Tomasz Żabiński

Podstawy Automatyki – Laboratorium

Zagadnienia – kolokwium zaliczeniowe

1. Wyjaśnij terminy: identyfikacja, samostrojenie, adaptacja.
2. Wyjaśnij co otrzymujemy w wyniku doboru nastaw regulatora typu PID.
3. Jakie jest zadanie regulacji: stałowartościowej, programowej, nadążnej – podaj przykłady ?
4. Czym charakteryzują się procesy do sterowania którymi wykorzystuje się adaptację ?
5. Czym różni się sterowanie od regulacji ?
6. Podaj i scharakteryzuj fazy realizowane przez sterownik RF podczas samostrojenia.
7. Opisz, w jaki sposób sterownik RF pracujący w trybie adaptacji reaguje na zmianę parametrów obiektu.
8. Do jakiego typu układów automatyki należą: BC8150, BX9000, RF ?
9. Podaj transmitancję oraz naszkicuj teoretyczną odpowiedź skokową układu inercyjnego pierwszego

rzędu z opóźnieniem.

10. Do jakich zadań (typowo) wykorzystuje się sterowniki PLC.
11. Naszkicuj odpowiedź skokową układu inercyjnego pierwszego rzędu z opóźnieniem, w którym

zastosowano aproksymację Pade pierwszego rzędu.

12. Jakie główne cechy (szybki, dokładny, niedokładny, wolny itd.) posiadają regulatory: P, PI, PD, PID.
13. Jaką rolę w sterownikach przemysłowych pełni układ watch-dog.
14. Scharakteryzuj tryby pracy Man i Auto regulatora RF.
15. Wyjaśnij terminy UPLOAD i DNLOAD dla sterowników PLC.
16. Naszkicuj rysunek oraz podaj wzory opisujące metodę aproksymacji odpowiedzi skokowej modelem

inercyjnym pierwszego rzędu z opóźnieniem.

17. Podaj transmitancje oraz naszkicuj teoretyczne odpowiedzi skokowe (położenie oraz prędkość)

serwomechanizmów sterowanych prądowo i napięciowo (układ idealny).

18. Naszkicuj odpowiedzi skokowe (położenie oraz prędkość) serwomechanizmu sterowanego prądowo

(układ uwzględniający skończoną wartość napięcia zasilacza).

19. Naszkicuj schemat układu napięciowej regulacji serwomechanizmu.
20. Naszkicuj schemat układu prądowej regulacji serwomechanizmu.
21. Omów

metodę eksperymentalnego określenia typu (prądowe, napięciowe) sterowania

serwomechanizmu (podaj jakie sygnały obiektowe należy obserwować oraz naszkicuj ich przebieg dla
układu rzeczywistego).

22. Omów wpływ ograniczenia sygnału sterującego na przebieg odpowiedzi skokowej serwomechanizmu

sterowanego prądowo (bez tarcia).

23. Wymień podstawowe wady i zalety trybów sterowania prądowego i napięciowego.
24. Podaj metodę identyfikacji współczynników transmitancji silnika sterowanego prądowo (odpowiedź

skokowa).

25. Naszkicuj odpowiedź skokową układu zamkniętego z serwomechanizmem sterowanym prądowo oraz

regulatorem PD (z filtrem wstępnym/bez filtru, z tarciem/bez tarcia).

26. Naszkicuj odpowiedź skokową układu zamkniętego z serwomechanizmem sterowanym prądowo oraz

regulatorem PID (z filtrem wstępnym/bez filtru, z tarciem/bez tarcia - regulator nastrojono met. linii
pierw. na przebiegi aperiodyczne krytyczne).

27. Naszkicuj odpowiedź skokową układu zamkniętego z serwomechanizmem sterowanym prądowo oraz

regulatorem P-PI (z tarciem/bez tarcia, regulator nastrojono met. linii pierw. na przebiegi aperiodyczne
krytyczne).

28. Naszkicuj odpowiedź na wymuszenie liniowe układu zamkniętego z serwomechanizmem sterowanym

prądowo oraz regulatorem PD (z filtrem wstępnym/bez filtru, z tarciem/bez tarcia, dla prędkości
znacznie większej od prędkości Stribecka - regulator nastrojono met. linii pierw. na przebiegi
aperiodyczne krytyczne).

29. Naszkicuj odpowiedź na wymuszenie liniowe układu zamkniętego z serwomechanizmem sterowanym

prądowo oraz regulatorem PID (z filtrem wstępnym/bez filtru, z tarciem/bez tarcia, dla prędkości
znacznie większej od prędkości Stribecka - regulator nastrojono met. linii pierw. na przebiegi
aperiodyczne krytyczne).

30. Naszkicuj odpowiedź na wymuszenie liniowe układu zamkniętego z serwomechanizmem sterowanym

prądowo oraz regulatorem P-PI (z tarciem/bez tarcia, dla prędkości znacznie większej od prędkości
Stribecka - regulator nastrojono met. linii pierw. na przebiegi aperiodyczne krytyczne).

31. Naszkicuj statyczną charakterystykę tarcia oraz zaznacz: tarcie statyczne (Fs), tarcie wiskotyczne (Fv),

tarcie Coulomba, prędkość Stribecka.

