Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2016. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2017-02-02T17:43:46Z No. of bitstreams: 1 2016_JosmelaShantalKoendjbiharie-Crisis.pdf: 3037490 bytes, checksum: fc52ccf2050973d7d99345f8bdfe61ba (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2017-02-06T18:29:29Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_JosmelaShantalKoendjbiharie-Crisis.pdf: 3037490 bytes, checksum: fc52ccf2050973d7d99345f8bdfe61ba (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-06T18:29:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_JosmelaShantalKoendjbiharie-Crisis.pdf: 3037490 bytes, checksum: fc52ccf2050973d7d99345f8bdfe61ba (MD5) / Esta pesquisa tem como objetivo a apresentação de uma estrutura para um micro rede inteligente num campus universitário. A metodologia usada é baseada no processo de projeto modular. O trabalho se inicia com uma revisão da literária sobre o estado da arte de micro rede inteligente e redes inteligente, um sistema de monitoramento de dados de energia como uma instalação de cama de teste, e em seguida um método de projeto de sistemas modulares para desenvolver um conceito da plataforma micro rede inteligente (SMGP). Esta pesquisa apresenta as duas fases do projeto modular: o projeto informacional e o projeto conceitual. Os resultados do projeto informacional são as especificações técnicas do SMGP proposto, e o projeto conceitual apresenta as funções básicas contribuindo aos conceitos da SMGP, por meio da decomposição de uma estrutura funcional global da SMGP. Para identificar os módulos na fase de projeto conceitual um método heurístico é usado. A implementação deste método resultou na identificação de quatro módulos da SMGP: o módulo de geração de energia renovável e armazenamento, o módulo de geração de backup de energia, o módulo de alimentação da distribuidora e o módulo de gerenciamento, monitoramento e controle de energia. Um laboratório de micro rede inteligente para o curso de Engenharia de Energia do campus Gama da Universidade de Brasília para fins educacionais é uma necessidade clara. A proposta de usar a rede elétrica deste campus e integrar nela fontes de energia renováveis como parte do laboratório é feita nesta pesquisa. Esta plataforma de micro rede inteligente é uma estrutura básica a ser implementada em qualquer campus universitário para atender a sua necessidade de um ambiente de laboratório micro rede inteligente. A abordagem SMGP justifica uma proposta esquemática e estruturada do sistema previsto, e suporta o projeto do SMGP em módulos. Inicialmente o SMGP é apresentado como um sistema geral em qualquer campus universitário, e finalmente o projeto do SMGP a ser implementado no campus Gama é apresentado. No presente trabalho três conceitos de SMGP são gerados como alternativas, usando o conceito selecionado como base de projeto modular do ambiente de laboratório do campus Gama. / This research work aims to present a basic framework for a smart microgrid on a university campus. The methodology used in this research is mainly based on the modular design process. This work is initiated with a literature review of the state of the art of microgrids and smartgrid, an implemented energy data monitoring system as a testbed installation, and followed with a modular system design method to develop a concept of the smart microgrid platform (SMGP).. This research presents the two phases of the adapted modular system development method: the informational and the conceptual design. The informational design results in the technical specifications of the proposed SMGP and the conceptual design method presents through decomposing of a global functional structure of the SMGP, the elementary functions which will attribute to the generation of concepts of the SMGP. To identify the modules in the conceptual design phase the heuristic method is used. This heuristic method was invented by Stone (1997) and depends on the functional structure of the system or product to be developed. The implementation of this method resulted in the identification of four modules of the SMGP: the renewable energy generation and storing module, the backupenergy generation module, utility power supply module and, the energy management, monitoring and control module. A smart grid laboratory for the Energy Engineering course of the campus Gama University of Brasília is a clear necessity for educational purposes. A proposal was made to use the complete electrical grid of the campus and to integrate renewable energy sources as part of this micro grid laboratory. This smart microgrid platform design concept is a basic structure to be implemented by any university campus to suit their needs for a smart microgrid laboratory environment. This SMGP modular approach justifies in a schematic and structural proposal of the needed system, and supports the SMGP design in modules. This SMGP system is firstly presented as a general system to be implemented at any campus university and finally is presented the SMGP on the campus Gama to be implemented. In this work three concepts for the SMGP are generated and the selected concept alternative is used as modular design to be applied as a laboratory environment on the campus Gama.

