Мікроконтролери та виконавчі пристрої робототехнічних систем
Спеціальність: Автоматизація та комп'ютерно-інтегровані технології
Код дисципліни: 6.151.04.E.053
Кількість кредитів: 5.00
Кафедра: Автоматизація та комп'ютерно-інтегровані технології
Лектор: д.т.н., професор, Матіко Федір Дмитрович
асистент Шалева Володимир Володимирович
Семестр: 6 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: Вивчення навчальної дисципліни передбачає формування у здобувачів освіти компетентностей:
Інтегральна компетентність:
Здатність розв’язувати складні спеціалізовані задачі та практичні проблеми, що характеризуються комплексністю та невизначеністю умов, під час професійної діяльності у галузі автоматизації або у процесі навчання, що передбачає застосування теорій та методів галузі.
Загальні компетентності:
КЗ 1. Здатність застосовувати знання у практичних ситуаціях.
Фахові компетентності:
КС 5. Здатність обґрунтовувати вибір технічних засобів автоматизації на основі розуміння принципів їх роботи, аналізу їх властивостей, призначення і технічних характеристик з урахуванням вимог до системи автоматизації і експлуатаційних умов; налагоджувати технічні засоби автоматизації та системи керування.
КС 7. Здатність обґрунтовувати вибір технічної структури та вміти розробляти прикладне програмне забезпечення для мікропроцесорних систем керування на базі локальних засобів автоматизації, промислових логічних контролерів та програмованих логічних матриць і сигнальних процесорів.
ФКС 2.2. Здатність розробляти систему керування роботизованим технологічним комплексом на основі сенсорів технологічних параметрів, систем технічного зору, мікропроцесорних керуючих засобів.
ФКС 2.4. Здатність застосовувати сучасні технології програмування систем керування роботизованими комплексами та розроблення систем їх диспетчеризації з врахуванням принципів кібербезпеки таких систем.
Результати навчання: - знати принципи розроблення програм мікроконтролерів для керування роботехнічними системами та комплексами;
- знати теоретичні основи та методи керування виконавчими пристроями роботехнічних систем;
- уміти розробляти функціональну, технічну та інформаційну структури роботизованих систем із застосуванням мережевих технологій, промислових контролерів, мехатронних компонентів, засобів людино-машинного інтерфейсу та з урахуванням технологічних умов виробництва;
- уміти розробляти програмне забезпечення контролерів для керування роботами та маніпуляторами в програмних середовищах TIA Portal , GX Works 2, GX Works 3 та RT ToolBox3.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: Пререквізити:
- Мікропроцесорна техніка
- Системи і мережі передавання даних
- Основи робототехніки
- Сенсори роботизованих систем
Кореквізити:
- Системи технічного зору
- Мікропроцесорні програмні засоби автоматизації
- Технології програмування робототехнічних систем
- Виконання бакалаврської кваліфікаційної роботи
Короткий зміст навчальної програми: Змістом дисципліни є вивчення принципів та формування навиків розроблення програм мікроконтролерів для керування роботехнічними системами та комплексами. Також вивчення теоретичних основ та методів керування виконавчими пристроями роботехнічних систем. Виконано огляд існуючих роботехнічних систем, які широко застосовують у сучасному виробництві. Розглянуто будову та принцип роботи серводвигуна як основного виконавчого механізму у робототехнічних системах, структуру та принципи програмування мікроконтролерів у таких програмних середовищах як TIA Portal , GX Works 2, GX Works 3 та RT ToolBox3. Розглянуто будову та аспекти програмування робота руки Mitsubishi Melfa RV-20FM-Q та робота RH-3FH-Q 4 axis.
Опис: Основні поняття дисципліни. Класифікація контролерів робототехнічних систем. Контролери для керування осями технологічних систем. Огляд виконавчих пристроїв у роботехнічних системах.
Будова та принцип роботи крокового двигуна, серводвигуна та енкодерів їх класифікація.
Мови програмування мікроконтролерів. Етапи створення програми контролера. Базові елементи мови програмування LAD, SCL.
Застосування сучасних інтегрованих програмних пакетів для розроблення систем керування приводами на прикладі TIA Portal.
Принципи конфігурування технологічного об’єкту, а саме осі серводвигуна у програмному забезпечені TIA Portal.
Призначення та використання програмних функцій керування віссю MC_POWER, MC_RESET, MC_HOME, MC_HALT, MC_MoveAbsolute, MC_MoveRelative, MC_MoveVelocity, MC_MoveJog.
Огляд систем керування побудованих на основі серводивигунів що використовуються у існуючих виробничих процесах та системах керування.
