Στόχος της εργασίας αυτής είναι η αξιοποίηση της τεχνολογίας συνιστωσών στην ανάπτυξη κατανεμημένων συστημάτων αυτοματισμού και ελέγχου. Την τελευταία δεκαετία γίνεται μια μεγάλη προσπάθεια να αναπτυχθούν νέες τεχνολογίες λογισμικού για την υποστήριξη ανάπτυξης εφαρμογών για κατανεμημένα ετερογενή συστήματα. Αιχμή της τεχνολογίας σήμερα στην κατεύθυνση αυτή αποτελούν τα μοντέλα συνιστωσών. Ειδικότερα στον τομέα των βιομηχανικών εφαρμογών μετρήσεων και ελέγχου η ανάγκη αυτή γίνεται επιτακτική ώστε το λογισμικό που θα παράγεται γι αυτές να είναι αποτελεσματικό και επεκτάσιμο. Στην εργασία αυτή ξεκινάμε την μελέτη μας με το μοντέλο DOC middleware και προχωρούμε στην επέκτασή του, το component middleware. Εξετάζουμε τους περιορισμούς που παρουσιάζει το μοντέλο DOC middleware και τα προτερήματα του component middleware. Στη συνέχεια παρουσιάζουμε εκτενώς το μοντέλου συνιστωσών CORBA. Για το μοντέλο αυτό παρουσιάζουμε το OpenCCM που αποτελεί την μοναδική υλοποίηση που υπάρχει σήμερα η οποία είναι βασισμένη στη γλώσσα Java. Ακολούθως παρουσιάζουμε εκτενώς το πρότυπο για την ανάπτυξη βιομηχανικών εφαρμογών IEC-61499 που στηρίζεται στη έννοια του Function Block. Στη συνέχεια περιγράφουμε τη λύση που προτείνουμε στα πλαίσια της εργασίας αυτής για την υλοποίηση του προτύπου IEC-61499, η οποία στηρίζεται στο μοντέλο συνιστωσών CORBA. Η λύση μας χρησιμοποιεί την Java ως γλώσσα προγραμματισμού και ως πλατφόρμα ανάπτυξης το CORFU από την πλευρά των Function Block και το Cadena από την πλευρά συνιστωσών CORBA. Προχωρούμε στην παρουσίαση του εργαλείου FBtoCCMtool το οποίο αυτοματοποιεί ένα μεγάλο μέρος της διαδικασίας μετασχηματισμού από το μοντέλο FBs στο μοντέλο συνιστωσών CORBA . Τελικά περιγράφουμε την εφαρμογή της προτεινόμενης λύσης πάνω σε ένα πρότυπο σύστημα βιομηχανικής διεργασίας, το FESTO Modular Processing System της εταιρίας FESTO. / -

Η παρούσα διπλωματική ασχολείται με το σχεδιασμό συστημάτων SCADA στο λογισμικό Proficy Cimplicity. Στο 1ο κεφάλαιο περιγράφονται οι βασικές αρχές των Βιομηχανικών Αυτοματισμών, των Βιομηχανικών Δικτύων, των Ιεραρχικών μοντέλων στην παραγωγή και των συστημάτων SCADA. Στο 2ο κεφάλαιο περιγράφονται όλες οι λειτουργικές δυνατότητες που συνθέτουν το λογισμικό παραθέτοντας παράλληλα συγκεκριμένα παραδείγματα. Στο 3ο κεφάλαιο παρουσιάζονται ενδεικτικές εφαρμογές από το βιομηχανικό περιβάλλον. Στο 4ο κεφάλαιο αναλύεται η δυνατότητα ενσωμάτωσης Videostream σε οθόνη σταθμού SCADA. Αυτό γίνεται εστιάζοντας σε τρία μοτίβα χρήσης: Αναπαραγωγή αρχείων Video, λήψη με ενσωματωμένη/συνδεδεμένη στον υπολογιστή κάμερα και τέλος παρουσίαση εφαρμογής ολοκληρωμένων λύσεων παρακολούθησης μίας βιομηχανικής εγκατάστασης. Η εφαρμογή αυτή βασίζεται στον εξοπλισμό IP Surveillance της εταιρίας MOXA. Στο 5ο κεφάλαιο επεξηγείται το πρωτόκολλο OPC και πως αυτό συμμετέχει στην ανταλλαγή δεδομένων στο Cimplicity. Επεξηγείται ο ρόλος του Cimplicity OPC Server αλλά και το πρωτόκολλο OPC Client με στόχο τη διασύνδεση του λογισμικού με διαφορετικού τύπου και κατασκευαστή εξοπλισμό. Ως παράδειγμα του πρωτοκόλλου OPC Client για την επικοινωνία με PLC, χρησιμοποιήθηκε η διάταξη του τεχνητού αναρριχητή, ο οποίος βρίσκεται στο Εργαστήριο Γενικής Ηλεκτροτεχνίας. Τέλος στο 6ο κεφάλαιο, γίνεται αναφορά σε μία μέθοδο μοντελοποίησης βιομηχανικών συστημάτων, τα Γενικευμένα Αυτόματα. Η μέθοδος αυτή αξιοποιείται