32. Jakie niekorzystne zjawiska wprowadza tarcie w zadaniach sterowania układami mechatronicznymi.
33. Wyjaśnij pojęcia hunting oraz stick-slip (naszkicuj odpowiedzi serwomechanizmu ilustrujące te

zjawiska oraz podaj ich przyczynę i warunki w których występują).

34. Jakie cechy muszą posiadać układy regulacji, aby zapewniać zerowe błędy ustalone dla wymuszeń:

skokowych, liniowych, parabolicznych a jakie dla zakłóceń: skokowych i liniowych.

35. Jaką rolę w układzie sterowania serwomechanizmu spełnia wzmacniacz mocy (np. układ MSA-12-80

firmy Galil).

36. Wyjaśnij, dlaczego serwomechanizm prądowy z regulatorem PID oraz filtrem wstępnym posiada

ustalony błąd śledzenia dla wymuszenia liniowego (uwzględnij w odpowiedzi informacje o ilości
członów całkujących).

37. Wyjaśnij, dlaczego serwomechanizm prądowy z regulatorem P-PI posiada ustalony błąd śledzenia dla

wymuszenia liniowego (uwzględnij w odpowiedzi informacje o ilości członów całkujących).

38. Jaki kształt przebiegów dynamicznych dla odpowiedzi skokowych jest preferowany w

serwomechanizmach (jakiego typu przebiegi oraz dlaczego).

39. Opisz w punktach przebieg wyprowadzenia wzorów dla serwomechanizmów prądowych z regulatorami

typu PD/PID/P-PI na podstawie linii pierwiastkowych Evansa.

40. Podaj cechy, jakimi powinna się charakteryzować odpowiedź układu na wymuszenie a jakimi na

zakłócenie (np. wartość odpowiedzi ustalonej).

41. Wymień podstawowe elementy pakietu TwinCAT wykorzystywane do programowania sterowników i

scharakteryzuj ich funkcje.

42. Do czego służy AMS Router w pakiecie TwinCAT.
43. Opisz w punktach proces przygotowania do zaprogramowania sterownika w pakiecie TwinCAT.
44. W jaki sposób realizowane jest powiązanie zmiennych logicznych zadeklarowanych w programie PLC

z fizycznymi we/wy sterownika w pakiecie TwinCAT.

45. Opisz różnicę w procesie przygotowania do programowania sterownika BC8150 w porównaniu do

sterowników BX9000 i CX1000 – dotyczy AMS Router.

46. Do czego służy opcja Create Bootproject w pakiecie TwinCAT PLC Control.
47. Scharakteryzuj język ST programowania sterowników.
48. Scharakteryzuj język FBD programowania sterowników.
49. Scharakteryzuj język LD programowania sterowników.
50. Scharakteryzuj język IL programowania sterowników.
51. Scharakteryzuj język SFC programowania sterowników.
52. Scharakteryzuj jednostki organizacyjne oprogramowania zgodne z normą IEC 61131-3 (funkcje, bloki

funkcjonalne, programy).

53. Napisz przykładową deklarację, w języku ST, zmiennej adresowanej o nazwie ZmiennaIn

przeznaczonej do odczytu wejścia binarnego.

54. Napisz przykładową deklarację, w języku ST, zmiennej adresowanej o nazwie ZmiennaOut

przeznaczonej do zapisu wyjścia binarnego.

55. Wymień standardowe bloki funkcjonalne dwustanowe zdefiniowane w normie IEC 61131-3.
56. Wymień standardowe bloki funkcjonalne detekcji zbocza zdefiniowane w normie IEC 61131-3.
57. Wymień standardowe bloki funkcjonalne liczników zdefiniowane w normie IEC 61131-3.
58. Wymień standardowe bloki funkcjonalne czasomierzy zdefiniowane w normie IEC 61131-3.
59. Opisz zasadę działania przerzutnika SR.
60. Opisz zasadę działania przerzutnika RS.
61. Opisz zasadę działania semafora.
62. Opisz zasadę działania bloku detektora zbocza narastającego.
63. Opisz zasadę działania bloku detektora zbocza opadającego.
64. Opisz zasadę działania licznika dodającego.
65. Opisz zasadę działania licznika odejmującego.
66. Opisz zasadę działania licznika dodająco-odejmującego.
67. Opisz zasadę działania czasomierza załączającego TON.
68. Opisz zasadę działania czasomierza wyłączającego TOF.
69. Opisz zasadę działania generatora impulsu TP.
70. Opisz podstawową różnicę pomiędzy programami SFC wykorzystującymi kroki IEC oraz programami

SFC bez kroków IEC.

71. Jaka instrukcja języka ST pozwala w wygodny sposób realizować sekwencję stanów, gdy nie jest

stosowany język SFC.

72. Czy dany program PLC musi być tworzony tylko przy pomocy jednego wybranego języka czy też mogą

być w nim wykorzystywane różne języki programowania.

73. Narysuj schemat programu w języku SFC (z wykorzystaniem kroków IEC) realizujący podstawowy

schemat działania urządzenia uwzględniający trzy stany pracy: Inicjalizacja, Praca normalna, Stop.

