Мехатрондық жүйелерді бағдарламалау процестері

Курс, топ

МТ-117

Сабақтың түрі

өндірістік оқыту

Мақсаты, міндеттері

Білім алушыларды мехатрондық жүйелерді бағдарламалаудың негізгі қағидаларымен таныстыру.

Микроконтроллерлер мен PLC (программаланатын логикалық контроллер) көмегімен мехатрондық жүйелерді басқаруды үйрету.

Күтілетін нәтижелер

Білім алушылар мехатрондық жүйелердің бағдарламалау процестерін біледі;

Білім алушылар микроконтроллерлер мен ПЛК-ны бағдарламалай алады.

Қажетті ресурстар

Нұсқау карталары, ұялы телефон, компьютер және тегін платформа бағдарламалау үшін қолданылатын бағдарлама scratch, (tincercad).

№

Мазмұны

Уақыт

Мазмұн нысаны

2.Ұйымдастыру кезеңі (ұзақтығы - 5 минут)

1.Сабаққа қатысуын тексеру

2.Сыртқы келбетін тексеру.

3.ТҚ қысқаша нұсқау беру.

1

2

2

1.Студенттердің сабаққа қатысуын тексеру.

2.Студенттердің сыртқы түрін (арнайы киімнің болуы) тексеру.

3.ТҚ журналына қол қойдыру.

3.Кіріспе нұсқау (ұзақтығы – 40 минут)

1.Сабақтың тақырыбымен таныстыру.

2.Сабақтың мақсатын, міндетін түсіндіру.

3.Өткен сабақ бойынша студенттің білімі мен дағдысын тексеру.

4. Жаңа тақырыпты түсіндіру.

5

10

25

1. Мехатрондық жүйелерді бағдарламалау платформаларымен таныстыру;

2. Негізгі жүйелерге орнатылуын көрсету;

3. Қауіпсіздік ережелері (электрлік және механикалық қауіпсіздік).

Мехатрондық жүйелер – механикалық, электрлік және бағдарламалық компоненттердің өзара байланысуы арқылы автоматтандырылған басқару жүйелерін құратын технологиялық жүйелер. Олар өндірісте, робототехникада, автокөліктерде, смарт-жүйелерде және басқа да салаларда кеңінен қолданылады.

1. Бағдарламалау процестерінің негізгі кезеңдері:

1.1. Техникалық тапсырманы анықтау

• Жүйенің мақсатын және оның функционалдығын анықтау

• Қандай сенсорлар мен атқарушы механизмдер қолданылатынын таңдау

• Бағдарламалау ортасын және контроллерді (микроконтроллер немесе PLC) таңдау

1.2. Жүйе құрылымын жобалау

• Электрлік сұлбаны дайындау

• Компоненттерді дұрыс қосу (сенсорлар, қозғалтқыштар, экрандар т.б.)

• Энергиямен жабдықтау схемасын жасау

1.3. Бағдарламалық кодты әзірлеу

• Алгоритмді құру (Flowchart, блок-схема)

• Контроллерге код жазу (C/C++, Python, Ladder Logic т.б.)

• Сенсорлардан дерек оқу және оны өңдеу

• Атқарушы механизмдерді басқару (моторлар, релелер)

Схема:

• LED GPIO 18 (BCM нөмірлеуі) пиніне қосылады

• Резистор GND мен LED арасында

Python коды:

import RPi.GPIO as GPIO

import time

LED_PIN = 18

GPIO.setmode(GPIO.BCM)

GPIO.setup(LED_PIN, GPIO.OUT)

try:

while True:

GPIO.output(LED_PIN, GPIO.HIGH) # LED жағылады

time.sleep(1)

GPIO.output(LED_PIN, GPIO.LOW) # LED өшіріледі

time.sleep(1)

except KeyboardInterrupt:

GPIO.cleanup() # Бағдарламадан шыққан кезде пиндерді тазарту

1.4. Тестілеу және жөндеу

• Жүйенің дұрыс жұмыс істейтінін тексеру

• Қателерді түзету (debugging)

• Кодты оңтайландыру және өнімділікті арттыру

1.5. Жүйені енгізу және жетілдіру

• Өндірістік ортада тестілеу

• Қосымша функционал қосу

• Қауіпсіздік шараларын қамтамасыз ету

2. Мехатрондық жүйелерді бағдарламалау әдістері

1. Микроконтроллерлерді бағдарламалау (Arduino, STM32, ESP32)

