Prowadzony w cyklu: 2026/27Z

Kod ISCED: 0714

Punkty ECTS: 5

Język: polski

Organizowany przez: Wydział Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej

Układy sterowania numerycznego maszyn 0800-AR2USNUM

Celem przedmiotu jest praktyczne zaznajomienie uczestników z układami sterowania numerycznego maszyn (ang. Numerical control systems). Systemy te są wykorzystywane m.in. w przemyśle do sterowania wieloosiowymi maszynami numerycznymi. Omówione zostaną różne rodzaje architektury stosowanych układów sterowania numerycznego. Uwzględnione zostaną różne typy maszyn numerycznych, w których wykorzystywane są systemy sterowania numerycznego – od budżetowych rozwiązaniach (np. drukarki 3D) do zastosowań profesjonalnych (np. frezarek bazujących na dedykowanych rozwiązaniach komercyjnych).

Plan wykładu (15 godzin):

1. Architektura układów sterowania numerycznego maszyn
2. Architektura sterownika numerycznego maszyn:
- Interfejs użytkownika (nadążne i konturowe),
- Interpreter kody numerycznego (opis trajektorii ruchu),
- Blok profilowania i generacji trajektorii ruchu,
- Blok interpolatora (metody profilowania trajektorii zadanej)
3. Błędy nadążania i błędy konturu
4. Wybrane rozwiązana sterowników numerycznych maszyn:
- sterowniki bazujące na rozwiązaniach wbudowanych (LaserGRBL, Machinekit),
- sterowniki bazujące na komputerach PC (LinuxCNC, Mach4, TwinCAT)
- komercyjne rozwiązania profesjonalne (Sinumerik firmy SIEMENS)

Laboratorium (45 godzin) - 6 stanowisk:

1. Tokarkowy system sterowania CNC z serwonapędami z silnikami PMSM na bazie sterowania Sinumerik 808D.

Celem ćwiczenia będzie konfiguracja i zaprogramowanie sterownika CNC Sinumerik 808D firmy Siemens w wersji tokarkowej sterujące napędami krokowymi i silnikiem BLDC. Student ma za zadanie skonfigurować sterownik CNC do pracy.

2. Pięcioosiowa maszyna numeryczna z system sterowania CNC z napędami skokowymi na bazie komputera PC z oprogramowaniem simCNC.

Celem ćwiczenia będzie konfiguracja i zaprogramowanie pięcioosiowej maszyny numerycznej z system sterowania CNC z napędami skokowymi na bazie komputera PC z oprogramowaniem simCNC. Stanowisko wyposażone będzie w 5 napędów skokowych. Napędy będą sterowane z dedykowanego sterownika CSMIO/IP-S za pośrednictwem komputera PC (simCNC). Student będzie miał za zadanie skonfigurować sterownik do pracy z maszyną 5-cio osiową (3 osie kartezjańskie, 2 osie obrotowe) maszyną CNC, w tym ustawić podstawową konfigurację wejść/wyjść cyfrowych. Falownik wrzeciona sterowany będzie poprzez wyjście analogowe.

3. Trzyosiowa maszyna numeryczna w układzie kartezjańskim z systemem sterowania CNC z napędami serwokrokowymi na bazie przemysłowego komputera PC z oprogramowaniem TwinCAT.

Celem ćwiczenia będzie konfiguracja i zaprogramowanie trzyosiowego sterownika CNC na bazie przemysłowego komputera PC z oprogramowaniem TwinCAT firmy Beckhoff. Stanowisko wyposażone będzie w 3 napędy serwokrokowe firmy Nanotec. Napędy sterowane będą poprzez magistralę czasu rzeczywistego EtherCAT z przemysłowego komputera PC z oprogramowaniem TwinCAT. Student ma za zadanie skonfigurować sterownik do pracy z maszyną 3 osiową oraz system bezpieczeństwa funkcjonalnego (TwinSAFE). Falownik wrzeciona będzie sterowany poprzez wyjście analogowe. Dodatkowo student będzie musiał zaprogramować moduły we/wy maszyny (analogowe i cyfrowe).

