Laboratorije

Laboratorija za upravljanje procesima i obradu signala

Stara kineska poslovica kaže: Šta čuješ, zaboraviš. Šta vidiš, zapamtiš. Šta uradiš, razumeš.

Svesni važnosti praktičnog znanja Katedra za signale i sisteme se u velikoj meri trudi da studentima pruži mogućnost da realne procese i merene signale upoznaju kroz sopstveno iskustvo, tzv. iskustvo iz „prve ruke“. Kroz laboratorijske vežbe studenti su dovedeni oči u oči sa industrijskom opremom, mernim instrumentima, zašumljenim signalima i svim drugim problemima koji ih očekuju u budućnosti s obzirom na struku kojoj pripadaju. Oni postaju aktivni i u znatnoj meri samostalni. Na laboratorijskim vežbama se uvek javljaju pitanja „kako“, „zašto“, „šta će se desti ako ...“ koja dovode do intenzivnog razmišljanja, a samim tim i razumevanja sadržaja koji se izučava.

Lokacija

Prostorije Laboratorije za upravljanje procesima i obradu signala se nalaze na četiri odvojene lokacije, pa je u skladu s tim i sama laboratorija podeljena na sledeće delove: • Laboratorija 15 – nalazi se u suterenu zgrade Tehničkih fakulteta. Ulaz u laboratoriju je iz atrijuma najbližeg Vukovom spomeniku. • Laboratorija 22 – nalazi se na prvom spratu paviljona Rašović. • Laboratorija RC – nalazi se u prizemlju Računskog centra Elektrotehničkog fakulteta. • Laboratorija Lola – nalazi se u zgradi „Lola“. Ulaz u laboratoriju je sa platoa koji se nalazi pored glavnog ulaza u zgradu.

Laboratorija 15	Laboratorija 22

Laboratorija RC	Laboratorija Lola

Laboratorijske postavke 

• Upravljanje trofaznim asinhronim motorom

Laboratorijska postavka se sastoji od trofaznog asinhronog motora kojim se upravlja preko Siemens-ovog PLC-a S7-1200. Veoma je pogodna za upoznavanje studenata sa osnovnim pojmovima inustrijske automatizacije. Daje mogućnost simuliranja i testiranja tipičnih grešaka iz prakse, poput aktiviranja safety relea i bimetalne protivstrujne zaštite. Najveći broj naših studenata baš na njima napravi svoje prve korake u programiranju programabilnih logičkih kontrolera. Postavke poseduju i industrijske panele osjetljive na dodir (Touch panel – HMI) za jednostavniju komunikaciju mašine i čovjeka. Od ukupno četiri postavke, koliko ih imamo u laboratoriji, na dve su pored navedenog ugrađeni i PLC-ovi proizvođača Allen Bradely preko kojih se uz frekventni regulator i enkoder vrši upravljanje brzinom motora.

Trofazni asinhroni motor	Radno mesto u laboratoriji

• Upravljanje pneumatskim cilindrima

Laboratorijske postavke se sastoje od pneumatskih cilindara sa pratećim razvodnim ventilima, induktivnim senzorima krajnjih pozicija klipova kao i infracrvenim i laserskim senzorima razdaljine preko kojih se može precizno odrediti trenutna pozicija klipa. Pored klasičnih pneumatskih cilindara sa klipnjačom, tu je i linearni pogon odnosno pneumatski cilindar bez klipnjače. Postavke su veoma pogodne za prikaz sekvencijalnih zakona upravljanja. Od ukupno četiri postavke, koliko ih ima u laboratoriji, na dve su ugrađeni Siemens-ovi PLC-ovi serije S7-1200, a na dve serije S7-1500. Postavljanjem PLC-ova serije S7-1500 studentima je omogućeno da na postavkama pored uobičajenog načina programiranja PLC-ova testiraju i poznavanje GRAFCET-a kao i da na relanom primeru uvide razlike između njih.