• Тілі: C/C++

• Қолдану саласы: Робототехника, IoT, автоматтандыру

• Мысал: Arduino көмегімен жарықдиодты басқару

void setup() {

pinMode(13, OUTPUT);

}

void loop() {

digitalWrite(13, HIGH);

delay(1000);

digitalWrite(13, LOW);

delay(1000);

}

✅ 2. Программаланатын логикалық контроллер (PLC) арқылы басқару

• Тілі: Ladder Logic, Structured Text (ST), Function Block Diagram (FBD)

• Қолдану саласы: Өнеркәсіптік автоматтандыру, өндірістік жабдықтар

• Мысал: Conveyor Belt жүйесін басқару үшін таймер қолдану

✅ 3. Python арқылы мехатрондық жүйелерді басқару

• Тілі: Python

• Қолдану саласы: Жасанды интеллектпен біріктіру, машиналық көру

• Мысал: Raspberry Pi мен OpenCV қолдану арқылы заттарды анықтау

3. Шебердің іс жүзінде жұмыстың орындалу әдіс – тәсілін көрсету (50 минут)

1. Еңбек қауіпсіздік ережесін сақтау ТҚ журналға қол қою.

2. Білім алушыларға мехатронды жүйелердің негізгі механикалық құрылымын орнатуды үйрету;

3. Білім алушыларға қарапайым механикалық құрылымның диаграммасын көрсету.

Білім алушылардың атқаратын жұмысы

1. Механикалық құрылымның диаграммасымен танысады;

2. CAD бағдарламасының құрылымымен танысып, тапсырмалар орындайды;

7.Ағымдағы нұсқау (ұзақтығы 160 минут)

1.Бірінші мақсаттық тексеріс

Мақсат: Жұмыс орнын ұйымдастыру, еңбек қауіпсіздігін сақтау, студенттердің тәжірибелік тапсырманы орындауға дайындығы.

2.Екінші мақсаттық тексеріс

Студенттерді тексеріс уақытында қадағалайтын сәт.

3.Үшінші мақсаттық тексеріс

Білім алушылардың жұмысын демонстрацияға дайындау.

10

140

10

1. Білім алушылардың бағдарламада тапсырманы дұрыс енгізуін қадағалау.

2. Білім алушылардың нұсқау карта бойынша жұмысты дұрыс атқаруын тексеру.

3. Уақыттың біткенін хабарлау. Жұмысты аяқтауын ескерту.

7.Қорытынды нұсқау (ұзақтығы - 15 минут)

1.Білім алушылармен сабақты талқылау

2. Ескертулер

3.Үй тапсырмасы: Роботтың механикалық құрылымын сызу.

4.Бағалау

5

3

2

5

1.Жұмысты орындауда білім сапасы. Топтың нәтижелі жұмыс (өзара көмек, өзара сыйластық, ұжымда жұмыс істей білу) соңына жетуі.

2.Қателікті талдау

3.Тақырыпқа байланысты қосымша тапсырмалар

4.Жұмыстың сапасын бірге бағалау. Қорытынды бағалар

1.Сабақтың мақсатының орындалғанын хабарлау, түсініктеме беру;

2.Келесі сабақтың тақырыбын хабарлау.

3.Жұмыс орнын жинап, шеберге тапсыру.

№

Жұмыстың орындалуы

Керекті құрал жабдықтар

1

Білім алушыларды жинау және кіріспе сөз;

Механикалық құрылым

2

Қауіпсіздік техникасы бойынша нұсқаулық беру;

Компьютер немесе ноутбук

3

Arduino көмегімен жарық диодын (LED) басқару

• Ардуино IDE орнату

• Код жазу (LED жыпылықтауын программалау)

• Жұмысты тестілеу

void setup() {

pinMode(13, OUTPUT);

}

void loop() {

digitalWrite(13, HIGH);

delay(1000);

digitalWrite(13, LOW);

delay(1000);

}

1
. Arduino + LED схемасы

2. Сервомоторды Arduino арқылы басқару

3. Температура сенсорын қосу (DHT11)

4. PLC арқылы конвейерді басқару

4

Қозғалтқышты басқару (PWM арқылы)

• Servo немесе DC моторды Arduino арқылы басқару

• PWM (Импульстік ені модуляциясы) негіздері

• Жұмысты тексеру

.

5

Сенсордан дерек оқу және шығару

• Температура сенсорын (DHT11) қосу

• Деректерді Serial Monitor арқылы шығару