Програмування мікропроцесорів і промислових контролерів керування в електроінженерії

Мета вивчення дисципліни:
придбання студентами знань в галузі керування електромеханічним обладнанням за допомогою сучасних засобів обчислювальної техніки, здатності проводити теоретичні та експериментальні дослідження в галузі програмування мікропроцесорів та мікропроцесорного керування електротехнічним обладнанням, а також пристроями відновлюваних джерел енергії та енергокомплексів, вміння застосовувати математичні методи та сучасні інформаційні технології при створенні систем електроенергетики та відновлювальної енергетики.
Практичне значення та використання отриманих знань:

навчальна дисципліна надає студентам глибокі знання про принципи роботи промислових мікроконтролерів та сучасних систем їх програмування. Ці знання необхідні для проектування, та експлуатації електричних мереж, електромеханічних пристроїв, пристроїв відновлювальної енергетики з урахуванням вимог енергозбереження.
Тематика та види навчальних занять

Для денної форми здобуття освіти
Лекційні заняття

Лекція 1. «Застосування промислових контролерів в електроінженерії. Загальні принципи побудови мікропроцесорних пристроїв. Мікроконтролери та їх функціональні можливості».
Лекція 2. «Побудова сучасних програмованих логічних контролерів PLC, архітектура та принцип роботи».
Лекція 3. «Класифікація інтерфейсів зв'язку. Принципи роботи дротових та бездротових інтерфейсів зв'язку».
Лекція 4. «Програмне забезпечення Arduino PLC IDE. Налаштування та підготовка до роботи інтегрованого середовища Arduino PLC IDE».
Лекція 5. «Основи програмування промислових логічних контролерів. Загальні елементи програмування мовами структурований текст (ST) , релейні діаграми (LD) та функціональні діаграми (FBD)».
Лекція 6. «Технологія програмування логічного контролера PLC. Контроль портів входу та виходу PLC».
Лекція 7. «Інтелектуальні реле промислового контролера Arduino».
Лекція 8. «Протокол зв'язку Modbus TCP/IP. Принцип Master/Slave. Як влаштована пам'ять Modbus TCP/IP».
Лекція 9. «Створення нового проекту в Arduino PLC IDE. Увімкнення світлодіодного виходу».
Лекція 10. «Керування електродвигуном постійного струму в режимі Set/Reset.
Створення релейної діаграми (LD) та функціональних блоків (FBD) для керування мотором».
Лекція 11. «Створення проекту для електродвигуна постійного струму за допомогою функціональних блоків FBD, використовуючи чотири вихідні реле. Зміна напрямку руху електродвигуна».
Лекція 12. «Вивчення функціональних блоків TP (Timer Pulse) та імпульсних таймерів.
Тимчасове блокування перезапуску електродвигуна».
Лекція 13. «Розробка проекту для автоматичного розрахунку із затримкою у часі інтелектуального реле промислового контролера Arduino».
Лекція 14. «Розробка мережі зв’язку Modbus TCP/IP із двома інтелектуальними реле промислового контролера Arduino».
Лекція 15. «Поєднання промисловик контролерів Arduino з пристроями Інтернету речей».

Лабораторні заняття

Лабораторна робота №1. «Основи мови програмування Arduino IDE. Базові синтаксичні структури».
Мета роботи: вивчити структуру програм на мові Arduino IDE, базові алгоритмічні структури та основні синтаксичні конструкції. Навчитися писати програми, запускати компіляцію та виконання програм.
Лабораторна робота №2. «Налаштування та підготовка до роботи інтегрованого середовища
Arduino PLC IDE. Мови програмування PLC IDE. Загальні елементи програмування».
Мета роботи: навчитися встановлювати програмне забезпечення Arduino PLC IDE та виконувати його налаштування. Засвоїти основи програмування на Arduino PLC IDE. Вивчити загальні елементи програмування мовами структурований текст (ST) , релейні діаграми (LD) та функціональні діаграми (FBD).
Лабораторна робота №3. «Створення проекту освітлення на Arduino PLC IDE».
Мета роботи: надати знання, необхідні для вирішення питань, пов'язаних з лініями промислової автоматизації. Засвоїти програмне забезпечення PLC IDE, яке дає можливість проектувати чи програмувати внутрішні чи зовнішні дії. Придбати навички в мовах програмування релейних діаграм (LD) та функціональних діаграм (FBD).
Лабораторна робота №4. «Керування електродвигуном постійного струму в режимі Set/Reset.
Мета роботи: розробити програмний код процедури для вмикання та вимикання електродвигуна постійного струму з напругою від 12В до 24В в режимі Set/Reset. Створення релейної діаграми (LD) та функціональних блоків (FBD) для курування мотором.
Лабораторна робота №5. «Зміна напрямку руху електродвигуна постійного струму».
Мета роботи: навчитися створювати проект в інтегрованому середовищі Arduino PLC IDE для керування електродвигуном постійного струму. Засвоїти побудову функціональних діаграм (FBD) для чотирьох вихідних реле.
Лабораторна робота №6. «Тимчасове блокування перезапуску електродвигуна постійного струму».
Мета роботи: навчитися керувати електродвигуном постійного струму в інтегрованому середовищі Arduino PLC IDE. Вивчити побудову функціональних блоків TP (Timer Pulse) та імпульсних таймерів.
Лабораторна робота №7. «Розробка мережі зв’язку Modbus TCP/IP із двома промисловими контролерами Arduino».
Мета роботи: вивчити реалізацію мережі Modbus TCP/IP, навчитися налаштуванню статичних IP-адрес Master і Slave. Засвоїти перевірку взаємної видимості Master і Slave за допомогою програмного забезпечення Advanced IP.