Pneumatski klip i laserski senzor udaljenosti	Jedna laboratorijska postavka

•  Upravljanje simuliranim procesima

Razvojem tehnologije koja omogućava vrlo jednostavno prikupljanje i generisanje naponskih signala pomoću računara moguće je simulirati razne vrste procesa kao i upravljanje njima u realnom vremenu. U laboratoriji posedujemo dve NI-DAQ 6212 kartice firme National Instruments koje su uz pomoć odgovarajućih prilagodnih elektronskih kola povezane sa Siemens-ovim PLC-om S7-1200, kao i četiri kartice NI-DAQ 6221 koje su na isti način povezane sa Siemens-ovim PLC-ovima serije S7-1500. U softveru LabVIEW su razvijena i dva simulirana procesa: pneumatski klipovi i rezervoar koji se puni različitim vrstama tečnosti. Studenti na njima u okviru laboratorijskih vežbi projektuju i testiraju različita sekvencijalna upravljanja. Ove postavke daju priliku i studentima da za svoje diplomske radove samostalno naprave simulacije procesa, a zatim da projektuju i odgovarajuće upravljanje.

Simulacija rada pneumatskih klipova	Simulacija rada rezervoara

Radno mesto u laboratoriji 15	Radno mesto u laboratoriji 22

• Regulacija toplotnog porcesa - maketa sušare

Potreba za regulacijom temperaturnih procesa se javlja svugde oko nas. Od regulacije temperature u prostoriji do regulacije temperature vodene pare u termoelektranama. Dobro poznavanje osobina ovakvih procesa je preduslov za dobru regulaciju. U laboratoriji se nalaze četiri makete sušare koje se sastoje od grejača i ventilatora kao i odgovarajućih senzora temperature i protoka. Pored mogućnosti regulacije putem Siemens-ovih PLC-ova serije S7-1200 i pratećih industrijskih panele osjetljivih na dodir (Touch panel – HMI) dve sušare su pomoću NI-DAQ kartica povezane na računar. Koristeći Simulink Real Time naši studenti imaju mogućnost da na ovom procesu primene tehnike modeliranja i identifikacije kao i da isprojektuju i testiraju neke od naprednih zakona upravljanja poput prediktivnog upravljanja na bazi modela ili fuzzy regulacije. Pored navedenog, sušarama je moguće upravljati i pomoću mikrokontrolerske platforme Arduino Uno.

Maketa sušare	Radno mesto u laboratoriji 15

• Upravljanje asinhronim i servo motorom pomoću PLC-a kompanije Schneider

Posedujemo dve postavke sa asinhronim motorima i frekvetnim regulatorima kao i servo motorima i odgovarajućim servo drajverima kompanije Schneider. Regulacija pozicije i brzine osovine asinhronog motora upotrebom Schneider PLC M241 i frekventnog regulatora Altivar 320 preko CAN komunikacije je jedna od laboratorijskih vežbi na kojoj se naši studenti sretnu sa najvećim brojem realnih industrijskih problema. Pored pulta sa pomenutom opremom postavku čine i komandni mostovi na kojima se nalaze razni tasteri i prekidači kao i signalne lampice i industrijski panel osjetljiv na dodir za lakše upravljanje postavkom. Pored primene tehnika podešavanja parametara PD/PI regulatora pri zatavranju pozicione/brzinske povratne sprege od studenata se očekuje i realizacija adekvatnog estimatora brzine, rate limiter-a reference i zatvaranje lokalne povratne sprege za poništavanje astatizma pri regulaciji pozicije, a zatim i projektovanje odgovarajućeg PI regulatora s ciljem otklanjanja poremećaja.

Kontrolni pult i asinhroni motor u radu	Radno mesto u laboratoriji 22

• Vazdušna levitacija

Verovatno studentima jedna od najzanimljivijih laboratorijskih vežbi. Sastoji se od ventilatora postavljenog na dno vertiklane cilindrične cevi, ping-pong loptice, laserskog senzora pozicije i prateće prilagodne elektronike. Postavkom se upravlja pomoću mikrokontrolerske platforme Arduino Uno. Cilj vežbe je da studenti projektuju odgovarajuće upravljanje da bi se loptica održavala na željenoj visini. Pored problema koji se standardno javljaju prilikom rada sa realnim procesima, tokom izrade ove vežbe studenti će se sresti sa izrazito nelinarnom zavisnošću izlaza procesa i upravljanja.