Будова та принцип роботи багатоосьових маніпуляторів на прикладі роботів виробництва Mitsubishi. Їх застосування у сучасних виробничих процесах.
Принципи конфігурації та програмування маніпуляторів у програмному середовищі GX Works 2, GX Works 3 та RT ToolBox3.
Принципи побудови систем керування із залученням декількох маніпуляторів, основні аспекти побудови програми синхронної роботи двох маніпуляторів Mitsubishi Melfa.
Методи та критерії оцінювання: Під час викладання дисципліни, використовуються наступні методи діагностики знань:
- усне опитування студентів під час лекційних занять;
- усне опитування на лабораторних заняттях;
- захист звітів з лабораторних робіт;
- перевірка курсового проекту та захист курсового проекту.
Критерії оцінювання результатів навчання: Поточний контроль: виконання та захист лабораторних робіт - 50 балів.
Екзаменаційний контроль: письмова компонента- 45 балів, усна компонента- 15 балів.
Разом за дисципліну - 100 балів.
Захист курсового проекту - 100
Порядок та критерії виставляння балів та оцінок: 100–88 балів – («відмінно») виставляється за високий рівень знань (допускаються деякі неточності) навчального матеріалу компонента, що міститься в основних і додаткових рекомендованих літературних джерелах, вміння аналізувати явища, які вивчаються, у їхньому взаємозв’язку і роз витку, чітко, лаконічно, логічно, послідовно відповідати на поставлені запитання, вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 87–71 бал – («добре») виставляється за загалом правильне розуміння навчального матеріалу компонента, включаючи розрахунки , аргументовані відповіді на поставлені запитання, які, однак, містять певні (неістотні) недоліки, за вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 70 – 50 балів – («задовільно») виставляється за слабкі знання навчального матеріалу компонента, неточні або мало аргументовані відповіді, з порушенням послідовності викладення, за слабке застосування теоретичних положень під час розв’язання практичних задач; 49–26 балів – («не атестований» з можливістю повторного складання семестрового контролю) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння застосувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 25–00 балів – («незадовільно» з обов’язковим повторним вивченням) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння орієнтуватися під час розв’язання практичних задач, незнання основних фундаментальних положень.
Рекомендована література: 1. Кошель С., Ковальов Ю., Манойленко О. Проектування промислових роботів та маніпуляторів : навч. посіб. Центр учб. літ., 2020. 256 с.
2. Handbook of Robotics / ред.: B. Siciliano, O. Khatib. Cham : Springer International Publishing, 2016.
3. Programming Guideline for S7-1200/1500, V1.6, 12/2018
4. SIMATIC S7-1200 Easy Book Manual, Siemens AG Division Digital Factory Postfach 48 48 90026 NURNBERG GERMANY
5. Mitsubishi Industrial Robot RV-4F-Q/7F-Q/13F-Q/20F-Q Series Standard Specifications Manual (CR750-Q Controller), MITSUBISHI ELECTRIC EUROPE B.V. GERMANY
Gothaer Str. 8, 40880 Ratingen / P.O. Box 1548, 40835 Ratingen, Germany
6. Mitsubishi Industrial Robot CR800/750/700/500 Series RT ToolBox3 Pro MELFA-Works Function Instruction Manual, MITSUBISHI DENKI BLDG MARUNOUCHI TOKYO 100-8310 TELEX : J24532 CAB LE MELCO TOKYO NAGOYA WORKS : 1-14, YADA-MINAMI 5, HIGASHI-KU, NAGOYA, JAPAN
Уніфікований додаток: Національний університет «Львівська політехніка» забезпечує реалізацію права осіб з інвалідністю на здобуття вищої освіти. Інклюзивні освітні послуги надає Служба доступності до можливостей навчання «Без обмежень», метою діяльності якої є забезпечення постійного індивідуального супроводу навчального процесу студентів з інвалідністю та хронічними захворюваннями. Важливим інструментом імплементації інклюзивної освітньої політики в Університеті є Програма підвищення кваліфікації науково-педагогічних працівників та навчально-допоміжного персоналу у сфері соціальної інклюзії та інклюзивної освіти. Звертатися за адресою:
вул. Карпінського, 2/4, І-й н.к., кімн. 112
E-mail: nolimits@lpnu.ua
Websites: https://lpnu.ua/nolimits https://lpnu.ua/integration
Академічна доброчесність: Політика щодо академічної доброчесності учасників освітнього процесу формується на основі дотримання принципів академічної доброчесності з урахуванням норм «Положення про академічну доброчесність у Національному університеті «Львівська політехніка» (затверджене вченою радою університету від 20.06.2017 р., протокол № 35).