74. Jakie główne funkcje spełnia przełącznik nawigacyjny sterownika BX9000, czy możliwe jest

zaprogramowanie własnych funkcji tego przełącznika w programie PLC.

75. Zdefiniuj pojęcie systemu operacyjnego czasu rzeczywistego.
76. Zdefiniuj pojęcie systemu czasu rzeczywistego.
77. W jaki sposób określana jest konfiguracja sprzętowa (ilość i rodzaj we/wy) sterowników BC8150,

BX9000.

78. Do czego służy opcja Scan Boxes... w pakiecie TwinCAT System Manager.
79. Do czego służy opcja Simulation Mode w TwinCAT PLC Control.
80. Czy w TwinCAT System Manager możliwe jest powiązanie zmiennych adresowanych ulokowanych w

obszarze wejściowym lub wyjściowym z fizycznymi wejściami/wyjściami sterownika dla programu, w
którym włączono opcję Simulation Mode.

81. Do czego służy opcja Append PLC Project... w TwinCAT System Manager.
82. Do czego służy opcja Activate Configuration w TwinCAT System Manager i kiedy należy ją

wykonywać.

83. Wymień i charakteryzuj tryby pracy TwinCAT System Manager.
84. Narysuj schemat programu w języku SFC (bez wykorzystania kroków IEC) realizujący podstawowy

schemat działania urządzenia uwzględniający trzy stany pracy: Inicjalizacja, Praca normalna, Stop.

85. Wymień i scharakteryzuj akcje związane z krokami w programie SFC (bez kroków IEC).
86. Do czego służą tranzycje w programie SFC
87. Opisz sekwencję wykonywania fragmentu programu w języku SFC zawierającego krok (w formule bez

kroków IEC) z akcją wejściową, wyjściową oraz akcją skojarzoną z krokiem oraz dwiema tranzycjami
– jedną poprzedzająca krok i jedną występująca za krokiem. Naszkicuj schemat reprezentujący taki
fragment programu w TwinCAT PLC Control.

88. Opisz sekwencję wykonywania fragmentu programu w języku SFC zawierającego krok (w formule z

krokami IEC) z akcją wejściową, wyjściową oraz akcją skojarzoną z krokiem (kwalifikator N) oraz
dwiema tranzycjami – jedną poprzedzająca krok i jedną występująca za krokiem. Naszkicuj schemat
reprezentujący taki fragment programu w TwinCAT PLC Control.

89. Jakie operacje należy wykonać w pakiecie TwinCAT aby po odłączeniu komputera nadrzędnego

sterownik realizował program.

90. W jakim trybie pracy TwinCAT System Manager możliwe jest wyszukiwanie modułów we/wy

podłączonych do szyby K-bus sterowników BC8150, BX9000.

91. Do czego służą opcje Force i Write Values w pakiecie TwinCAT PLC Control.
92. Narysuj program w języku LD realizujący przy pomocy styków funkcję OR oraz AND.
93. Opisz zasadę działania, w języku LD, styku normalnie otwartego i normalnie zamkniętego – narysuj

symbole graficzne reprezentujące te elementy.

94. Opisz zasadę działania, w języku LD, cewki zwykłej i zwykłej negującej – narysuj symbole graficzne

reprezentujące te elementy.

95. Opisz zasadę działania, w języku LD, cewki ustawiającej i kasującej – narysuj symbole graficzne

reprezentujące te elementy.

96. Na czym polega technologia szybkiego prototypowania (rapid prototyping) w automatyce – na

przykładzie pakietu Matlab/Simulink/RT-CON.

100. Określ podstawowe funkcje realizowane, w układach automatyki, przez panele operatorskie.

LITERATURA:

1.

L. Trybus 2005: Teoria sterowania – skrypt oraz wykłady, PRz

2.

T. Żabiński: Podstawy Automatyki - wykłady

3.

A. Markowski, J. Kostro, A. Lewandowski 1985: Automatyka w pytaniach i odpowiedziach, WNT

4.

Wprowadzenia do ćwiczeń laboratoryjnych oraz dokumentacje techniczne dla sterowników

5.

J. Mazurek, H. Vogt, W. Żydanowicz 2002: Podstawy Automatyki, WPW

6.

J. Kasprzyk: Programowanie sterowników przemysłowych, WNT Warszawa 2006

Pozostałe:
Armstrong-Hélouvry, Dupont B., P. and Canudas de Wit C. (1994). A survey of models, analysis tools and compensation methods for the

control of machines with friction. Automatica, 30, 1083-1138.

Canudas de Wit C., Olsson H., Åström K. J., Lischinsky P. (1995). A New Model for Control of Systems with Friction. IEEE Trans. on

Automatic Control, 40 (3), 419-425.

Canudas de Wit, C. (2003). Modeling and Control of Systems with Dynamic Friction. Mini-Course on: Control of Systems with Dynamic

Friction.

Hensen, Ronnie H.A. (2002). Controlled Mechanical Systems with Friction. Ph.D. thesis Eindhoven University of Technology, Department

of Mechanical Engineering, Systems and Control Group.