Loptica levitira	Radno mesto u laboratoriji 22

• Regulacija toplotnog procesa - sistem za grejanje

Sistem za grejanje koji posedujemo je verna kopija stvarnog sistema za grejanje sa izmenjivačem toplote kao što su sistemi daljinskog grejanja, klima komore, sistemi sa toplom vodom..., u kojima je potrebno vršiti regulaciju temperature na potrošaču, odnosno radijatoru. Postavka se sastoji od dva toka: primarni tok kroz koji protiče voda koja se zagreva u grejaču i sekundarnog toka kroz koji protiče voda koja dolazi do potrošača. U izmenjivaču toplote se topolota iz primarnog toka predaje sekundarnom, a da ne dolazi do mešanja tečnosti. Sistemom se upravlja pomoću Siemens-ovog decentralizovanog sistema upravljanja PCS7 sa PLC-om iz serije S400 i pratećim periferijama za upravljanje industrijskim procesima. Cilj vežbe je da studenti uvide važnost decentralizacije velikih procesa i njihove podele na hijerarhijske nivoe pri projektovanju upravljanja, da naprave SCADA-u koja prikazuje sve ključne elemente sistema i operateru omogućava lako praćenje i manipulisanje procesom, kao i da vide ulogu i značaj industrijskih mreža pri upravljanju udaljenim procesima.

Model toplotnog procesa	Operatorska i inženjerska stanica

• Tri spojena rezervoara 

Regulacija sistema koji u sebi poseduju integrator, odnosno astatizam prvog reda, je uvek privlačila posebnu pažnju inženjera automatike. Izlaz ovakvih sistema ne zavisi od trenutne vrednosti upravljačkog signala nego od njegove akumulirane vrednosti tokom celokupnog vremena regulacije. Regulacija nivoa tečnosti u rezervoaru je tipičan primer takvog procesa. U našoj laboratoriji se nalazi sistem od tri međusobno spojena rezervoara istog poprečnog preseka. Pored već pomenutog astatizma ovaj sistem karakteriše i izražena nelinearnost jer se brzina proticanja tečnosti menja u skladu sa Toričelijevom jednačinom proporcionalno kvadratnom korenu njene visine u sudu. Postavka studentima omogućava snimanje karakteristika ventila i pumpi i regulaciju nivoa tečnosti pomoću Real-Time Simulink-a zahvaljujući NI-DAQ prilagodnoj kartici ili pormoću Siemens-ovog PLC-a serije S7-1200 sa industrijskim panelom osetljivim na dodir (Touch panel – HMI). Postavka je veoma pogodna kako za izradu završnih studentskih radova tako i za laboratorijsku verifikaciju različitih teorijskih naučnih rezulata poput podešavanja PD regulatora pobuđivanjem sistema širokim imuplsom ili projektovanja prediktivnih i adaptivnih zakona upravljanja.

Rezervoari	Sistem rezervoara sa PLC-om i NI-DAQ karticom

• Destilerija

Nije poznato od kada postoji tradicija proizvodnje rakije kod Srba, ali se zna da je taj proces vremenom sve više usavršavan. Najmodernija destilerija u  zemlji se nalazi upravo u našoj laboratoriji gde je i u potpuosti razvijena. Ovo rešenje omogućava integrisanu automatizaciju, standardizaciju i povećanje produktivnosti kao i stalnu dostupnost informacija putem SCADA sistema u upravljačkoj stanici ili preko mobilne platforme. Tehnološki proces se prati pomoću niza različitih vrsta senzora, podaci se obrađuju na programabilnom logičkom kontroleru koji reguliše i zagrevanje komine. Sistem je izgrađen imajući u vidu modularnost, odnosno ostavljajući mogućnost njegove nadogradnje. Važnost ove osobine dolazi do izražaja pri izradi master radova kada studenti imaju mogućnost usavršavanja ovog sistema s ciljem postizanja njegovih boljih radnih performansi. 

Destilerija	Orman sa PLC-om i pratećim komponentama

• Ball and beam sistem 

Kako to izgleda upravljanje realnim nestabilnim sistemom, naši studenti mogu da nauče na klasičnom primeru grede sa lopticom. Postavka se sastoji od dugačke grede niz koju može da se kotralja loptica. Jedan njen kraj je povezan na osovinu motora. Položaj osovine određuje i nagib grede. Na drugom kraju se nalazi laserski senzor koji precizno meri položaj loptice. Postavka je pogodna za projektovanje i testiranje različitih zakona upravljanja, polazeći od osnovnih linearnih kontrolera do naprednih nelinearnih metoda regulacije. Poredeći rezultate dobijene u simulacijama i na realnom sistemu studenti lako uočavaju i uče šta su to efekti linearizacije sistema ili kakav je uticaj grešaka modeliranja na regulaciju kod različitih upravljačkih algoritama. Regulacija ovog procesa na bezbroj različitih načina je jedna od čestih tema završnih radova.

