49
e-mail: [email protected]
2
Studium podyplomowe
Systemy Automatyki i Robotyki
Politechnika
Poznańska
KATEDRA
STEROWANIA I INśYNIERII
SYSTEMÓW
Opis studium
Studium „Systemy Automatyki i Robotyki” jest najnowszą propozycją Pracowni
Sterowania i Robotyki Katedry Sterowania i InŜynierii Systemów, Wydziału Informatyki i
Zarządzania odpowiadającą na potrzeby kształcenia specjalistów z dziedziny szeroko
pojętej automatyki i robotyki. Dotyczy ono najnowszych zastosowań z tej dziedziny,
między
innymi
sterowników
PLC,
sieci
przemysłowych,
oprzyrządowania
i
oprogramowania budynków inteligentnych, programowana robotów przemysłowych oraz
mobilnych. Studium jest propozycją dla inŜynierów praktyków, po studiach licencjackich
lub magisterskich.
Cel studium
Celem nauczania jest przekazanie moŜliwie obszernej i kompletnej wiedzy z zakresu
zastosowań systemów automatyki i robotyki.
Zadaniem studium jest przygotowanie uczestników do:
Samodzielnego rozwiązywania problemów z dziedziny wykorzystania narzędzi
szybkiego
prototypowania,
przemysłowych
i
technik
cyfrowych
programowania
protokołów
wymiany
przenośnego
informacji
oraz
w
sieci
róŜnych
zastosowaniach automatyki.
Dalszego pogłębienia specjalistycznego kształcenia w zakresie wykorzystania najnowszych
narzędzi praktycznych w automatyce.
3
Studium podyplomowe
Systemy Automatyki i Robotyki
Politechnika
Poznańska
KATEDRA
STEROWANIA I INśYNIERII
SYSTEMÓW
Wymagane przygotowanie
Studium
jest
skierowane do
szerokiego
kręgu
odbiorców.
Przedmioty
podstawowe zaproponowane na studium dotyczą specjalistycznych zastosowań
automatyki
w
elektronicznego,
róŜnych
gałęziach
samochodowego,
przemysłu,
między
innymi
budynków
inteligentnych,
przemysłu
zastosowań
sterowników PLC oraz inŜynierii biomedycznej. Ćwiczenia w nowoczesnych
laboratoriach dobrane są w taki sposób, aby kaŜdy z uczestników zapoznał się z
modelami obiektów rzeczywistych oraz obiektów symulowanych i pozyskał
umiejętność posługiwania się nimi zarówno ze strony sprzętowej, jak i programowej.
Zdobyte w ten sposób doświadczenie umoŜliwi przeniesienie nabytych umiejętności
wprost do praktyki przemysłowej.
Wskazane jest posiadanie podstawowej wiedzy z zakresu kursu podstawowego
automatyki i robotyki (z kursu licencjackiego lub magisterskiego), opisu układów
dynamicznych, działania systemów mikrokomputerowych, znajomość dowolnego
systemu operacyjnego (wystarczy w zakresie uŜytkowania) oraz zrozumienie zasad
programowania w dowolnym języku wysokiego poziomu.
Kadra
Zajęcia są prowadzone przez pracowników Pracowni Sterowania i Robotyki
Katedry Sterowania i InŜynierii Systemów. Wykładowcy oraz prowadzący ćwiczenia
laboratoryjne posiadają nie tylko wysokie kwalifikacje dydaktyczne gwarantujące
efektywne przyswajanie prezentowanej wiedzy, ale równieŜ duŜe doświadczenie
praktyczne, będące efektem prowadzonych od wielu lat prac konstrukcyjnych i
badawczych. Pracownicy są konstruktorami m.in. kilku prototypów robotów
mobilnych, robota wspinającego się oraz wielu układów mikroprocesorowych dla
zastosowań automatyki w róŜnych gałęziach przemysłu.
