01 / Raziskovalno delo
Projekti z industrijo in raziskovalnimi partnerji
Raziskovalno delo laboratorija je usmerjeno predvsem v razvoj računalniškega vodenja procesov, PLC, SCADA in MES sisteme, avtomatizacijo procesnih postopkov in objektov, meritve neelektričnih veličin, inteligentne regulacije – mehki (fuzzy) regulatorji, modeliranje in identifikacije procesov, detekcijo in identifikacijo napak ter inteligentne zgradbe.
Regulator plovnosti potapljača s potapljaškim jopičem
Regulator, ki potapljača samodejno dviga in spušča s potapljaškim jopičem. Ročno krmiljenje plovnosti je težavno, ker je plovnost odvisna od globine, pod vodo pa je pogosto tudi slaba vidljivost.
Nadzorni mehki regulator za usklajeno distribucijo tehnološke pare
Mehki nadzorni regulator za celovito upravljanje distribucije tehnološke pare in stabilno proizvodnjo električne energije s parno turbino. Zasnovan je bil v laboratoriju in nato prenesen na industrijski krmilnik v proizvodnji.
Razvoj robustne varilne naprave za MIG/MAG varjenje visokotrdnostnih jekel
S partnerji smo razvili izboljšan simulacijski model elektroobločnega procesa varjenja in inverterskega varilnega izvora. Modeli so uporabni za razvoj in testiranje novih močnostnih vezij varilnih izvorov.
Tehnologija spletnega, daljinskega in distribuiranega vodenja
Napredni univerzalni gradniki za daljinsko in distribuirano vodenje na osnovi sodobnih komunikacijskih in spletnih tehnologij – z demo projekti v upravljanju z energijo, programiranju krmilnikov na daljavo in izobraževanju.
Vodenje temperature na osnovi metod mehkega računanja
Izboljšano vodenje visokotemperaturnih sistemov z metodami mehkega računanja. Glavni cilj je enakomernejša porazdelitev temperature v industrijskih pečeh za toplotno obdelavo materialov.
Regulacija faktorja moči na sinhronskem generatorju SPTE enote
Regulacija soproizvodnih enot s plinskim motorjem je prej vzdrževala le faktor moči 1. Z dvema regulatorjema PID (neposredno in prek jalove moči) zdaj stabilno nastavi katerokoli vrednost med 0,9 kapacitivno in 0,9 induktivno, kar je pogoj za certifikacijo enot za poljski trg.
Mehko vodenje proizvodnje tehnološke pare s kotlom na biomaso
Kotel na lesno biomaso (okoli 23 t pare na uro) smo po prenovi proizvodnje vrnili iz ročnega v avtomatsko vodenje. Mehki regulator z 21 pravili, zasnovan na znanju operaterjev in modelih procesa, usklajuje dovod goriva in primarnega zraka glede na proizvodnjo pare in temperaturo kurišča.
Načrtovanje, izdelava in vodenje sistema za regulacijo ravnovesja krogle na letvi z uporabo industrijske krmilne opreme
Nenad Muškinja, Matej Stojnšek. Elektrotehniški vestnik, 2023, letn. 90, št. 1/2, str. 2–8. ISSN 0013-5852. COBISS.SI-ID 151284227.
Optimized fuzzy logic control system for diver’s automatic buoyancy control device
Nenad Muškinja, Matej Rižnar, Marjan Golob. Mathematics, 2023, letn. 11, št. 1, 15 str. ISSN 2227-7390. DOI 10.3390/math11010022. COBISS.SI-ID 136246787. Citati (WoS, Scopus, 19. 3. 2026): 1.
Program P2-0028 Mehatronski sistemi, financer Javna agencija za znanstvenoraziskovalno in inovacijsko dejavnost Republike Slovenije (ARIS).