Мікроконтролери та виконавчі пристрої робототехнічних систем (курсовий проєкт)
Спеціальність: Автоматизація та комп'ютерно-інтегровані технології
Код дисципліни: 6.151.04.E.056
Кількість кредитів: 3.00
Кафедра: Автоматизація та комп'ютерно-інтегровані технології
Лектор: д.т.н., професор, Матіко Федір Дмитрович
асистент Шалева Володимир Володимирович
Семестр: 6 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: Вивчення навчальної дисципліни передбачає формування у здобувачів освіти компетентностей:
Інтегральна компетентність:
Здатність розв’язувати складні спеціалізовані задачі та практичні проблеми, що характеризуються комплексністю та невизначеністю умов, під час професійної діяльності у галузі автоматизації або у процесі навчання, що передбачає застосування теорій та методів галузі.
Загальні компетентності:
КЗ 1. Здатність застосовувати знання у практичних ситуаціях.
Фахові компетентності:
КС 5. Здатність обґрунтовувати вибір технічних засобів автоматизації на основі розуміння принципів їх роботи, аналізу їх властивостей, призначення і технічних характеристик з урахуванням вимог до системи автоматизації і експлуатаційних умов; налагоджувати технічні засоби автоматизації та системи керування.
КС 7. Здатність обґрунтовувати вибір технічної структури та вміти розробляти прикладне програмне забезпечення для мікропроцесорних систем керування на базі локальних засобів автоматизації, промислових логічних контролерів та програмованих логічних матриць і сигнальних процесорів.
ФКС 2.2. Здатність розробляти систему керування роботизованим технологічним комплексом на основі сенсорів технологічних параметрів, систем технічного зору, мікропроцесорних керуючих засобів.
ФКС 2.4. Здатність застосовувати сучасні технології програмування систем керування роботизованими комплексами та розроблення систем їх диспетчеризації з врахуванням принципів кібербезпеки таких систем.
Результати навчання: - знати принципи розроблення програм мікроконтролерів для керування роботехнічними системами та комплексами;
- знати теоретичні основи та методи керування виконавчими пристроями роботехнічних систем;
- уміти розробляти функціональну, технічну та інформаційну структури роботизованих систем із застосуванням мережевих технологій, промислових контролерів, мехатронних компонентів, засобів людино-машинного інтерфейсу та з урахуванням технологічних умов виробництва;
- уміти розробляти програмне забезпечення контролерів для керування роботами та маніпуляторами в програмних середовищах TIA Portal , GX Works 2, GX Works 3 та RT ToolBox3.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: Пререквізити:
- Мікропроцесорна техніка
- Системи і мережі передавання даних
- Основи робототехніки
- Сенсори роботизованих систем
Кореквізити:
- Системи технічного зору
- Мікропроцесорні програмні засоби автоматизації
- Технології програмування робототехнічних систем
- Виконання бакалаврської кваліфікаційної роботи
Короткий зміст навчальної програми: Змістом дисципліни є вивчення принципів та формування навиків розроблення програм мікроконтролерів для керування роботехнічними системами та комплексами. Також вивчення теоретичних основ та методів керування виконавчими пристроями роботехнічних систем. Виконано огляд існуючих роботехнічних систем, які широко застосовують у сучасному виробництві. Розглянуто будову та принцип роботи серводвигуна як основного виконавчого механізму у робототехнічних системах, структуру та принципи програмування мікроконтролерів у таких програмних середовищах як TIA Portal , GX Works 2, GX Works 3 та RT ToolBox3. Розглянуто будову та аспекти програмування робота руки Mitsubishi Melfa RV-20FM-Q та робота RH-3FH-Q 4 axis.
Опис: Основні поняття дисципліни. Класифікація контролерів робототехнічних систем. Контролери для керування осями технологічних систем. Огляд виконавчих пристроїв у роботехнічних системах.
Будова та принцип роботи крокового двигуна, серводвигуна та енкодерів їх класифікація.
Мови програмування мікроконтролерів. Етапи створення програми контролера. Базові елементи мови програмування LAD, SCL.
Застосування сучасних інтегрованих програмних пакетів для розроблення систем керування приводами на прикладі TIA Portal.
Принципи конфігурування технологічного об’єкту, а саме осі серводвигуна у програмному забезпечені TIA Portal.
Призначення та використання програмних функцій керування віссю MC_POWER, MC_RESET, MC_HOME, MC_HALT, MC_MoveAbsolute, MC_MoveRelative, MC_MoveVelocity, MC_MoveJog.
Огляд систем керування побудованих на основі серводивигунів що використовуються у існуючих виробничих процесах та системах керування.