4
Studium podyplomowe
Systemy Automatyki i Robotyki
Politechnika
Poznańska
KATEDRA
STEROWANIA I INśYNIERII
SYSTEMÓW
Struktura organizacyjna studium
Organizacja semestrów
Zajęcia odbywają się w piątki i soboty. Trwają w dwa semestry , z których kaŜdy
obejmuje 10 zjazdów. W czasie jednego zjazdu, w piątek odbywają się wyłącznie
wykłady natomiast w sobotę – wykłady oraz ćwiczenia laboratoryjne. Plan studiów
obejmuje łącznie 100 godziny lekcyjne wykładów i 100 godzin lekcyjnych
laboratorium.
Miejsce zajęć
Zajęcia teoretyczne prowadzone
są w salach wykładowych budynku
Wydziału Elektrycznego (ul. Piotrowo
3A), natomiast zajęcia laboratoryjne
są prowadzone w trzech laboratoriach
Katedry
Sterowania
i
InŜynierii
Systemów: Laboratorium Robotów
Przemysłowych, Laboratorium Sterowników PLC oraz Laboratorium Układów
Automatyki. Wszystkie są wyposaŜone w najnowocześniejszą aparaturę naukowobadawczą
nowoczesne
sterowniki,
roboty przemysłowe oraz modułowe
systemy
automatyki
zarówno
sprzętowe i programowe. KaŜde z
Laboratoriów jest przyłączone do
sieci,
co
umoŜliwia
urządzeń z zewnątrz.
5
sterowanie
Politechnika
Poznańska
Studium podyplomowe
Systemy Automatyki i Robotyki
KATEDRA
STEROWANIA I INśYNIERII
SYSTEMÓW
Program studium
Lista przedmiotów
1. Programowanie Sterowników PLC
2. Sieci Przemysłowe i Cyfrowe Protokoły Wymiany Informacji
3. Techniki Szybkiego Prototypowania
4. Systemy Automatyki Budynków
5. Projektowanie Systemów Automatyki
6. Programowanie Robotów Przemysłowych
7. UŜytkowe Roboty Mobilne
8. Nowoczesne Napędy Robotów
9. Wizualizacja Procesów Przemysłowych
10. Cyfrowe Systemy Sterowania
6
Politechnika
Poznańska
Studium podyplomowe
Systemy Automatyki i Robotyki
KATEDRA
STEROWANIA I INśYNIERII
SYSTEMÓW
Program przedmiotów
Programowanie sterowników PLC
zagadnienia
Wykłady
• Języki programowania sterowników PLC
• zasady tworzenia programów
• wielomodułowość tworzonego programu
• typy danych
• funkcje sterujące, arytmetyczne i specjalne
• wykorzystanie podstawowych i zaawansowanych funkcji bibliotecznych
oprogramowania narzędziowego
• omówienie przykładowych rozwiązań układów sterowania
• budowa i działanie sterownika PLC w systemie SIMATIC S7-300
• akwizycja sygnałów pomiarowych i emisja sygnałów wykonawczych.
Laboratoria
• Sterowanie wybranym obiektem w wykorzystaniem funkcji logicznych.
• Algorytm sterowania z uwzględnieniem funkcji czasowych.
• Wykorzystanie bloków danych do przechowywania danych procesu.
• Układ sterowania wykorzystujący bloki regulacji PID.
7
Politechnika
Poznańska
Studium podyplomowe
Systemy Automatyki i Robotyki
KATEDRA
STEROWANIA I INśYNIERII
SYSTEMÓW
Program przedmiotów
Sieci przemysłowe i cyfrowe protokoły wymiany informacji
Zagadnienia
Wykłady
• Normatywny model odniesienia komunikacji sieciowej
• Przemysłowe standardy transmisji szeregowej
• interfejs komunikacyjny w systemie PLC
• własności mediów transmisyjnych i warstwa fizyczna sieci
przemysłowych
• sieci polowe ProfiBus, CAN
• globalne protokoły wymiany informacji: industrial Ethernet
Laboratoria
• Konfiguracja połączenia sieciowego - magistralą Profibus DP.
• Wymiana komunikatów procesowych w sieci CAN.
• Sterowanie napędami przekształtnikowymi w oparciu o sieć Profibus
DP.
• Uruchomienie prezentacji przebiegu procesu w sieci eternetowej.