Loptica na gredi	Pozicija loptice se određuje pomoću laserskog senzora

• Skalirani modeli industrijskih procesa kompanije FischerTechnik 

Skalirani modeli predstavljaju proporcionalno umanjenu fizičku maketu realnog procesa, koja se koristi za ekonomično ispitivanje osobina realnog procesa (cena eksperimentisanja na ovakvom modelu je značajno niža nego na realnom procesu). U našoj laboratoriji se nalaze četiri makete industrijskih procesa kompanije FischerTechnik. Model visokog regalnog skladišta sa pokretnoom trakom i robotom za slaganje radnih predmeta na police, model sistema za razvrstavanje radnih predmeta sa pokretne trake u zavisnosti od njihove boje, model robota sa tri ose kretanja i vakuumskom hvataljkom za brzo i precizno pozicioniranje radnih predmeta u radnom prostoru i model industrijske peći sa pneumatskim kliznim vratima, pokretnom trakom na kojoj se nalaze jedinica sa vakuumskom hvataljkom za prenos radnih predmeta na jedinicu za obradu sa rotacionim stolom i rezačem. Svim maketama se upravlja Siemens-ovim PLC-ovima serija S7-1200 i S7-1500. 

Model visokog regalnog skladišta	Model sortirajuće linije sa mogućnošću detekcije boje

• Pozicioni i brzinski servomehanizam sa jednosmernim motorom

Kada budući inženjeri automatike, na prvom usko stručnom predmetu Sistemi automatskog upravljanja 1, uđu u našu laboratoriju kako bi odradili prvu laboratorijsku vežbu dočekaju ih pozicioni i brzinski servomehanizam sa jednosmernim motorom. Merenje pozicije i brzine osovine motora se vrše pomoću potenciometra i tahogeneratora koji su putem NI-DAQ prilagodne kartice povezani sa računarom. Unutar Real-Time Simulink-a se bira režim rada motora i prate odgovarajuća merenja. Studenti na jednostavan način uče kakve posledice ima diferencijalna povratna sprega na regulaciju pozicije motora, kako utiče uklanjanje integralnog dejstva iz PI regulatora na regulaciju brzine, šta znači niskopropusni karakter realnih sistema pri snimanju frekvencijskih karakteristika jednosmernog motora i još mnogo toga.

Jednosmerni motor, potenciometar i magnetna kočnica	Odziv pozicije motora

Projekti

• NOXTROT - NO_x reduction based thermal power plant optimization
• Sistem za automatsku detekciju ispravnosti kuglica
• Sistem za automatsku detekciju ispravnosti kuglica-serijska proizvodnja
• Analiza rada i optimizacija merno regulacionih sistema na temoenergetskim blokovima JP EPS
• Analiza mogućnosti uvodjenja sistema za vizuelizaciju procesa sagorevanja za korekciju regulacije kotla TENT B1
• Консултантске услуге у реализацији пројекта модернизације мерно-управљачког система у ТЕНТ Б
• Подешавање параметара регулатора инсталираних на блоковима 1 и 2 Термоелектране ТЕНТ А у Обреновцу
• Izrada tehnicke dokumentacije elektricnih instalacija i racunarskog upravljanja visenamenskog oklopnog borbenog vozila Dusan
• Izrada tehnicke dokumentacije elektricnih instalacija i racunarskog upravljanja visenamenskog oklopnog borbenog vozila Lazar
• Izrada dokumentacije elektricnih instalacija i racunarskog upravljanja BOV M16 Milos
• Održavanje kurseva automatizacije za Siemens proizvodni program
• Uredjaj za detekciju stanja i otkaza na rotacionim masinama na bazi akustickih signala - E!13084 FASTER program EUREKA
• Power plants robustification based on fault detection-FP7 Evropske unije broj 22423- PRODI

• Prethodni
• Sledeći