Будова та принцип роботи багатоосьових маніпуляторів на прикладі роботів виробництва Mitsubishi. Їх застосування у сучасних виробничих процесах.
Принципи конфігурації та програмування маніпуляторів у програмному середовищі GX Works 2, GX Works 3 та RT ToolBox3.
Принципи побудови систем керування із залученням декількох маніпуляторів, основні аспекти побудови програми синхронної роботи двох маніпуляторів Mitsubishi Melfa.
Методи та критерії оцінювання: Під час викладання дисципліни, використовуються наступні методи діагностики знань:
- усне опитування студентів під час лекційних занять;
- усне опитування на лабораторних заняттях;
- захист звітів з лабораторних робіт;
- перевірка курсового проекту та захист курсового проекту.
Критерії оцінювання результатів навчання: Поточний контроль: виконання та захист лабораторних робіт - 50 балів.
Екзаменаційний контроль: письмова компонента- 45 балів, усна компонента- 15 балів.
Разом за дисципліну - 100 балів.
Захист курсового проекту - 100
Порядок та критерії виставляння балів та оцінок: 100–88 балів – («відмінно») виставляється за високий рівень знань (допускаються деякі неточності) навчального матеріалу компонента, що міститься в основних і додаткових рекомендованих літературних джерелах, вміння аналізувати явища, які вивчаються, у їхньому взаємозв’язку і роз витку, чітко, лаконічно, логічно, послідовно відповідати на поставлені запитання, вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 87–71 бал – («добре») виставляється за загалом правильне розуміння навчального матеріалу компонента, включаючи розрахунки , аргументовані відповіді на поставлені запитання, які, однак, містять певні (неістотні) недоліки, за вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 70 – 50 балів – («задовільно») виставляється за слабкі знання навчального матеріалу компонента, неточні або мало аргументовані відповіді, з порушенням послідовності викладення, за слабке застосування теоретичних положень під час розв’язання практичних задач; 49–26 балів – («не атестований» з можливістю повторного складання семестрового контролю) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння застосувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 25–00 балів – («незадовільно» з обов’язковим повторним вивченням) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння орієнтуватися під час розв’язання практичних задач, незнання основних фундаментальних положень.
Рекомендована література: 1. Кошель С., Ковальов Ю., Манойленко О. Проектування промислових роботів та маніпуляторів : навч. посіб. Центр учб. літ., 2020. 256 с.
2. Handbook of Robotics / ред.: B. Siciliano, O. Khatib. Cham : Springer International Publishing, 2016.
3. Programming Guideline for S7-1200/1500, V1.6, 12/2018
4. SIMATIC S7-1200 Easy Book Manual, Siemens AG Division Digital Factory Postfach 48 48 90026 NURNBERG GERMANY
5. Mitsubishi Industrial Robot RV-4F-Q/7F-Q/13F-Q/20F-Q Series Standard Specifications Manual (CR750-Q Controller), MITSUBISHI ELECTRIC EUROPE B.V. GERMANY
Gothaer Str. 8, 40880 Ratingen / P.O. Box 1548, 40835 Ratingen, Germany
6. Mitsubishi Industrial Robot CR800/750/700/500 Series RT ToolBox3 Pro MELFA-Works Function Instruction Manual, MITSUBISHI DENKI BLDG MARUNOUCHI TOKYO 100-8310 TELEX : J24532 CAB LE MELCO TOKYO NAGOYA WORKS : 1-14, YADA-MINAMI 5, HIGASHI-KU, NAGOYA, JAPAN
Уніфікований додаток: Національний університет «Львівська політехніка» забезпечує реалізацію права осіб з інвалідністю на здобуття вищої освіти. Інклюзивні освітні послуги надає Служба доступності до можливостей навчання «Без обмежень», метою діяльності якої є забезпечення постійного індивідуального супроводу навчального процесу студентів з інвалідністю та хронічними захворюваннями. Важливим інструментом імплементації інклюзивної освітньої політики в Університеті є Програма підвищення кваліфікації науково-педагогічних працівників та навчально-допоміжного персоналу у сфері соціальної інклюзії та інклюзивної освіти. Звертатися за адресою:
вул. Карпінського, 2/4, І-й н.к., кімн. 112
E-mail: nolimits@lpnu.ua
Websites: https://lpnu.ua/nolimits https://lpnu.ua/integration
Академічна доброчесність: Політика щодо академічної доброчесності учасників освітнього процесу формується на основі дотримання принципів академічної доброчесності з урахуванням норм «Положення про академічну доброчесність у Національному університеті «Львівська політехніка» (затверджене вченою радою університету від 20.06.2017 р., протокол № 35).