με στόχο να εξαχθεί με ελάχιστο κόπο, ο κώδικας υλοποίησης της λογικής του αυτοματισμού, είτε για SCADA εφαρμογή, είτε για PLC λειτουργία. Η μέθοδος εφαρμόστηκε σε μία από τις εφαρμογές του 3ου κεφαλαίου. / In this diploma thesis, developing SCADA systems using Proficy Cimplicity Software has been studied. The first chapter describes the basic principles of Industrial Automation, Industrial Networks, the hierarchical processing models and SCADA systems. The second chapter refers to the study of the Cimplicity fuctions and tools using specific examples. The third chapter presents applications from the industrial environment. The fourth chapter examines the posibility of embedding video stream applications in SCADA screens. Tree different scenarios examined: Playing back Video files, playing live video using a camera attached to the computer system and video surveillance solutions for industrial installations. This solutions are based in the IP Surveillance products of MOXA Company. The fifth chapter explaines the OPC protocol and how it is being used for data exchange in Cimplicity. It also explaines the Cimplicity OPC Server and the OPC Client protocol for interconnecting software and devices with different vendors. An example of OPC Client protocol is included, the "artificial climber" which is located in the Systems And Measurements Laboratory. The last chapter, an industrial modelling method is reffered, the Global Automata. It is being used for developing with minor effort, the programming script which describes the automation, either for SCADA apllications, either for PLC functioning. This method was used for one of the third chapter examples.

Το έτος 1987 στο Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών του Πανεπιστήμιου Πατρών και συγκεκριμένα στο Εργαστήριο Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών, στα πλαίσια εκπαιδευτικών και ερευνητικών σκοπών, εγκαταστάθηκε ένα πλήρες αυτοματοποιημένο σύστημα παράγωγης και παροχής ηλεκτρικών τάσεων. Σκοπός του συστήματος ήταν η παροχή 10 διαφορετικών τύπων τάσεων σε 15 συγκεκριμένες θέσεις εργασίας στο χώρου του Εργαστηρίου. Το σύστημα ήταν πλήρως αυτοματοποιημένο, καθώς χρησιμοποιήθηκε προγραμματιζόμενος λογικός ελεγκτής (PLC) που ήταν επιφορτισμένος με τον έλεγχο, την εποπτεία και τη διαχείριση του Συστήματος. Επίσης υπήρχε προσωπικός Η/Υ άμεσα συνδεδεμένος στο σύστημα, μέσω του όποιου ο διαχειριστής του μπορούσε να παρακολουθεί, να διαχειρίζεται και να διανέμει τον κάθε τύπο από τις προσφερόμενες παροχές. Το σύστημα με την πάροδο του χρόνου εμφάνισε βασικά λειτουργικά προβλήματα, με αποτέλεσμα να μειωθεί δραστικά ο αριθμός των παρεχόμενων τύπων τάσεων, αλλά και η ικανότητα διαχείρισης και διανομής αυτών που παρέχονταν. Πιο συγκεκριμένα, το τμήμα τoυ προγραμματιζόμενoυ λογικού ελεγκτή (PLC) και του συνδεδεμένου Η/Υ του συστήματος ουσιαστικά και πρακτικά είχε τεθεί πλέον πλήρως εκτός λειτουργίας. Στόχος και σκοπός της παρούσας εργασίας ήταν η λύση των προβλημάτων του προαναφερθέντος συστήματος με τελικό αποτέλεσμα την κανονική και ομαλή λειτουργία του. Η λύση που προτείνεται είναι η υλοποίηση και η ενσωμάτωση ενός σύγχρονου δικτύου αυτοματισμού με τη χρήση σύγχρονων PLC (επιλέχθηκε η εταιρεία OMRON) καθώς και η ενσωμάτωση ενός συστήματος εποπτικού και διαχειριστικού ελέγχου, λογισμικό τύπου SCADΑ της ίδιας εταιρείας. Αναλύονται