DKUM ↗ · COBISS ↗ · Odprti dostop ↗ · JCR ↗ · SNIP ↗ · WoS ↗ · Scopus ↗
02 / Pedagoško delo
Diplomske in magistrske naloge pod mentorstvom
Razvoj algoritma za detekcijo penaste kopeli v pralnem aparatu
V magistrskem delu je podrobneje predstavljen problem, ki nastaja zaradi prevelike količine pen v pralnem stroju. Namen magistrske naloge je bil raziskati možne rešitve ob pojavu prevelike količine pen v pralnem aparatu. V uvodnem delu so podrobneje predstavljeni ključni deli pralnega aparata, proces pranja v pralnem stroju in težave, ki jih povzroči prevelika količina pen v aparatu. Predstavljene so rešitve in ukrepi ob zaznavi pen ostalih ponudnikov pralnih aparatov. V drugem delu naloge so predstavljene ključne ugotovitve na podlagi meritev in izhodišča za definicijo algoritma za detekcijo pen. Definirali smo nov algoritem za detekcijo pene in opravili funkcionalni preizkus algoritmov.
Projektiranje električne inštalacije linije za nanos bitumna
Diplomsko delo opisuje izdelavo projekta linije za nanos bitumna. Delo zajema opis zahtev naročnika, izbiro ustreznih komponent ter izdelavo elektro načrta. Predstavljen je program Eplan, v katerem smo izrisali elektro načrt, izbrane komponente ter posamezne dele elektro načrta. Delo podrobno opiše realizacijo projekta na terenu, težave in rešitve, na katere smo naleteli tekom poteka del in končni izgled linije za nanos bitumna.
Načrtovanje in izbira krmilnih sistemov za pametno hišo
V diplomskem delu bodo predstavljeni različni krmilni sistemi za pametno hišo, njihova zgodovina in razvoj. Prav tako bodo opisani in predstavljeni komunikacijski protokoli in različne pametne naprave, ki jih v takšni hiši lahko uporabimo. Ker se na trgu pojavlja vse več ponudnikov opreme za pametni dom, ki je različne kakovosti, bomo med seboj primerjali različne proizvajalce le teh. Cilj diplomskega dela je najti kakovosten, cenovno ugoden ter tehnično izvedljiv element za pametno hišo glede na želje in potrebe stranke. Potrebno je vzpostaviti povezavo med različnimi napravami s pomočjo komunikacijskih protokolov in se odločiti za ustrezen produkt.
Sistem za merjenje in spremljanje proizvodnega procesa in izkoristkov naprave kogeneracije (SPTE)
V današnjem času je vedno več pobud za rabo obnovljivih virov in virov z velikim izkoristkom. Pri tem imajo veliko vlogo naprave za proizvodnjo primarne električne energije, kjer prav tako izkoristimo sekundarno toplotno energijo naprave in jo uporabimo za pripravo tople vode. V diplomskem delu je opisana izdelava avtomatiziranega sistema meritev za naprave kogeneracije SPTE. Najprej so opisane okoliščine meritvenega območja in podjetje, ki izdeluje naprave kogeneracije. V nadaljevanju so podani vse naloge in postopki izvajanja meritev ustreznosti končnih naprav SPTE. Prvi sklop vključuje opis izbrane merilne opreme, projektiranje električnega vezja in povzetek omogočenih komunikacijskih protokolov. Drugi sklop naloge predstavlja metode izdelave programa, kjer so vključeni diagrami in opisi posameznih plasti različnih funkcij. Sledita analiza in obdelava podatkov v pripravi za poročila meritev. Podana so navodila za uporabo merilnega sistema in sklep naloge, kjer so opisane zadnje misli in možne izboljšave sistema merjenja kogeneracije.
Nadgradnja algoritma mehkega vodenja na programirljivem logičnem krmilniku s povezavo v okolje Matlab
Današnji industrijski programirljivi logični krmilniki (PLK) omogočajo vgradnjo vedno bolj sofisticirane programske kode in s tem izvajanje zahtevnih logičnih operacij v industrijskih aplikacijah. Programsko okolje TIA portal (Siemens) vključuje višji programski jezik SCL (Structured Control Language), ki v obliki strukturiranega programiranja omogoča razvoj naprednih algoritmov za izvajanje v PLK jedru. Vodenje nelinearnih sistemov zahteva razvoj algoritmov vodenja, ki omogočajo zanesljivo delovanje po celotnem delovnem področju. Le-ti so razviti na osnovi metod mehkega računanja npr. mehka logika, nevronske mreže, algoritmi za iskanje optimalnih parametrov, itd. V magistrskem delu smo se osredotočili na razvoj in razširitev obstoječe SCL kode za izvedbo mehke logike v PLK, ki izvaja aplikacije mehkega vodenja. Načrtovanje algoritma je izvedeno v okolju Matlab/Simulink z orodjem Fuzzy Control toolbox, kjer se izbrana struktura in pravila izvozijo v ustrezno SCL kodo. Takšna univerzalno prilagodljiva in prenosljiva struktura bloka (vhodi/izhodi/pravila) se kot SCL koda uvozi v PLK programsko okolje ter generira funkcijski blok za uporabo v aplikaciji vodenja. Na ta način je možno funkcijske bloke razviti v različnih verzijah TIA portala in na različnih modelih PLK-jev. Razvite bloke smo preizkusili na laboratorijskih modelih regulacije pretoka zraka in regulaciji nivoja treh povezanih hidravličnih posod.
