Kód predmetu:

A422T0_4I

Názov predmetu:

Technické prostriedky automatizácie I

Druh, rozsah a metóda vzdelávacích činností:

prednáška – 2 hod. týždenne (prezenčná metóda)
laboratórne cvičenie – 2 hod. týždenne (prezenčná metóda)

Počet kreditov:

5

Odporúčaný semester:

Automatizácia a informatizácia v chémii a potravinárstve – inžiniersky (denná prezenčná), 1. semester

Stupeň štúdia:

2.

Podmieňujúce predmety:

žiadne

Podmienky na absolvovanie predmetu:

Hodnotenie úspešnosti študentov je založené na bodovacom systéme, pričom študent môže absolvovaním všetkých aktivít predmetu získať maximálne 100 bodov. Priebežné hodnotenie práce a vedomostí študenta počas semestra pozostáva z 2 laboratórnych zadaní po 15 bodov (spolu max. 30 bodov) a dvoch písomných prác po 15 bodov (spolu max. 30 bodov). Skúška je realizovaná formou ústneho skúšania. Študent môže za skúšku získať maximálne 40 bodov. Podmienkou pre úspešné absolvovanie predmetu je získanie aspoň 56% bodov z práce počas semestra (zadania a písomné práce) a aspoň 56% bodov zo skúšky. Výsledná známka je určená podľa štandardnej stupnice FCHPT.

Výsledky vzdelávania:

Absolvovaním predmetu študenti získali vedomosti o komponentoch systémov automatizovaného riadenia. Študenti poznajú typy a princíp fungovania snímačov a akčných členov. Vedia pre aké aplikácie a aké podmienky sú ktoré snímače a akčné členy vhodné. Študenti ovládajú používanie programovateľných logických regulátorov (PLC) a návrh programov pre systémy riadenia. Študenti zároveň získali širokú sadu praktických zručností z elektrotechniky pre automatizáciu, vedia elektricky pripojiť a nakonfigurovať snímače, akčné členy, PLC, prevádzať/upravovať signály, a diagnostikovať poruchy.

Stručná osnova predmetu:

Obsahovo je predmet členený na tri hlavné kapitoly. Prvá sa venuje fungovaniu a využitiu základných typov procesných inštrumentov merania (snímačov). Tu sa študenti oboznámia s elektrickými signálmi, charakteristikami snímačov, snímačmi teploty, snímačmi tlaku, meraním mechaniky tekutín a ich fyzikálnych vlastností, RC obvodmi, filtrami šumu, a diskrétnymi vstupnými prvkami automatizovaných systémov. Druhá časť je venovaná akčným členom a pohonom. Študenti sa oboznámia s konštrukciou a fungovaním motorov (DC a AC), ich ovládaním pomocou modulovaného napájania, výberom motorov pre špecifické aplikácie a taktiež motorizovaných akčných členov, akými sú ventily a čerpadlá. Tretia časť je venovaná základom práce s programovateľnými logickými regulátormi.

Úvod do predmetu, základy elektriny, bezpečnosť (dotácia 2/2)
Snímače - meranie procesných veličín (dotácia 10/10)
Statické a dynamické charakteristiky snímačov - rozsah merania, citlivosť, statický a dynamický posun, precíznosť a presnosť, rozlíšenie, linearita, hysterézia, stabilita, chyby merania, prechodová charakteristika snímača, frekvencia vzorkovania.
Snímače teploty - bimetalové snímače a aktuátory, kvapalinové a plynové teplomery, termistory, termometre, termočlánky, prevodníky a vysielače signálu.
Snímače tlaku - typy snímačov podľa rozsahu snímania, manometre, mechanické snímače tlaku, tenzometre, silomery, membránové kapacitné a tenzometrické snímače tlaku, rezonančné snímanie tlaku.
RC obvody a filtre šumu - harmonické signály v časovej a frekvenčnej doméne, užitočný signál, šum, RC obvody, prenosová funkcia dolno-priepustného RC filtra 1. rádu, amplitúdovo-frekvenčná charakteristika, návrh filtra pre potlačenie šumu.
Meranie mechaniky a fyzikálnych vlastností tekutín - bodové a kontinuálne meranie výšky hladiny: plaváky a výtlakové snímače, elektromechanické spínače, snímače hydrostatického tlaku, kapacitné snímanie výšky hladiny, ultrazvukové a radarové meranie hladiny; meranie prietoku: meranie diferenciálnym tlakom, elektromagnetické prietokomery, Coriolisov princíp, ultrazvukové prietokomery, vírové prietokomery, rotametre, objemové prietokomery, termické prietokomery.