4.Trzyosiowa frezarka 3D typu delta z napędami serwokrokowymi na bazie komputera PC z oprogramowaniem sterującym LinuxCNC.

Celem ćwiczenia będzie konfiguracja i zaprogramowanie trzyosiowej drukarki 3D typu delta z napędami serwokrokowe na bazie komputera PC z oprogramowaniem sterującym LinuxCNC. Stanowisko wyposażone będzie w napędy serwokrokowe. Oprogramowanie LinuxCNC komunikować się będzie z napędami za pomocą magistrali EtherCAT.

5. Trójosiowa grawerka laserowa na bazie sterownika CSMIO/IP-M z silnikami skokowymi oraz komputerem embedded PC z oprogramowaniem simCNC.

Celem ćwiczenia będzie konfiguracja i zaprogramowanie trójosiowej grawerki laserowej na bazie sterownika CSMIO/IP-M z silnikami skokowymi oraz komputera embedded PC z oprogramowaniem simCNC. Stanowisko wyposażone będzie w czteroosiowy indekser CSMIO/IP-M sterujący trzema napędami skokowymi poprzez interfejs CLK/DIR. Komputer z oprogramowaniem sterującym simCNC komunikować się będzie ze sterownikiem CSMIO/IP-M za pomocą magistrali Ethernet. Dodatkowo student będzie musiał zaprogramować moduły we/wy maszyny.

6. Czteroosiowy ploter CNC typu gantry z serwonapędami z silnikami PMSM ze sterowaniem LinuxCNC.

Celem ćwiczenia będzie konfiguracja i zaprogramowanie czteroosiowego plotera CNC typu gantry z serwonapędami z silnikami PMSM na bazie komputera przemysłowego z kartą sterowania firmy Delta. Stanowisko wyposażone będzie w maszynę (ploter) z serwonapędami PMSM firmy Delta. Napędy sterowane będą poprzez magistralę EtherCAT. Student ma za zadanie skonfigurować sterownik do pracy jako ploter (w tym skonfigurować synchroniczną pracę dwóch napędów w osi Y, podstawową konfigurację CNC, oprogramowanie wewnętrzne PLC, strojenie napędów). Dodatkowo student będzie musiał zaprogramować moduły we/wy maszyny.

Powyższe opisy należy traktować jako przykładowe. Szczegółowy zakres zadań realizowanych na stanowisku będzie określony przez prowadzącego na zajęciach. Każdy student będzie realizował 2 lub 3 stanowiska w zależności od przyjętej organizacji zajęć oraz zakresu realizowanych zadań na danym stanowisku.

Całkowity nakład pracy studenta

Godziny realizowane z udziałem nauczycieli ( 60 godz.): - udział w wykładach – 12 - udział w zajęciach laboratoryjnych - 48 Czas poświęcony na pracę indywidualną studenta ( 90 godz.): - przygotowanie do pomyślnego zaliczenia zajęć laboratoryjnych: 45 h - przygotowanie do wykładu - 15 - czytanie literatury - 15 - przygotowanie do egzaminu – 15 Razem: 150 h (5 ECTS)

Efekty uczenia się - wiedza

W1: Charakteryzuje strukturę, elementy składowe i zadania układów sterowania numerycznego maszyn – K_W12 W2: Posiada wiedzę, która może wykorzystać do zaprojektowania, układu sterowania numerycznego maszyn – K_W02, K_W13 W3: Wymienia i omawia różne rodzaje systemy układów sterowania numerycznego maszyn, z uwzględnieniem obszaru ich zastosowania oraz wad i zalet – K_W04, K_W10, K_W12