Для заочної форми здобуття освіти
Лекційні заняття
Лекція 1. «Програмне забезпечення Arduino PLC IDE. Основи програмування Arduino PLC IDE. Загальні елементи програмування мовами структурований текст (ST) , релейні діаграми (LD) та функціональні діаграми (FBD)».
Лекція 2. «Технологія програмування логічного контролера PLC. Інтелектуальні реле промислового контролера Arduino».

Лабораторні заняття
Лабораторна робота №1. «Налаштування та підготовка до роботи інтегрованого середовища
Arduino PLC IDE. Створення проекту освітлення на Arduino PLC IDE».
Мета роботи: навчитися встановлювати програмне забезпечення Arduino PLC IDE та виконувати його налаштування. Засвоїти основи програмування на Arduino PLC IDE. Вивчити загальні елементи програмування мовами структурований текст (ST), релейні діаграми (LD) та функціональні діаграми (FBD).
Лабораторна робота №2. «Керування електродвигуном постійного струму в інтегрованому середовищі Arduino PLC IDE».
Мета роботи: розглянути процедуру для вмикання та вимикання електродвигуна постійного струму з напругою від 12В до 24В в режимі Set/Reset. Навчитися створювати релейні діаграми (LD) та будувати функціональні блоки (FBD) для керування електродвигуном постійного струму.
Консультації здійснюються впродовж семестру згідно встановленого розкладу.
Індивідуальна робота

Розрахунково-графічна робота

Мета РГР – закріплення знань із складу, принципів роботи та програмування сучасних промислових контролерів, а також їх взаємодії із електромеханічними пристроями.
Здобувач отримує завдання на першому в семестрі практичному занятті.
Пояснювальна записка містить 20-25 сторінок Кількість розділів – 3. Графічна частина – немає.

Змістовна послідовність виконання роботи.
Ознайомлення із завданням на РГР.
Вибір типу електромеханічної системи для розробки алгоритмів керування.
Розробка програми для реалізації заданого алгоритму керування електромеханічним пристроєм на базі промислового контролера Arduino.
Моделювання роботи алгоритму керування в Arduino PLC IDE.
Оформлення резутьтатів роботи
Захист розрахунково-графічної роботи – протягом останнього навчального тижня семестру.

Форми контрольних заходів та оцінювання результатів навчання

Для денної форми здобуття освіти
Поточний контроль полягає у виконанні:
1) Захисту лабораторних робіт. Захист проводиться на підставі оформлених звітів по кожній роботі. Сумарний бал по захисту лабораторних робіт становить 20 балів.
2) двох модульних контрольних робіт. Модульні контрольні роботи складаються з теоретичної і практичної частин та проводяться у формі комп'ютерного тестування. Бездоганне виконання кожної модульної контрольної роботи становить 25 балів.
3) Розрахунково-графічної роботи. Бездоганне виконання оцінюється у 10 балів. Захист роботи – 20 балів.

Підсумковий контроль – екзамен. Екзамен усний. Максимальна оцінка, яку може отримати студент – 100 балів.
Для заочної форми здобуття освіти
Поточний контроль полягає у виконанні:
1. 2 лабораторних робіт. Бездоганне виконання кожної роботи оцінюється у 10 балів, разом – 20 балів.
2. Контрольної роботи. Бездоганне виконання оцінюється у 10 балів, захист роботи – 20 балів
3. Розрахунково-графічної роботи. Бездоганне виконання оцінюється у 20 балів. Захист роботи – 30 балів.

Підсумковий контроль – екзамен. Екзамен усний. Максимальна оцінка, яку може отримати студент – 100 балів.