8
Studium podyplomowe
Systemy Automatyki i Robotyki
Politechnika
Poznańska
KATEDRA
STEROWANIA I INśYNIERII
SYSTEMÓW
Program przedmiotów
Techniki szybkiego prototypowania
zagadnienia
Wykłady
•
Budowa systemu projektowania i prototypowania, jego główne funkcje,
przegląd koncepcji i rozwiązań.
•
Zintegrowane środowisko prototypowania i testowania układów
sterowania.
•
Szybkie prototypowanie w środowisku Matlab/Simulink/RTW (Real
Time Workshop).
•
Działanie w systemie MS Windows narzędzi do testowania i
wizualizacji stanu sterowanego procesu.
•
Przykładowe aplikacje uzyskane z wykorzystaniem szybkiego
prototypowania.
•
Środowisko systemu Matlab, podstawowe operacje matematyczne,
programowanie i wizualizacja wyników.
•
Modelowanie układów dynamicznych s Simulinku.
•
Podstawy działania RTW współpracującego z kartą DSP.
•
Modelowanie prostych układów sterowania z wykorzystaniem
poznanych narzędzi.
•
Prototypowanie zamodelowanych w ćwiczeniach 4 układów.
Laboratoria
9
Studium podyplomowe
Systemy Automatyki i Robotyki
Politechnika
Poznańska
KATEDRA
STEROWANIA I INśYNIERII
SYSTEMÓW
Program przedmiotów
Systemy Automatyki Budynków
zagadnienia
Wykłady
•
Budynek jako system wieloagentowy.
•
Ogólna struktura BMS (Building Management System).
•
Systemy Automatyki Budynków wg Europejskiego standardu EIB.
•
Podstawowe elementy BMS: sterowanie wentylacją i klimatyzacją,
sterowanie węzłem cieplnym, sterowanie instalacji wod-kan.,
sterowanie agregatami wody lodowej, sterowanie oświetleniem,
sterowanie pracą wind, oddymanie, instalacja tryskaczowa, kontrola
zuŜycia energii (ciepło,prąd,woda).
•
Zasilanie awaryjne budynku.
•
Włamania i kontrola dostępu.
•
Sieć strukturalna.
•
Przykłady rozwiązań budynków inteligentnych w Polsce.
•
Inteligentne Budynki,
stosowanych w Polsce.
•
Symulacja prostej struktury BMS.
•
Wizyta w budynku inteligentnym PFC.
•
Projekt tablicy budynku inteligentnego.
•
Symulator kontroli zuŜycia energii.
•
Projekt prostego systemu sterowania pracą wind.
•
Projekt zasilania awaryjnego budynku.
a
Projekt
Elektryczny
Laboratoria
10
wg
standardów
Studium podyplomowe
Systemy Automatyki i Robotyki
Politechnika
Poznańska
KATEDRA
STEROWANIA I INśYNIERII
SYSTEMÓW
Program przedmiotów
Projektowanie Systemów Automatyki
zagadnienia
Wykłady
•
Układy i systemy pomiarowe:
Czujniki do pomiaru wielkości mechanicznych: połoŜenia prędkości przyspieszeń,
siły, czujniki optyczne, czujniki do pomiaru ciśnienia, czujniki do pomiaru
temperatury, czujniki do pomiaru natęŜenia przepływu.
•
Pneumatyczne układy sterowania
Elementy pneumatyczne, projektowanie układów pneumatycznych
•
Regulatory
Rodzaje regulatorów, dobór nastaw, budowa regulatorów pneumatycznych,
regulatory hydrauliczne
•
Elektryczne układy sterowania
Sieci zasilające, zabezpieczenia, wymagania ochrony przeciwporaŜeniowej i
przepięciowej, Projektowanie układów zasilania systemów sterowania, Ochrona
przepięciowa czujników, przetworników pomiarowych, regulatorów. Układy SZR
(samoczynnego załączenia rezerwy), Układy kompensacji mocy biernej.
Laboratoria
•
Elementy wykonawcze automatyki.
•
Projektowanie rozproszonych układów pomiarowych i sterujących.
•
Kosztorysowanie prac projektowych i wykonawczych.
•
Metody pomiaru natęŜenia przepływu (rotametr, kryza pomiarowa).
•
Układ sterowania węzła cieplnego.
•
Identyfikacja obiektu cieplnego.
