Лабораторія 015

Лабораторія «Автоматизації технологічних процесів, установок і комплексів» 015-20

В лабораторії 015-20 «Автоматизації технологічних процесів, установок і комплексів» здійснюється освітній процес з дисциплін/кредитних модулів «Синтез логічних схем», «Системи автоматизації-1», «Системи автоматизації-2» та «Системи автоматизації-3. Курсова робота».  Також в лабораторії виділяються години на самостійну роботу в рамках дисциплін «Наукові дослідження за темою магістерської дисертації» та «Міждисциплінарні дослідження електромеханічних систем».

В лабораторії 015-20 розміщено 29 стендів. Серед них: 12 статичних лабораторних стенди, 17 переносних стендів на основі мікроконтролерів.

Рисунок 1 – Загальний вигляд лабораторії 015-20

Рисунок 2 – Загальний вигляд лабораторії 015-20

1. Дисципліна «Синтез логічних схем».

В даній дисципліні не передбачено лабораторних робіт, але є розрахунково-графічна робота, в якій є завдання на проектування схеми електричної принципової на інтегральних мікросхемах. Для перевірки працездатності виконаних завдань використовуються 2 лабораторні стенди «Логічний синтез та дослідження схем автоматики на дискретних логічних елементах», які складаються з монтажних плат та наборів мікросхем, світлодіодів, резисторів, тощо. Студенти мають змогу зібрати свої схеми та наочно перевірити їх працездатність.

Стенд складається із монтажної плати WB-101, на яку подається живлення +5 В, а також, набору логічних мікросхем (виробники Philips, Hitachi, Texas Instruments, NXP Semiconductors та ін.), кнопок, світлодіодів, провідників та резисторів.

Рисунок 3 – Лабораторні стенди для перевірки РГР

Відео-гайд до виконання РГР

Відео про виконання лабораторних та РГР студентами

2. Кредитний модуль «Системи автоматизації-1».

В даному кредитному модулі передбачено 18 годин лабораторних робіт, які розділено на 5 лабораторних робіт.

Лабораторні роботи 1-4 виконуються на основі плати розробника типу FPGA, серія DE10-Lite. Кожна бригада отримує персональну плату та працює із своїми завданнями. Всього було отримано 7 плат такої серії в рамках програми Altera University Program.

Рисунок 4 – Плати розробника DE10-Lite

Лабораторна робота 5 виконується кожним студентом індивідуально. Для цього розроблено 5  переносних лабораторних стенди на основі контролера FPGA Cyclone II. Кожен студент отримує персональні 4 завдання, на основі яких він має зробити синтез, написати програму, запрограмувати мікроконтролера та продемонструвати працездатність виконаного завдання.

Рисунок 5 – Стенди для лабораторної роботи 5 та перевірки курсових робіт

Перелік лабораторних робіт:

1. Пристрої вводу та виводу плати розробника DE10-Lite.
2. Робота з семисегментними індикаторами і таймерами.
3. Синтез та дослідження схем на тригерах на основі плати розробника DE10-Lite.
4. Дослідження лічильників імпульсів.
5. Синтез та дослідження систем автоматизації типових промислових механізмів на основі програмованої логічної інтегральної схеми (ПЛІС).

3. Кредитний модуль «Системи автоматизації-2».

В даному кредитному модулі передбачено 36 годин лабораторних робіт, які розділено на 8 лабораторних робіт.

Всі лабораторні роботи стосуються особливостей програмування програмованих логічних реле та їх взаємодії з різними виконавчими пристроями та роботи з релейно-контакторним обладнанням.

Лабораторна робота 6 «Дослідження релейно-контакторних схем автоматики» виконується кожним студентом персонально на окремому лабораторному стенді (всього змонтовано 4 таких стенди), який складається з певної кількості реле, включаючи реле часу, з трьома парами контактів. Одна пара контактів підключена до світлодіодного індикатора для імітації вихідних сингалів. Задачею студентів є виконання логічного синтезу, складання релейно-контакторної схеми за отриманими рівняннями та перевірка їх працездатності на стенді.

Рисунок 6 – Стенди для лабораторної роботи 6

Лабораторна робота 7 «Рішення задач автоматизації на базі програмованого контролера Lovato» виконується бригадою. Особливістю цієї роботи є те, що до виходів контролера підключено контактори, які вмикають і вимикають три асинхронні двигуни. Таким чином, студенти виконують різноманітні задачі автоматизації на послідовність включення/виключення двигунів з використанням таймерів, лічильників, тощо.

