Typ laboratorium: Dydaktyczne/Badawcze
Lokalizacja (budynek/sala): WI2/24
Opiekun: dr inż. Sławomir Jaszczak
Opis
W Laboratorium realizowane są zajęcia dydaktyczne obejmujące systemy sensorowe i mechatroniczne, zagadnienia związane z programowalnymi układami automatyki i implementacją w układach PLC algorytmów sterowania obiektami rzeczywistymi oraz Internet Rzeczy (IoT) w tym Przemysłowy Internet Rzeczy (IIoT).
Wyposażenie laboratorium pozwala również prowadzić prace badawcze i wdrożeniowe w zakresie:
- analizy istniejącego obiektu w kontekście jego dynamiki, zakłóceń i ograniczeń technologicznych,
- analizy i opracowania algorytmów sterowania (zestaw algorytmów w postaci schematów blokowych i pseudokodu, opatrzonych komentarzami), odpowiednich do zadanego obiektu,
- analiz symulacyjnych w trybach model in the loop oraz hardware in the loop wraz z przygotowaniem raportu zawierającego obserwacje, wnioski i wyniki symulacji z komentarzami,
- implementacji wybranych algorytmów w jednym z typowych języków programowania zgodnych z IEC 61131-3 (LD, FBD, ST) na sterownikach PLC,
- opracowania dokumentacji oprogramowania oraz dokumentacji instalacji elektrycznej.
Wyposażenie
- Sterowniki programowalne PLC – głównie Beckhoff, a także B&R, Mitsubishi, Allen Bradley, Siemens, Unitronics, wraz z układami wejść/wyjść oraz oprogramowaniem narzędziowym.
- Układy napędowe – silniki krokowe, serwonapędy, silniki AC i DC z kontrolerami.
- Rzeczywiste modele obiektów – m.in. przemysłowa suwnica transportowa 3D, wahadło odwrócone, dźwig budowlany, aerodynamiczny system dwuśmigłowy, piec elektryczny, układ magnetycznej lewitacji, antyblokadowy system samochodowy ABS i inne.
Wykorzystanie w dydaktyce
- Systemy sensorowe i mechatronika – stanowią punkt wyjścia do kształcenia w obszarze automatyki i robotyki. Studenci zdobywają wiedzę na temat fizycznych elementów systemów, takich jak czujniki, przetworniki i elementy wykonawcze, a także poznają zasady integracji mechanicznej, elektrycznej i elektronicznej. Jest to obszar odpowiadający za pozyskiwanie danych z otoczenia i oddziaływanie na rzeczywiste procesy.
- Programowalne układy automatyki – obejmują platformy sprzętowo-programowe (PLC, PAC), które umożliwiają przetwarzanie sygnałów z sensorów oraz sterowanie elementami wykonawczymi. W tym obszarze kładzie się nacisk na praktyczne wykorzystanie języków programowania zgodnych z normą IEC 61131-3 oraz na obsługę procesów technologicznych w warunkach rzeczywistych.
- Algorytmy sterowania cyfrowego – stanowią warstwę matematyczno-logiczną systemów. Studenci uczą się przekładać wymagania technologiczne na konkretne metody regulacji – od klasycznych regulatorów PID po algorytmy optymalne i inteligentne. To właśnie te rozwiązania są implementowane w programowalnych układach automatyki.
- Cyfrowe systemy sterowania – integrują wszystkie elementy w spójne układy działające w czasie rzeczywistym. Łączą sensory, napędy, algorytmy i sterowniki w pełnowartościowe systemy, obejmujące komunikację, protokoły i infrastruktura sieciowa przemysłowa, nadzór oraz integrację z systemami wyższego poziomu, takimi jak SCADA czy rozwiązania IoT.
- Przemysłowy Internet Rzeczy (IIoT) – stanowi rozwinięcie koncepcji cyfrowych systemów sterowania o warstwę komunikacji sieciowej i analizy danych w skali całego zakładu. Łączy sensory, sterowniki PLC, systemy SCADA i bazy danych w zintegrowaną infrastrukturę, umożliwiającą zdalny monitoring, diagnostykę i predykcyjne utrzymanie ruchu. Obejmuje wykorzystanie przemysłowych protokołów komunikacyjnych (m.in. OPC UA, MQTT, Modbus, Profinet) oraz integrację z systemami nadrzędnymi MES i ERP. IIoT pozwala nie tylko sterować procesami w czasie rzeczywistym, lecz także gromadzić i analizować dane, co sprzyja optymalizacji produkcji, zwiększeniu niezawodności oraz wdrażaniu koncepcji Przemysłu 4.0.
Wykorzystanie w badaniach
Laboratorium umożliwia projektowanie i budowę stanowisk pomiarowych wraz z odpowiednimi algorytmami sterowania, ich opracowanie oraz implementację w wybranym języku programowania zgodnym z normą IEC 61131-3 (LD, FBD, IL, ST), a także przeprowadzanie testów w warunkach rzeczywistych i symulacyjnych.