Made available in DSpace on 2016-12-12T17:38:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SUZANA RIBAS DE ALMEIDA.pdf: 2655112 bytes, checksum: 346dca905796b24136deb70b7263fb5b (MD5) Previous issue date: 2012-02-15 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Nowadays the competition between companies is increasing. In a production system, efficiency, speed and flexibility are important means for cost reductions. The complexity of automation systems has been increasing, which makes necessary the implementation of more efficient control programs, free of errors and easy to maintain. However, in most practical applications the solution of these problems is dependent on designer's experience and doesn t follow a formal methodology, which results in programs with errors and difficulties to understand and maintain, since only the designer understands the adopted solutions. The Supervisory Control Theory (SCT) is a method extensively researched in academic circles for the synthesis of control logic of automated systems. It allows control problems to be solved in a formal way, ensuring a minimally restrictive and no blocking solution that meets the control specifications. However, this theory is not widely used in industrial environments yet, once the methods for implementation of supervisors obtained by TCS are still deficient. Thus, the intention of this Dissertation consists of showing a methodology for implementation of supervisory control in Programmable Logic Controllers (PLCs). In this work, the synthesis of supervisors is made in accordance to local modular approach, which brings the benefits of a formal methodology and allows exploring the modularity of the plant and the control specifications. The implementation is based on an architecture structured in three levels: supervisor, interface and system to be controlled. For the implementation in CLP three different programming languages are applied: the high-level languages Sequential Function Charts (SFC) and Structured Text and the low-level Ladder Diagram language in some parts. The development of the methodology was based on two works: a doctoral thesis by Vieira (2007) and master thesis by Cruz (2011) and brought together the advantages presented in each one of these. To compare the proposed methodology and the two mentioned methods, several tests were made on a manufacturing cell available at PUCPR and simulations on a PLC and computer as well. The results show that the use of the methodology proposed in this work makes possible to implement PLC programs that are able to treat all non-controllable events occurred in the system to be controlled and treat one controllable event by each control cell in the same scan cycle. Furthermore, the use of high-level languages results in a program of easier interpretation and maintenance, also enabling reutilization of codes. In this work some problems related to CLPs implementations are also showed and proposals for solving them are presented, as properties as well that, if accepted, ensure that the problem does not occur. / Hoje em dia a competitividade entre as empresas está cada vez maior. Em um sistema de produção, a eficácia, a velocidade e a flexibilidade são importantes, pois significam redução de custos. Os sistemas de automação atuais estão cada vez mais complexos, justificando a necessidade de programas de controle mais eficientes, sem erros e de fácil manutenção. Entretanto, na maioria das aplicações práticas a solução destes problemas é feita com base na experiência do projetista, não seguindo uma metodologia formal, o que resulta em programas com erros e de difícil entendimento e manutenção, uma vez que só o projetista entende perfeitamente as soluções adotadas. A Teoria de Controle Supervisório (TCS) é um método para a síntese da lógica de controle de sistemas automatizados. Ela permite que problemas de controle sejam solucionados de modo formal, garantindo uma solução minimamente restritiva e não bloqueante e que atenda às especificações de controle. Entretanto, esta teoria ainda não é amplamente adotada em ambientes industriais, sendo a carência de métodos de implementação dos supervisores obtidos via TCS um elemento que contribui para que isso aconteça. Assim, esta dissertação se propõe a apresentar uma metodologia de implementação de controle supervisório em Controladores Lógicos Programáveis (CLPs). Neste trabalho, a síntese de supervisores é feita de acordo com a abordagem modular local, que traz os benefícios de uma metodologia formal e ainda permite explorar a modularidade da planta e das especificações de controle. A implementação é baseada numa arquitetura estruturada em três