352lab

Automatizační technika

Předmět je určen pro studenty třetího ročníku bakalářského studia katedry automatizační techniky a řízení na fakultě strojní. Student by měl mít po absolvování tohoto předmětu základní znalosti o vybraných technických prostředcích potřebných pro realizaci řídicích systémů. Jsou to základní znalosti z oblasti snímačů a senzorů, řídicích systémů, a akčních členů a pohonů.

Na cvičeních se studenti seznamují se základními vlastnostmi senzorů a akčních členů formou měření přechodových a statických charakteristik s následným vyhodnocením naměřených dat s využitím výpočetní techniky a softwarové podpory (výstupem je 6 protokolů). Protokoly musí odevzdat do konce aktuálního semestru, jinak je nutné celý předmět absolvovat znovu.

Témata předmětu (přednášek)

1. Seznámení s problematikou a obsahem studovaného předmětu, systémy řízení, měřicí obvod, měřicí řetězec, regulační a řídicí obvod, řídicí a diagnostický systém. Příklady a metodika návrhů měřicích a řídicích systémů.
2. Statické a dynamické vlastnosti členů měřicích a řídicích obvodů (statická charakteristika, citlivost, přesnost, spolehlivost, přechodová a frekvenční charakteristika, dynamická chyba, identifikace dynamických vlastností, důvody identifikace, …).
3. Snímače, senzory, čidla a převodníky (struktura, vlastnosti, rozdělení, pasivní a aktivní snímače). Převodníky A/Č a Č/A – rozdělení, vlastnosti, zapojení, využití, porovnání, převodníky v inteligentních senzorech, převodníky PWM.
4. Principy snímačů – příklady pasivních snímačů: odporové, kapacitní, fotoelektrické, indukční, … . Měřicí a vyhodnocovací obvody pro zpracování signálů ze snímačů.
5. Měření mechanicko-silových statických a dynamických veličin (poloha, rozměr, posunutí, otáčky, rychlost, zrychlení, síla, chvění, …). Měření tlaku a průtoků plynů a kapalin, výšky hladiny kapalin a sypkých materiálů a ostatních vybraných veličin.
6. Měření tlaku a průtoků plynů a kapalin, výšky hladiny kapalin a sypkých materiálů a ostatních vybraných veličin.
7. Měření tepelných veličin a tepla (principy, vlastnosti, kontaktní a bezkontaktní snímače, provedení, aplikace).
8. Akční členy (DC/AC motory, krokové motory, lineární motory, synchronní a asynchronní motory, magnety, …).
9. Řídicí systémy PLC, regulátory, IPC, … .
10. SCADA/MMI systémy.

CZ (přednášky podpora):

EN (přednášky podpora):

Otázky

1. Základní pojmy
   (prvek, systém, podsystém, vazba, regulační obvod, rovnice regulace, měřicí řetězec, postup při návrhu měřicího řetězce, … ).
2. Statické vlastnosti členů regulačního obvodu
   (třída přesnosti, citlivost, hystereze, … ).
3. Dynamické vlastnosti členů regulačního obvodu
   (přechodová charakteristika, frekvenční charakteristika, přenos, časová konstanta, …, identifikace soustavy).
4. Hierarchická struktura řízení SCADA/HMI
   (popis technických, programových prostředků a vazeb, centrální řízení, distribuované řízení, výhody…).
5. Převodníky
   A/D, D/A, PWM (blokové schéma, princip, … ).
6. Typy modulací
   (popis principu, použití, … ).
7. Základní rozdělení snímačů
   (definice skupin, použití, …).
8. Měření mechanicko-silových statických a dynamických veličin
   (poloha, rozměr, posunutí, otáčky, rychlost, zrychlení, chvění, síla).
9. Měření tepelných veličin a tepla
   (princip, vlastnosti, kontaktní a bezkontaktní snímače, provedení, aplikace).
10. Měření tlaku a průtoku plynu a kapalin, výšky hladiny, kapalin a sypkých materiálů.
    
11. Kapacitní snímače
    (příklady měřených veličin, principy, použití, …. ).
12. Indukční a indukčnostní snímače
    (příklady měřených veličin, princip, použití, …).
13. Odporové snímače
    (příklady měřených veličin, princip, použití, …).
14. Akční členy a pohony
    (základní rozdělení, motory, popis, princip, … ).
15. PLC – logická úloha
    (základní dělení, popis vnitřní struktury, programovací jazyky, rozšiřující moduly, …).
16. Jednočipové počítače řady PIC
    (vnitřní struktura, základní instrukce, popis vývojového prostředí, …).
17. Základní dělení programových prostředků a příklady použití.
    

Cvičení

Literatura

SCHMID, Dietmar. Řízení a regulace pro strojírenství a mechatroniku. Přeložil Jiří HANDLÍŘ. Praha: Europa-Sobotáles cz., 2005. ISBN 80-86706-10-9.

BALÁTĚ, Jaroslav. Technické prostředky automatického řízení. Praha: SNTL – Nakladatelství technické literatury, 1986.

HUGHES, Thomas A. Measurement and control basics. 4th ed. Research Triangle Park: ISA, c2007. Resources for measurement and control series. ISBN 978-1-55617-916-7.

BOLTON, W. Instrumentation and control systems. Amsterdam: Elsevier, 2007. ISBN 978-0-7506-6432-5.