Efekty uczenia się - umiejętności

U1: Wykorzystuje dokumentację układów sterowania numerycznego maszyn do uzyskania wiedzy niezbędnej do samodzielnej realizacji postawionych zadań – K_U01, K_U16 U2: Konfiguruje i programuje sterownika systemu sterowania numerycznego maszyn celem realizacji zadania postawionego przez nauczyciela – K_U05, K_U08 U3: potrafi opracować szczegółową dokumentacje opracowanego układu sterowania numerycznego maszyn, z uwzględnieniem zadanych kryteriów użytkowych. Potrafi przeprowadzić testy opracowanego układu sterowania. – K_U07, K_U09, K_U11 U4: W procesie projektowania układu sterowania numerycznego maszyn potrafi samodzielnie zgłębić wiedzę w czas poświęcony na pracę indywidualną potrzebną do pomyślnego zaliczenia przedmiotu. – K_U18

Efekty uczenia się - kompetencje społeczne

K1: Posiada umiejętność formułowania pytań do prowadzącego w zakresie niezbędnym do realizacji postawionego zadania np. dotyczących alternatywnych metod rozwiązania danego problemu –K_K01 K2: Zna warunki pracy w środowisku przemysłowym, K_K04

Koordynatorzy przedmiotu

Krystian Erwiński

Metody dydaktyczne eksponujące

- pokaz

Metody dydaktyczne podające

- wykład informacyjny (konwencjonalny)
- opis

Metody dydaktyczne poszukujące

- laboratoryjna

Wymagania wstępne

W celu lepszego przyswojenia omawianych zagadnień mile widziane jest wcześniejsze uczestnictwo w przedmiotach Maszyny Sterowane Numerycznie i/lub Programowanie Maszyn CNC dla 1 stopnia AiR.

Kryteria oceniania

Metody oceniania:

Egzamin – W1, W2, W3
Projekt zaliczeniowy z laboratorium – U1, U2, U3, U4, K1, K2

Kryteria oceniania:
Wykład: Zaliczenie na ocenę na podstawie pisemnego testu zaliczeniowego obejmującego wiedzę przekazaną na wykładzie. Pytania w formie otwartej (omówienie danego zagadnienia), zamkniętej (wielokrotnego wyboru).

Ocena w zależności od procentowej ilości uzyskanych punktów z testu:
ndst – poniżej 50%
dst – 50%
dst plus – 60%
db – 70%
db plus – 80%
bdb – 90%

Laboratorium:
Zaliczenie przedmiotu odbywa się na podstawie pozytywnych ocen z sześciu stanowisk. Ocena z każdego stanowiska wystawiana jest na podstawie uzyskanych wyników z realizacji postawionego zadania oraz odpowiedzi na pytania zadane przez prowadzącego.

Praktyki zawodowe

„nie dotyczy”

Literatura

Literatura podstawowa:

1. „Obrabiarki sterowane numerycznie”, J. Honczarenko, WNT, 2009., ISBN: 9788320434675

2. „Elastyczna automatyzacja wytwarzania: obrabiarki i systemy obróbkowe”, J. Honczarenko, WNT, 2000 ISBN: 9788320425352,

3. „Programowanie obrabiarek NC/CNC”, Wit Grzesik, Piotr Niesłony, Marian Bartoszuk, WNT, 2006, ISBN, 9788320434521,

4. „Elastyczne programowanie obrabiarek”, Stryczek Roman, Pytlak Bogusław , PWN, 2012, ISBN: 9788301166779

Uwagi

W cyklu 2026/27Z:

Wykład odbywać się będzie co tydzień. Przewidywane jest 6 spotkań (1,5h zegarowej) + test zaliczeniowy.
Przewidywane terminy spotkań:
21.02
28.02
6.03
13.03
20.03
27.03
3.04

Zajęcia laboratoryjne rozpoczną się po wykładzie. Przewidywanych jest 6 spotkań.

Więcej informacji

Dodatkowe informacje (np. o kalendarzu rejestracji, prowadzących zajęcia, lokalizacji i terminach zajęć) mogą być dostępne w serwisie USOSweb:

Strona przedmiotu 0800-AR2USNUM w USOSweb