Akčné členy a pohony - ovládanie technologických procesov (dotácia 6/6)
Elektrické motory na jednosmerný prúd - elektromagnetizmus; sila a veličiny rotačného pohybu; elektrický výkon a účinnosť; dôležité vlastnosti motorov; komutátorový a bezkomutátorový DC motor; vzťah napätia, rýchlosti a krútiaceho momentu DC motora; riadenie rýchlosti DC motorov; pulzovo-šírková modulácia; servo pohony, krokové motory.
Elektrické motory na striedavý prúd - striedavý prúd jednofázový/trojfázový; generovanie striedavého prúdu, menovité striedavé napätie, jednofázový a trojfázový indukčný motor, synchrónny motor, rýchlosť AC motorov, riadenie AC motorov, frekvenčné meniče.
Ventily a čerpadlá - Ventily: ventily s rotujúcim telesom, uzatváracie ventily, solenoidové ventily, typy aktuátorov, dôležité vlastnosti ventilov, strata a obnovenie tlaku, vodné kladivo; Čerpadlá: rotodynamické čerpadlá, objemové výtlačné čerpadlá, dôležité vlastnosti čerpadiel, charakteristika čerpadla a potrubia, kavitácia, výber čerpadla.

Priemyselné systémy riadenia (dotácia 8/8)
Úvod do digitálnych riadiacich systémov - Boolova algebra, logické a aritmetické operácie.
Programovateľné logické regulátory (PLC) - typy PLC, vlastnosti PLC, princíp fungovania, hardvérová architektúra, vstupné a výstupné moduly, fyzické a programové typy pamäte PLC, práca s pamäťou a adresovanie, dátové typy v PLC, operačný cyklus PLC.
Programovanie PLC, rebríková logika a rebríkové diagramy - základné prvky rebríkovej logiky (LAD), logické operácie v LAD, spínače, časovače a počítadlá, matematika v PLC, organizácia údajov v PLC, operácie s údajmi, matematické funkcie.
Organizácia programu v PLC - architektúra operačného systému PLC, organizačné bloky a ich priorita vykonávania, funkčné a dátové bloky, riadenie technologického procesu s využitím organizovaného programu.

Odporúčaná literatúra:

Odporúčaná:

• KUPHALDT, T.R.; Lessons In Industrial Instrumentation, 2019, (publikované ako voľne dostupný text pod Creative Commons Attribution 4.0 International Public License), dostupné online (https://www.ibiblio.org/kuphaldt/socratic/sinst)

Jazyk, ktorého znalosť je potrebná na absolvovanie predmetu:

slovenský jazyk, anglický jazyk

Vyučujúci:

D. Dzurková, M. Kalúz (2024/2025 – Zimný semester)
P. Bakaráč, D. Dzurková, M. Kalúz (2023/2024 – Zimný semester)
D. Dzurková, M. Furka, M. Kalúz (2022/2023 – Zimný semester)
P. Bakaráč, M. Furka, M. Kalúz, R. Valo (2021/2022 – Zimný semester)

Garant predmetu:

doc. Ing. Juraj Oravec, PhD.

Dátum poslednej zmeny:

13. 9. 2021

AIS: 2024/2025