Izvedba pametne elektroinštalacije s standardiziranim sistemom KNX
V diplomskem delu je predstavljen postopek samostojne implementacije pametne inštalacije s sistemom KNX v novogradnjo. Naloga zajema spoznavanje sistema hišne avtomatizacije KNX in njegove zgradbe, vključuje predstavitev uporabljenih elementov in pregled programskega okolja ETS5, v katerem je program izveden. Projekt pametne elektroinštalacije je izveden v lastni režiji od pričetka gradnje do končne vselitve. V sklopu pametne inštalacije so izvedena naslednja področja: razstavljava, senčila, prezračevanje ter avtomatizacija z različnimi scenami. Upravljanje je možno z nameščenimi tipkami ali s pomočjo uporabniškega vmesnika na telefonu.
Krmilje za sistem dveh cirkulacijskih črpalk duplex
Pri tej nalogi smo izvedli krmilje dveh cirkulacijskih črpalk za črpanje vode. Z uporabo krmilnika smo preklapljali delovanje med črpalkama ob vnaprej določenem času ali ob izpadu ene črpalke. Krmilnik je tudi sprejemal signala o napaki iz frekvenčnih pretvornikov in intervalno preklapljal med aktivno in rezervno črpalko. Krmilje smo naredili tako, da je razumljivo za uporabo in da se lahko parametri spreminjajo brez povezave z računalnikom.
Nadgradnja transportnega sistema z uporabo Siemens TIA programskega orodja in SICK čitalnika črtne kode
V diplomski nalogi je predstavljena nadgradnja transportnega sistema. Cilj naloge je bil nadgraditi transportni sistem s čitalnikom črtne kode ter prebrane črtne kode shranjevati v bazo podatkov. Prebrane črtne kode smo preko SCADE z uporabo programskega jezika VBScript vpisovali v tabeli, ki se nahajata v bazi podatkov. Izdelan je bil program za avtomatsko in ročno vodenje transportnega sistema. Narejen pa je tudi SCADA sistem za spremljanje delovanja čitalnika črtne kode, ki omogoča prikaz že prebranih črtnih kod iz baze podatkov.
Zasnova in izgradnja stroja za karboniranje piva in brezalkoholnih pijač
V diplomski nalogi so predstavljeni stroj za karbonizacijo pijač, njegova zgradba in njegovo delovanje ter proces karbonizacije na splošno. Predstavljene so mehanske in električne komponente, kot so krmilnik B&R, digitalno in analogno vhodno-izhodne, napajalne in temperaturne modularne kartice, panel in aktuatorji ter senzorji, ki so uporabljeni na stroju. Prikazani so zgradba in delo s programom Automation Studio, ustvarjanje novega projekta, konfiguracija projekta in osnov programskega jezika Automation Basic. Na koncu so opisani programi za proizvodnjo in CIP program ter program, ki se uporablja za meritev višine volumna produkta v zalogovniku.