•
Dobór nastaw regulatora (przemysłowego i zaprojektowanego w
Matlabie) dla obiektu cieplnego.
•
Sterowanie systemem segregacji kulek.
•
Układ pomiaru i regulacji ciśnienia w systemie hydraulicznym.
•
Układ sterowania poziomem wody w zbiornikach.
•
Układy sterowania silnikiem indukcyjnym 3-fazowym (styczniki,
przekaźniki programowalne, falowniki).
11
Studium podyplomowe
Systemy Automatyki i Robotyki
Politechnika
Poznańska
KATEDRA
STEROWANIA I INśYNIERII
SYSTEMÓW
Program przedmiotów
Programowanie Robotów Przemysłowych
zagadnienia
Wykłady
•
Przegląd systemu i terminy podstawowe dotyczące robotów
•
Ręczna obsługa przesuwu robota
•
Kalibracja robota
•
Pomiar narzędzia i podstawy
•
Tworzenie programów
•
Programowanie ruchów
•
Programowanie logiki
•
Programowanie chwytaka
•
Podprogramy i pętle
•
Obsługa w trybie pracy z wykorzystaniem automatyki zewnętrznej
•
Programowanie strukturalne
•
Obsługa, przesuw ręczny
•
Pomiar narzędzia (bolec – chwytak)
•
Pomiar BASE (stół)
•
Program powietrzny (ruch PTP)
•
Ruch po torze, przybliŜenie (cięcie strumieniem wody)
•
Programowanie chwytaka - tabliczka
•
Zewnętrzny TCP (pomiar narzędzia)
•
Zlecenie klejenia na przedniej szybie samochodowej (tabliczka)
•
Podprogramy (tabliczka, kontur części), pętla nieskończona
•
Automatyka zewnętrzna
Laboratoria
12
Studium podyplomowe
Systemy Automatyki i Robotyki
Politechnika
Poznańska
KATEDRA
STEROWANIA I INśYNIERII
SYSTEMÓW
Program przedmiotów
UŜytkowe roboty mobilne
zagadnienia
Wykłady
•
Przekrój zastosowań robotów mobilnych ze
uwzględnieniem zastosowań w policji i medycynie.
•
Proste algorytmy sterowania robotów mobilnych.
•
Zastosowanie systemu wizyjnego
sterowania robotem mobilnym.
•
Wykorzystanie
mobilnego.
•
Zachowania
grupowe
wieloagentowego.
•
Przykłady zastosowań grupy robotów mobilnych.
•
Algorytmy sterowania pojedynczym robotem mobilnym
•
Zastosowanie systemu wizyjnego do sterowania robotem mobilnym
•
Podstawy oprogramowania vSLAM
•
Algorytmy sterowania robotem mobilnym z omijaniem przeszkód
•
Prosty system wieloagentowy robotów mobilnych
szczególnym
w sprzęŜeniu
zwrotnym
do
róŜnych czujników do zadań lokalizacji robota
robotów
mobilnych
jako
systemu
Laboratoria
13
Studium podyplomowe
Systemy Automatyki i Robotyki
Politechnika
Poznańska
KATEDRA
STEROWANIA I INśYNIERII
SYSTEMÓW
Program przedmiotów
Nowoczesne napędy robotów
zagadnienia
Wykłady
•
Napędy robotów.
•
Uogólniony model silnika elektrycznego.
•
Manipulatory robotów i ich modele matematyczne.
•
Sposoby wyprowadzania modelu dynamiki robota.
•
Algorytmy sterowanie manipulatorów robota:
sterowanie niezaleŜne jednym stopniem swobody robota, sterowanie z
wykorzystaniem modelu dynamiki robota: (sterowanie z kompensacją grawitacji,
sterowanie ze sprzęŜeniem w przód, sterowanie adaptacyjne, sterowanie ślizgowe)
•
Układy wykonawcze z elektrycznymi silnikami DC, z silnikami
synchronicznymi.
Laboratoria
•
Model manipulatora PM2R. Zadanie proste i odwrotne dynamiki.
•
Jakość sterowania w układzie z niezaleŜnymi regulatorami PD oraz w
układzie ze scentralizowanym regulatorem PD+G.