διεξοδικά τόσο ο τρόπος παραγωγής των τάσεων με τα αντίστοιχα κυκλώματα ισχύος όσο και ο τρόπος διανομής και διαχείρισης αυτών με τα αντίστοιχα κυκλώματα αυτοματισμού. Εμπεριέχονται εκτενείς αναφορές στα σύγχρονα PLC, στον τρόπο λειτουργίας και προγραμματισμού τους καθώς και ο τρόπος με τον οποίο είναι δυνατό να ενσωματωθούν και να λειτουργήσουν πλήρως στο υπάρχον σύστημα. Γίνεται μια εισαγωγή στα σύγχρονα συστήματα διαχείρισης και εποπτικού ελέγχου (SCADA) ώστε να μπορεί ο κάθε αναγνώστης, χωρίς να χρειάζονται υψηλού επιπέδου γνώσεις, να κατανοήσει τη χρησιμότητα και τη λειτουργία τους και μελετείται ο τρόπος με τον οποίο θα υλοποιηθεί το παραπάνω δίκτυο αυτοματισμού με τη χρήση των PLC και με την παρουσία του εποπτικού συστήματος SCADA. Γίνεται πλήρης αναφορά σε έναν πολύ βασικό τομέα του Ηλεκτρολόγου Μηχανικού στη σύγχρονη εποχή: τον υπολογισμό κόστους προμήθειας, εγκατάστασης και κατασκευής όλων των στοιχείων του εγχειρήματος και μελετούνται όλες οι παράλληλες επιλογές για την καλύτερη δυνατή λειτουργία του και την περαιτέρω ανάπτυξη και βελτίωση του. / The year 1987 in the Department of Electrical and Computer Engineering University of Patras and specifically in Electromechanical Energy Conversion Laboratory Department of Electrical Engineering, in educational and research purposes, installed a complete automated system for producing and providing electrical voltages. This system was able to provide 10 different types of voltages in 15 stations in the area of Laboratory. The system was fully automated, used a Programmable Logic Controller (PLC), which was responsible for monitoring, supervision and management system. Also there was a PC directly connected to the system, through which the administrator can monitor, manage and distribute each type of voltage. The system through the walking time showed major operational problems. As a result, the number of the types of voltages and the ability to manage and distribute those provided reduced drastically. Specifically, the part of programmable logic controller (PLC) and the connected computer system effectively and practically has run out of order. The purpose of this work was the solution of problems of the system and ultimately with final result the normal and smooth operation. The solution proposed is the implementation and integration of a modern network automation using modern PLC (the company chosen is OMRON) and the incorporation of a supervisory control and data acquisition application and (SCADA) software of the same company. Analyzed in detail both the production voltages with the respective power circuits and the method of distribution and management of the automation circuits. Contained extensive references to contemporary PLC, in operations and programming, and how it is possible to integrate and operate fully in the existing system. There is an introduction to SCADA to enable each reader without the need for high-level knowledge to understand the utility and operation, and considering how we implement the above automation network using a PLC and SCADA application. We mention a very important area of Electrical Engineering in the modern era: counting the cost of supply, installation and construction of all elements of the project and consider all parallel options for optimal operation and further development and improvement.