Programovatelné řídicí systémy (PLC) (FSI-VPL-K)

Cílem předmětu je seznámit studenty s možnostmi programovatelných automatů (PLC) a moderních řídící systémů, s typickými charakteristikami jejich provedení a prakticky se seznámit se zvládnutím základních vývojářských činností - od elementární definice hardware, práce s procesními proměnnými, problematiku multitaskového cyklického programování, přes grafická uživatelská rozhraní, po pochopení principů stavového řízení procesů a pohonů v jednoduchých laboratorních aplikacích. 

Výsledkem by pak měla být schopnost praktické orientace v inženýrských situacích vyžadujících nasazení řídících systémů, včetně kvalifikovaného zapojení do výběru hardware a přípravy příslušného programového vybavení.

Předpokládají se alespoň elementární znalosti získané v předmětech Automatizace, Elektrotechnika, prostředky automatického řízení a programování v textových nebo grafických programovacích jazycích.

Kurs navazuje na předměty Automatizace a Prostředky automatického řízení, tématy zabývajícími se strukturou, parametry, programováním a možnostmi moderních průmyslových řídících systémů. Důraz je kladen zejména na fungování programovatelných automatů (PLC) a komplexních multitaskových řídících systémů v kontextu ovládaných I/O technologií, pohonů, uživatelských rozhraní a integrace uvedené techniky v rámci "Průmyslu 4.0". 

Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny a z navazujících laboratorních cvičení, s důrazem na realizaci praktických úloh.

Zápočet bude klasifikován na základě účasti, aktivního zapojení studenta do výuky a úspěšného splnění úloh v rámci přidělených laboratorních projektů.

Účast na přednáškách je doporučená, účast na laboratorních cvičeních je kontrolovaná. Způsob nahrazování zameškané výuky je v kompetenci vedoucího cvičení.

Úvod, historie, vývoj technologie a hardware v průmyslové automatizaci.
Škálovatelná architektura moderních modulárních a distribuovaných řídících systémů, včetně integrace Safety technologií a řešení pohonů.
Specifické programovací jazyky pro tvorbu cyklického PLC kódu.
Principy Real-time fungování, stavového řízení a předávání dat prostřednictvím struktur u multitaskových řídících systémů.
Klíčové prvky a nástroje u vývojových prostředí pro referenční řídící systémy (on-line autodiagnostika, monitoring IO a proměnných, specifika debuggingu a aktualizace cyklického kódu za chodu stroje).
Používaná HW a SW řešení pro aktuátory a elektrické pohony, způsoby fungování motorů, měničů a ladění servořízení.
Výhody a omezení vývoje v simulaci, princip digitálních dvojčat.
Charakteristické přístupy k návrhu hardwarového (I/O), grafického (HMI) a vzdáleného (VNC, SCADA, OPC-UA, WWW) uživatelského rozhraní nad řídícím systémem.
Integrace PLC a distribuovaných řídících systémů do vyšších vrstev řízení v rámci Industry 4.0.

Úvod, historie, vývoj technologie a hardware v průmyslové automatizaci.
Škálovatelná architektura moderních modulárních a distribuovaných řídících systémů, včetně integrace Safety technologií a řešení pohonů.
Specifické programovací jazyky pro tvorbu cyklického PLC kódu.
Principy Real-time fungování, stavového řízení a předávání dat prostřednictvím struktur u multitaskových řídících systémů.
Klíčové prvky a nástroje u vývojových prostředí pro referenční řídící systémy (on-line autodiagnostika, monitoring IO a proměnných, specifika debuggingu a aktualizace cyklického kódu za chodu stroje).
Používaná HW a SW řešení pro aktuátory a elektrické pohony, způsoby fungování motorů, měničů a ladění servořízení.
Výhody a omezení vývoje v simulaci, princip digitálních dvojčat.
Charakteristické přístupy k návrhu hardwarového (I/O), grafického (HMI) a vzdáleného (VNC, SCADA, OPC-UA, WWW) uživatelského rozhraní nad řídícím systémem.
Integrace PLC a distribuovaných řídících systémů do vyšších vrstev řízení v rámci Industry 4.0.

Seznámení s vývojovým prostředím pro referenční řídící systém v laboratoři prostřednictvím elementárního simulovaného projektu.
Práce s programovým kódem ST, sledování chování cyklického programu integrovanými vývojářskými nástroji a napojením proměnných do jednoduchého uživatelského rozhraní (simulace prostřednictvím protokolu VNC).
Seznámení s výhodami používání datových struktur a stavového řízení pro řízení vícerychlostních multitaskových procesů.
Praktické seznámení se síťovým připojením reálného PLC, způsoby definice, detekce a diagnostiky připojeného automatizačního hardware, mapování I/O do procesních proměnných a struktur.
Seznámení s postupy používanými při oživování, ladění a stavovém řízení vícekanálových servopohonů, v rámci jednoduchých modelů víceosých číslicově řízených zařízení.