Рисунок 7 – Стенд для лабораторної роботи 7

Лабораторна робота 8 «Дослідження систем відпрацювання заданих траєкторій на основі перетворювача частоти Altivar та контролера Zelio logic» виконується бригадою. Особливістю цієї роботи є те, що кожній бригаді видається декілька заданих траєкторій роботи двигуна на різних швидкостях. Їх завданням є налаштувати перетворювач на роботу з логічним контролерам, виконати синтез, написати програму, яка буде керувати цифровими входами перетворювача в режимі «Цифрового потенціометра», та за допомогою візуалізатора «СТЕП-1», який підключений до якоря тахогенератора, знати траєкторію та переконатися, що во на відповідає заданій.

Рисунок 8 – Стенд для лабораторної роботи 8

Лабораторна робота 9 «Дослідження системи автоматизації на основі промислового робота РФ-202М» виконується бригадою. Особливістю цієї роботи є те, що студенти мають можливість попрацювати із реальною SCADA-системою та промисловим пневматичним маніпулятором. Задачею студентів є за заданою послідовністю дій маніпуляторів виконати логічний синтез та написати програму на мові JAVA Script для логічного контролера. Після цього вони мають продемонструвати роботу системи відпрацювання заданих рухів в автоматичному режимі.

Рисунок 9 – Стенд для лабораторної роботи 9

Лабораторна робота 10 «Дослідження системи автоматизації насосних установок» виконується бригадою. Особливістю цієї роботи є те, що студентам пропонується гідросистема з трьома мікронасосами, двома баками та дискретними давачами рівня у кожному з них. Кожен насос може працювати як на закачування так і на відкачування води з будь-якого баку, в залежності від гідравлічної схеми, яка повністю перелаштовується вручну за допомогою 10 вентилів. Також, це єдина лабораторна робота, в якій студенти самостійно підключають все обладнання до логічного контролера, включаючи живлення, вхідні сигнали, насоси і т.д. Перед цим студенти самостійно вибирають необхідне їм обладнання, складають схему підключень, а після цього вже здійснюють фізичне підключення.

Рисунок 10 – Стенд для лабораторної роботи 10

Лабораторна робота 11 «Синтез та дослідження генераторів чисел на основі програмованого контролера Lovato та семисегментного індикатора» виконується бригадою. Особливістю цієї роботи є те, що студентам задається декілька послідовностей десяткових чисел, які вони мають згенерувати, використовуючи логічний контролер. Основна мета цієї роботи – навчити студентів програмувати команди переходів, для того, щоб в одній програмі можна було б використовувати декілька режимів.

Рисунок 11 – Стенд для лабораторної роботи 11

 Лабораторна робота 12 «Дослідження спільної роботи програмованих логічних контролерів з модулями розширення та світлодіодними індикаторами» виконується бригадою. Особливістю цієї роботи є те, що студенти повинні налаштувати спільну роботу двох контролерів без використання електричного зв’язку між ними, а тільки з використанням таймерів.

Рисунок 12 – Стенд для лабораторної роботи 12

Лабораторна робота 13 «Дослідження системи автоматизації стрічкового конвеєра» виконується бригадою, причому сам стенд розміщений у сусідній лабораторії 016-20. Особливістю цієї роботи є те, що студенти за заданими умовами виконують синтез системи автоматизації поточно-транспортної системи з використанням чотирьох датчиків наявності об’єктів на стрічці конвеєра.

Рисунок 13 – Стенд для лабораторної роботи 13

4. Кредитний модуль «Системи автоматизації-3. Курсова робота». Для перевірки працездатності розробленої системи автоматизації використовується стенд «Синтез та дослідження систем автоматизації типових промислових механізмів на основі програмованої логічної інтегральної схеми (ПЛІС)», на якому студенти виконують лабораторну роботу 5. На цьому стенді в достатній кількості знаходяться вхідні/вихідні сигнали для симуляції технологічного процесу, заданого у курсовій роботі. Студенти самостійно призначають входи/виходи мікроконтролера, підключають вхідні/вихідні сигнали та перевіряють працездатність розроблених алгоритмів керування.

5. Дисципліни «Наукові дослідження за темою магістерської дисертації» та «Міждисциплінарні дослідження електромеханічних систем». В рамках цих дисциплін студенти займаються розробкою систем керування та штучних нейронних мереж з використанням більш складних мікроконтролерів основі плати розробника типу FPGA, серія DE1-SOC. Всього було отримано 5 плат такої серії в рамках програми Altera University Program.

Рисунок 14 – Плата розробника DE1-SOC