Laboratorium elektroniki przemysłowej

Wydział Elektrotechniki, Elektroniki Informatyki i Automatyki Politechniki Łódzkiej

Katedra Mikroelektroniki i Technik Informatycznych K22

Budynek B18, sala ZK nr 17

Kierownik laboratorium dydaktycznego, autor projektu dotyczącego przedmiotów i wyposażenia laboratorium: mgr inż. Zbigniew Kulesza, e-mail: zbigniew.kulesza@p.lodz.pl. Kierownik naukowy laboratorium: dr hab. inż. Wojciech Tylman, e-mail: wojciech.tylman@p.lodz.pl.


Zadaniem Laboratorium Elektroniki Przemysłowej jest przekazywanie wiedzy na temat sprzętu elektronicznego stosowanego w przemyśle, takiego jak: mikrokontrolery, sterowniki i komputery przemysłowe (PLC/PAC/IPC), procesory sygnałowe (DSP), softprocesory, układy kryptograficzne oraz koprocesory arytmetyczne. Główny profil działalności edukacyjnej obejmuje systemy mikroprocesorowe oraz ich współpracę z pamięciami, interfejsami, magistralami komputerowymi oraz urządzeniami zewnętrznymi (czujnikami i aktuatorami).

Drugim kluczowym celem laboratorium jest umożliwienie studentom zdobycia praktycznych umiejętności w zakresie programowania niskopoziomowego (asembler), języków C/C++, VHDL i Verilog, a także środowisk dedykowanych dla sterowników PLC. Efektem kształcenia jest uzyskanie zaawansowanej wiedzy o architekturach czasu rzeczywistego, systemach operacyjnych RTOS oraz aplikacjach wbudowanych (embedded), które stanowią serce nowoczesnych urządzeń wykonawczych.

W ramach zajęć praktycznych studenci konfigurują układy FPGA oraz programują systemy mikroprocesorowe. Istotnym elementem kształcenia jest projektowanie przemysłowych sieci neuronowych oraz algorytmów Edge AI na potrzeby autonomicznej diagnostyki urządzeń. Uczestnicy kursów poznają zasady komunikacji, realizując bezpieczną wymianę danych między urządzeniami. Omawiane są również wybrane zagadnienia informatycznej inżynierii procesowej w odniesieniu do konkretnych problemów technicznych.

Infrastruktura laboratoryjna dedykowana jest także do prowadzenia działalności badawczej przez studentów II oraz III stopnia kształcenia. Proces dydaktyczny opiera się na metodologii zorientowanej na zadania projektowe oraz problemowe (project/problem-based learning). Program realizowany jest w formule pracy zespołowej, polegającej na analizie rzeczywistych przypadków integracji systemów przemysłowych z wykorzystaniem technik symulacyjnych.

Laboratorium dysponuje 10 stanowiskami przeznaczonymi dla 20 studentów. Sala wyposażona jest w rzutnik interaktywny, co umożliwia sprawne prowadzenie multimedialnych miniwykładów, a studenci mają zapewniony dostęp do sieci Wi-Fi. Dodatkowo, w ramach edukacyjnych rozwiązań partnerskich, studenci mają możliwość pracy z oprogramowaniem inżynieryjnym i systemami HMI/SCADA (m.in. iFIX) w oparciu o program GE Vernova dla edukacji.


Wyposażenie laboratorium:

1. Płyty dydaktyczne z mikrokontrolerami:

  1. 8-bitowa rodzina AVR ATmega (32/128) wraz z dedykowanymi emulatorami, debuggerami i programatorami sprzętowymi z interfejsem JTAG.
    1. 32-bitowe rodziny STM32/ARM, ESP32/RISC-V oraz Texas Instruments ARM Cortex-A8.
    2. płyty dydaktyczne z procesorami ARM (Cortex, ARM9).
    3. procesory sygnałowe Texas Instruments (seria C6000).
    4. wszystkie rodzaje płyt dydaktycznych wyposażone są w zróżnicowane urządzenia peryferyjne, m.in.: wyświetlacz ciekłokrystaliczny, klawiaturę, podstawowe złącza (port szeregowy, I2C, SPI), czujnik temperatury, łącze IR, a także złącze do programowania i debugowania JTAG. Laboratorium jest w pełni wyposażone w niezbędne, dedykowane emulatory, debuggery i programatory sprzętowe JTAG.
  2. Układy FPGA: płyty dydaktyczne z układami Xilinx wraz z dedykowanymi programatorami.
  3. Sterowniki przemysłowe: stanowiska dydaktyczne ze sterownikami PLC i PAC, wyposażone w układy wejść/wyjść cyfrowych i analogowych, standardowe interfejsy komunikacyjne (port szeregowy, Ethernet, złącza programistyczne) oraz elementy peryferyjne w postaci symulatorów procesów.
  4. Klastry obliczeniowe: farma komputerów Raspberry Pi 3 oraz farma komputerów Nvidia Jetson Nano.
  5. Stanowiska komputerowe: komputery z dwoma monitorami, standardowym oprogramowaniem biurowym i do wstępnego opracowania danych oraz dostępem do sieci.
  6. Sprzęt pomiarowy i serwisowy: mierniki, oscyloskopy, zasilacze, generatory, a także narzędzia serwisowe i lutownicze (z dostępem do zaplecza warsztatowego, w tym drukarki 3D i frezarki płyt PCB).


Lista oprogramowania na stanowiskach dydaktycznych:

  • PAC Machine Edition 10.6 / Proficy Machine Edition (środowisko programistyczne do programowania PLC/PAC w pełnej wersji)
  • iFIX 6.5 (oprogramowanie do wizualizacji SCADA)
  • Microchip Studio / Atmel Studio (zintegrowane środowisko programistyczne IDE dla mikrokontrolerów ATmega w pełnej wersji)
  • CCStudio (IDE dla mikrokontrolerów Texas Instruments)
  • STM32CubeIDE, STM32CubeMX, STM32CubeProgrammer (pakiet narzędziowy dla mikrokontrolerów STM32)
  • Embedded Wizard Free (narzędzie do tworzenia interfejsów graficznych GUI)
  • Arduino IDE (środowisko uruchomieniowe dla mikrokontrolerów)
  • PSoC Designer oraz PSoC Creator (środowiska IDE dla układów Cypress PSoC)
  • NI Multisim 14 (pakiet oprogramowania do symulacji obwodów elektronicznych, dostęp do licencji studenckich)
  • NI LabVIEW 2015 (środowisko projektowania systemów pomiarowo-kontrolnych)
  • Eclipse (uniwersalne środowisko programistyczne)
  • ESP-IDF (oficjalne środowisko programistyczne dla mikrokontrolerów ESP32)
  • Python oraz Java (języki programowania wysokiego poziomu)
  • Rigol Ultra Sigma (oprogramowanie do obsługi i komunikacji z urządzeniami pomiarowymi)