Digitalna krmilja

Visokošolski učitelji: Nedeljković David

Opis predmeta

Pogoji za vključitev v delo oz. za opravljanje študijskih obveznosti:

• Formalni pogoj: vpis v 3. letnik študija; sicer so potrebna predznanja, pridobljena pri predmetih iz programiranja in programiranja mikrokrmilnikov.
• Za pristop k izpitu mora kandidat imeti uspešno opravljene laboratorijske vaje in izdelano poročilo z le-teh.
• Laboratorijske vaje morajo potekati v skupinah z manjšim številom študentov zaradi povišane nevarnosti (visoka napetost, vrteči se deli).

Vsebina:

• Predstavitev področij, kjer srečamo značilne krmilne naloge (industrija, energetika, promet...).
• Pregled najpomembnejših logičnih funkcij kot gradnikov krmilij: binarne, pomnilne, časovne in števne.
• Uporaba senzorjev in aktuatorjev: diskretnih, analognih; poudarek na tistih, ki jih najpogosteje srečamo v močnostni elektrotehniki.
• Osnutek, projekt in razvoj krmilja na preprostejših zgledih. Ponazoritev krmilja s funkcijskim načrtom. Kombinacijska in koračna krmilja. Upoštevanje varnostnih zahtev.
• Zasnova programirljivih krmilnikov, njihova zgradba in različne izvedbe strojne opreme. Vhodni in izhodni signali na krmilniku. Naslavljanje, podatkovni tipi. Princip obdelovanja uporabniškega krmilnega programa na krmilniku.
• Arhitektura mikrokrmilniških sistemov. Pomnilniki, periferne enote, najpogostejša komunikacijska vodila. Izvajanje nalog v realnem času.
• Načini pisanja uporabniškega krmilnega programa: ukazi (STL), lestvični diagram, funkcijski načrt; pri mikrokrmilnikih zbirnik in C. Podrobnejša seznanitev z najpomembnejšimi ukazi in funkcijami.
• Orodja za razvoj krmilnega programa in uporabniškega vmesnika.
• Komunikacija med krmilniki in inteligentnimi perifernimi enotami. Sistemi SCADA. Vpetost krmilja v informacijski sistem.

Cilji in kompetence:

• Študent bo spoznal osnovne gradnike krmilnih sistemov in njihove lastnosti. Naučil se bo uporabljati sodobne programirljive krmilnike in mikrokrmilniške sisteme, za katere bo z ustreznimi razvojnimi orodji izdelal krmilno programsko opremo in tako reševal krmilne naloge v industriji, energetiki in prometu. Učinkovitost krmiljenega procesa bo zagotovil s sistematičnim pristopom, pri čemer bo izpolnil tudi vse varnostne zahteve. Zavedal se bo nujnosti skrbnega dokumentiranja, jasnega postavljanja zahtev ter učinkovite komunikacije med sodelavci na projektu.
• Predvideni študijski rezultati: Znanje in razumevanje: Študent bo spoznal gradnike krmilnih sistemov, razumel bo koncept programirljivih krmilnikov in mikroprocesorjev ter njihove zmogljivosti, obvladal pa bo tudi različne načine razvoja krmilne programske opreme (nabor ukazov, lestvični diagram, funkcijski načrt, zbirnik, C).
• Uporaba: Glede na postavljene zahteve pri avtomatizaciji tehnološkega procesa bo študent izbral in sestavil ustrezno strojno opremo (programirljivi krmilnik ali mikrokrmilniški sistem), s sodobnim razvojnim programskim orodjem bo napisal pripadajoči krmilni program in izdelal posluževalni uporabniški vmesnik.
• Refleksija: Študent bo pri snovanju krmilnega sistema celovito in enoumno definiral zahteve v procesu, da se bo izognil nepredvidenim zastojem zaradi pomanjkljivega krmilja. Tako pri delu kot pri rešitvah, ki jih bo razvil, se bo temeljito posvetil varnostnim zahtevam in jih dosledno upošteval.
• Prenosljive spretnosti: Laboratorijske vaje bodo utrjevale sistematični pristop, ustrezno dokumentiranje idej in rešitev ter komunikacijo z naročnikom (tehnologom), sodelavci in podizvajalci. Študent bo znanja, pridobljena pri tem predmetu, lahko nadgradil in uporabil za realizacijo zahtevnejših krmilij.

Metode poučevanja in učenja:

• Predavanja (45 ur) in
• laboratorijske vaje (30 ur).

Gradiva

Temeljni literatura in viri:

1. Vanja Ambrožič, David Nedeljković: Uvod v programirljive krmilne sisteme, Univerza v Ljubljani, Fakulteta za elektrotehniko, 2011.
2. Hans Berger: Automating with SIMATIC : controllers, software, programming, data communication, operator control and process monitoring, Publicis Publishing, Erlangen, 2009.
3. Heinrich Lepers: SPS-Programmierung nach IEC 61131-3. Mit Beispielen für CoDeSys und Step 7, Franzis PC und Elektronik, 2007.
4. Vanja Ambrožič: Mikroračunalniki v močnostni elektroniki, Univerza v Ljubljani, Fakulteta za elektrotehniko, Ljubljana, 2001.
5. Hans Berger: Automating with STEP7 in STL and SCL, Publicis MCD Verlag, Erlangen, 2000.