•
Odporność regulatora adaptacyjnego i zbieŜność estymat parametrów
modelu manipulatora
•
Sterowanie ślizgowe dla systemu SIMO. Odporność regulatorów
ślizgowych
•
Sterowanie prędkościowe z regulatorem PID
•
Sterowanie pozycyjne ze sprzęŜeniem od stanu
•
Odporne sterowanie pozycyjne z regulatorem ROOS
14
Studium podyplomowe
Systemy Automatyki i Robotyki
Politechnika
Poznańska
KATEDRA
STEROWANIA I INśYNIERII
SYSTEMÓW
Program przedmiotów
Wizualizacja procesów przemysłowych
zagadnienia
Wykłady
•
Obszary zastosowania przemysłowych systemów sterowania i
wizualizacji.
•
Systemy typu SCADA i ich podstawowe funkcje.
•
Omówienie architektury ArchestrA
•
Tworzenie aplikacji przemysłowych za pomocą programu InTouch:
MoŜliwości graficznych programu InTouch, Architektura aplikacji, Tworzenie
zmiennych, Obsługa alarmów i trendów, Metody obsługi bezpieczeństwa w
aplikacji InTouch, Tworzenie raportów, Komunikacja aplikacji ze sterownikiem PLC,
•
Oprogramowanie ActiveFactory – system analizy i raportowania
danych procesowych i wydajnościowych
•
Zastosowanie Wonderware Historia w przedsiębiorstwie
Cechy systemu i jego konfiguracja, Mechanizmy gromadzenia danych, Integracja
systemu z aplikacjami wizualizacyjnymi InTouch, Zastosowanie systemu do
efektywnego zarządzania produkcją
Laboratoria
•
Tworzenie podstawowych obiektów graficznych w InTouch-u,
•
Tworzeni zmiennych, skryptów i ich zastosowanie w animacji procesu
produkcyjnego.
•
Komunikacja ze sterownikiem PLC i obiektem przemysłowym (np.
modelem kaskady zbiorników, modelem węzła cieplnego).
•
Konfiguracja komunikacji ze sterownikiem PLC, tworzenie zmiennych,
•
Tworzenie wizualizacji procesu przemysłowego,
•
Wykorzystanie trendów,
•
Budowa systemów alarmowania i analizy stanów alarmowych,
•
Metody raportowania w InTouch-u
•
Budowa systemu zabezpieczeń w InTouch-u
15
Studium podyplomowe
Systemy Automatyki i Robotyki
Politechnika
Poznańska
KATEDRA
STEROWANIA I INśYNIERII
SYSTEMÓW
Program przedmiotów
Cyfrowe systemy sterowania
zagadnienia
Wykłady
•
Metody opisu i analizy cyfrowych układów sterowania. Teoria
dyskretnych układów liniowych. Dyskretna reprezentacja układów
ciągłych. Synteza układów cyfrowych. Algorytmy bezpośredniego
sterowania cyfrowego. Projektowanie cyfrowych układów sterowania.
Analiza skutków kwantyzacji. Automaty skończone i realizacja funkcji
logicznych.
•
Architektura
współczesnych
systemów
mikrokomputerowych.
Najpopularniejsze mikrokomputery jednoukładowe i mikrokontrolery.
•
Urządzenia i sposoby sprzęgania obiektu z kontrolno-pomiarowym
systemem mikrokomputerowym.
•
Typowe
zasoby
systemów mikrokomputerowych,
pamięci oraz
sposoby ich wykorzystania, pulpity i konsole operatorskie, urządzenia
zobrazowania informacji.
Laboratoria
•
Komputerowe systemy modułowe w automatyce i robotyce.
•
Podział zadań pomiędzy sprzęt i oprogramowanie.
•
Uruchamianie i diagnostyka systemów mikrokomputerowych
•
Realizacja funkcji logicznych na programowalnej macierzy GAL.
•
Realizacja funkcji logicznych i automatów na procesorach rodziny 51.
•
Pomiary analogowe w układach mikroprocesorowych.
•
Sterowanie PWM jedno i dwubiegunowe.
•
Realizacja odometrii robota mobilnego na DSP.
•
Cyfrowy układ regulacji z wykorzystaniem karty DSP.
16