Snovanje energetsko varčnega sistema za klimatizacijo in prezračevanje
Magistrsko delo zajema projekt avtomatizacije klimatsko-prezračevalne naprave z možnostjo varčevanja energije. Najprej sta pojasnjeni pomembnost varčevanja energije in uporaba obnovljivih virov energije. Nato je opisano delovanje varčnega klimatsko-prezračevalnega sistema in vseh možnih režimov delovanja. Po seznanitvi z osnovnimi principi delovanja sledijo načrtovanje klimatske naprave N1 in vseh njenih sestavnih elementov, razlaga vseh procesov, ki se v njej izvajajo, ter zapis programske logike za regulacijo in vodenje naprave v programu Codesys. Program je naložen na krmilnik Andivi U-DDC, na katerega sta s pomočjo komunikacije I2C povezani dve vhodno-izhodni enoti U-MIO, prav tako je izvedena simulacija režima ogrevanja, hlajenja in prostega hlajenja. Na koncu je narejena aplikacija za vizualizacijo, ki nam omogoča spremljanje delovanja in nastavljanje želenih vrednosti temperatur in režimov delovanja naprave.
Uporaba temperaturnega regulatorja z vgrajeno umetno inteligenco v industrijskih aplikacijah
Diplomsko delo obravnava delovanje temperaturnega regulatorja z vgrajeno umetno inteligenco NX-TC2405 podjetja OMRON na laboratorijskem vetrovniku. Spoznavanja temperaturnega regulatorja smo se lotili tako, da smo si zamislili laboratorijski vetrovnik z dvema segmentoma, v vsakem ima temperaturno tipalo povezano na temperaturni regulator. Delo opisuje postopek merjenja različnih načinov regulacije s temperaturnim regulatorjem na laboratorijskem vetrovniku in zaprtozančno vodenje procesov, in sicer z dvopoložajno regulacijo, PID-regulacijo, regulacijo 2-PID in prilagodljivim nadzorom ter samodejnim uglaševanjem, ki ju ponuja podjetje OMRON. Izdelavo diplomskega dela je omogočilo podjetje MIEL Elektronika, d. o. o., ki je nudilo vso podporo pri izdelavi sistema.
Daljinski nadzor in avtonomno vodenje zaporničnega objekta na razbremenilnem kanalu Ledava 1
Diplomsko delo obravnava daljinski nadzor in avtonomno vodenje zaporničnega objekta na razbremenilnem kanalu Ledava 1. Pomemben faktor odločitve za zagotovitev popolnoma avtonomnega delovanja objekta in vključitev le-tega v nadzorni sistem in zagotovitev oddaljenega upravljanja in vodenja so vremenske ujme. Zapornični objekt opravlja svojo funkcijo takrat, kadar nastopijo skoraj nemogoči pogoji za delo. Zato je bistveno zagotoviti več nivojski način delovanja. Zapornični objekt je načrtovan v programskem okolju SoMachine. Algoritem se izvaja na PLC Schneider Electric TM241CE24R, SCADA pa je izvedena v okolju Proficy iFIX podjetja GE Digital.
Napreden zaklepni sistem za avtomatska drsna vrata
Namen magistrske naloge je prikazati celoten inženirski pristop pri razvoju nove generacije električne ključavnice avtomatskih drsnih vrat. Opredelili smo probleme trenutne ključavnice in raziskali možne tipe alternativnih aktuatorjev. Naročili smo nekaj vzorcev različnih motorjev, izdelali lasten elektromagnetni aktuator in s pomočjo programskega orodja Altium Designer razvili tiskana vezja za izdelavo delujočih prototipov. Po napisani programski kodi za mikrokontroler, smo ključavnice skozi serijo preizkusov medsebojno primerjali in izbrali najbolj primerno ključavnico začetnim kriterijem.
Rotacijsko inverzno nihalo
- Izdelava mehanske konstrukcije ter uspešna stabilizacija nihala v navpični legi.
- Izdelali smo mehansko konstrukcijo v katero smo vpeli servomotor Mitsubishi HG-KN13J kateri premika ročico ter posledično nihalo.
Krogla na letvi
- Izdelava sistema za regulacijo položaja krogle na nagibajoči letvi (ang. Ball and beam)
- Položaj krogle zaznavamo z uporabo membranskega potenciometra
Sistem za pozicioniranje in sinhronizacijo
- Sistem skrbi za sinhronizacijo vrtljajev in faznega kota dveh neodvisnih sistemov.
- Trifazni motor, na katerem je nameščen disk s številčnico, poganja frekvenčni pretvornik, ki deluje kot regulator vrtljajev.