níveis: supervisor, interface e sistema a ser controlado. Para a implementação em CLP são empregadas três linguagens distintas de programação, as linguagens de alto nível Sequential Function Charts (SFC) e Structured Text, bem como a linguagem Ladder Diagram em algumas partes. O desenvolvimento da metodologia foi baseado em dois trabalhos: a tese de doutorado de Vieira (2007) e a dissertação de mestrado de Cruz (2011) e permitiu reunir as vantagens apresentadas em cada um destes. Para comparação entre a metodologia proposta e as duas metodologias citadas, foram feitos diversos testes em uma célula de manufatura existente na PUCPR, bem como simulações em CLP e em computador. Os resultados mostram que a metodologia proposta neste trabalho permite a implementação de programas em CLP que, num mesmo ciclo de varredura, são capazes de tratar todos os eventos não controláveis ocorridos na planta e ainda um evento controlável por célula de controle. Além disso, o uso de linguagens de alto nível resulta em um programa de mais fácil interpretação e manutenção, possibilitando ainda o reaproveitamento de códigos. Nesta dissertação também são abordados alguns problemas de implementação da estrutura de controle supervisório em CLPs, apresentando-se propostas para solucioná-los, bem como propriedades que, se atendidas, garantem que o problema não ocorra.

Made available in DSpace on 2016-12-12T17:38:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Alexandre Pinotti.pdf: 2613359 bytes, checksum: 2102dc273398a9bfa8e51bb28b5fded1 (MD5) Previous issue date: 2012-12-11 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This work presents a method for embedded systems design based on the Supervisory Control Theory for Discrete-Event Systems. The method is composed of steps comprising the specification phase until the approval of the control system. The conception phase is based on the local modular approach for the synthesis of minimally restrictive supervisors that constrains the plant behavior by disabling controllable events and are nonblocking with respect to the set of marked states. The method also includes an implementation architecture for the supervisory control applied to microcontrollers to solve problems such as causality, choice and inexact synchronization. An interface concentrates all controllable and uncontrollable events generation. It deals with the choice problem when reduced supervisors are implemented, randomly choosing one controllable event among the possible ones. This dissertation also presents a tool developed for the automatic code generation of the proposed implementation structure. The main module code is generated to be independent of the number of supervisors and plant models, that is, is the same for any control application. The tool is used to obtain the control applied to a case study and also for the temperature control of a commercial refrigerator. The control system has been validated using the same tools applied for the validation of household appliances at Whirlpool Corporation / Neste trabalho é proposto um método de projeto para sistemas embarcados concebido com base na Teoria de Controle Supervisório de Sistemas a Eventos Discretos. O método é composto por etapas que vão desde a especificação até a aprovação do sistema de controle. A etapa de concepção do método utiliza da abordagem modular local para síntese de supervisores minimamente restritivos que limitam o comportamento da planta através da desabilitação de eventos controláveis e são não bloqueantes em relação ao conjunto de estados marcados. O método ainda inclui uma arquitetura de implementação do controle supervisório direcionada para microcontroladores, visando solucionar os problemas da causalidade, escolha e sincronização inexata. Uma interface é concebida para concentrar a geração de eventos controláveis e não controláveis. Apresenta-se uma solução para o problema da escolha quando são implementados supervisores reduzidos sendo tal escolha realizada de modo online definindo um evento controlável, entre os possíveis, de forma aleatória. Apresenta-se uma ferramenta desenvolvida para a geração de código baseada na estrutura de implementação proposta. O código do módulo principal é gerado de forma a ser independente do número de supervisores e modelos de planta envolvidos, sendo o mesmo para qualquer aplicação de controle. Utiliza-se a ferramenta para obtenção do código da lógica de controle em um estudo de caso e para a regulação de temperatura em um refrigerador comercial. A validação do controle é realizada utilizando-se de ferramentas aplicadas à validação de eletrodomésticos da linha branca na Whirlpool Eletrodomésticos.