Durante a evolução da comunicação, diversos fatores contribuíram para melhorar a qualidade dos sistemas computacionais (Hardware e Software) em um ambiente industrial, onde o fator desempenho é um dos pontos importantes a ser considerado em um projeto de automação industrial. Nos últimos vinte anos, surgiram diversas propostas de padronização de protocolos para automação industrial e aplicações de tempo real, cada qual com características e tempos de resposta diferentes. Um estudo detalhado sobre as características técnicas de controle de tempo é de extrema importância, visto que esses sistemas, muitas vezes são implementados em situações de missão crítica, nas quais o tempo de resposta é um fator crucial para a aplicação. Nesta dissertação, apresentamos as etapas de evolução das técnicas de controle de acesso ao barramento, culminando inicialmente com o surgimento da proposta do protocolo FIELDBUS e em seguida com a proposta alemã, o PROFIBUS. O principal objetivo deste trabalho é propor um modelo analítico para a realização de avaliação de desempenho em uma rede PROFIBUS. O trabalho apresenta uma descrição das características funcionais do protocolo, bem como uma descrição detalhada dos tempos de controle utilizado pelo protocolo para controle e supervisão da rede. Uma descrição dos experimentos e o cruzamento dos dados obtidos na simulação com os dados obtidos através do modelo analítico demonstram a razão pela qual os modelos analíticos é uma ferramenta de extrema importância devido a sua agilidade em estimar o desempenho de uma rede PROFIBUS. Palavras-chave: Avaliação de desempenho, automação industrial, redes de campo, protocolos.

Este trabalho descreve os aspectos relativos á análise, projeto e implementação de redes de comunicação de dados em ambientes industriais. É descrita a estrutura organizacional normalmente encontrada nos ambientes industriais, os requisitos de comunicação característicos, bem como os aspectos tecnológicos dos sistemas de comunicação de dados para redes locais. Procede-se também, a uma apresentação e análise crítica das propostas de padronização atualmente existentes para este ambiente. Finalmente é descrita, implementada e avaliada uma proposta de sub-rede capaz de suportar os requisitos de comunicação do nível de produção ou de fábricas de pequeno porte, utilizando equipamentos comercialmente disponíveis no mercado nacional. / This work describes the aspects related to the analysis, project and implementation of communication systems in industrial environments. It describes the organizational structures usually found in industrial environment, the characteristic communication requirements, as well as, the technological aspects of communication systems for local networks. There are also a presentation and a critical analysis of the standardization proposal for this environment existing nowadays. Finally it describes, implements and evaluates the proposal of a sub-network capable to support the communication requirements according to the factory shop floor level or a small size factory, making use of equipment available in the national market.

Este trabalho descreve de uma fonna geral a proposta de uma estratégia para controle e supervisão de plantas industriais através da Internet. Tal proposta consiste na apresentação de três contextos distintos: o contexto planta industrial, o contexto servidor e o contexto cliente. O levantamento criterioso de requisitos para cada um dos contextos é apresentado. A união entre as tecnologias Web e os barramentos de campo resultam naturalmente no acesso remoto através da Internet a sistemas de automação industrial, sendo assim, surge uma nova tendência em tennos de supervisão e controle. A motivação para este trabalho surgiu através de alguns estudos de casos presentes na literatura, que disponibilizam laboratórios através da Internet. A maioria destes estudos de caso não possuía os requisitos considerados primordiais para a disponibilização de um processo através da Internet, como por exemplo, a independência de platafonna no lado cliente e um processo de escala industrial no contexto planta industrial. A estratégia proposta tem por objetivo suprir as carências apresentadas pela maioria dos centros de ensino e pesquisa que disponibilizam laboratórios através da Internet. Para validar a estratégia proposta, foi desenvolvido um sistema de acesso remoto no DELET da UFRGS que é constituído de uma Planta Piloto Foundation Fieldbus e sua posterior disponibilização para a Internet Neste trabalho é apresentada sua fundamentação teórica, sua aplicabilidade na área de automação industrial e controle, baseando-se no protocolo de comunicação industrial, o Foundation Fieldbus; descreve-se também como é feito o interfaceamento entre softwares de controle da Planta Piloto e o sistema de supervisão e controle indo até a estrutura de comunicação com a Internet para que se tome possível para o cliente da Internet visualizar e interagir com a Planta Piloto. Configuração de hardware e software e vários outros conceitos ligados às ferramentas utilizadas neste sistema também são abordados neste trabalho.

A Automação Residencial é uma área em crescimento no mercado mundial. À medida que os avanços tecnológicos são incorporados aos dispositivos pertencentes ao ambiente residencial, e que estes se tornam mais disseminados, surgem necessidades para fabricantes e usuários. Para os fabricantes, é desejável maior capacidade de conexão e intercâmbio de dados entre os dispositivos e, conseqüentemente, padronização. Para os usuários, é desejável maior facilidade na utilização dos dispositivos e, principalmente, na configuração dos mesmos em ambientes dinâmicos, de forma a não requerer interação do usuário para a conexão e desconexão, característica das redes espontâneas. Grandes empresas têm unido esforços no desenvolvimento de novos padrões e uma das tendências observadas é o isolamento destas novas necessidades numa camada entre a aplicação e o sistema operacional, denominada middleware. Este trabalho compara duas tecnologias que se enquadram nos critérios acima: Jini, da Sun Microsystems e Universal Plug and Play (UPnP), de um consórcio de empresas liderado pela Microsoft. O estudo é feito através do desenvolvimento de um protótipo, da definição de um conjunto de métricas qualitativas e quantitativas, e da implementação de um conjunto de workloads para a análise comparativa entre elas. Os resultados obtidos são apresentados e analisados, contribuindo com subsídios para os interessados em conhecer melhor ou optar por uma delas. Por fim, são registradas algumas necessidades observadas que poderão servir como base para trabalhos futuros.

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Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2008 / Made available in DSpace on 2012-10-23T21:15:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 275541.pdf: 808324 bytes, checksum: 6728a360f37b54d55abe4e7b458fbaaf (MD5) / Este trabalho apresenta um abrangente estudo direcionado ao monitoramento automático do desempenho de malhas de controle industriais. O estudo é estruturado em seis capítulos: Inicialmente é apresentada uma introdução, motivação e as contribuições. No segundo capítulo é apresentada a revisão do estado da arte, que inclui a evolução das linhas de pesquisa e as soluções comerciais. No terceiro capítulo é apresentado o sistema de suporte à decisão baseado na informação para o monitoramento, análise de dados, eventos e suporte de operação de processos industriais. É apresentado em detalhe o processamento da informação baseada em dados. No quarto capítulo são apresentados vários métodos usados na etapa de operação como na etapa de projeto para avaliar a condição de desempenho dos processos auto-regulatórios. Estes métodos, que são explorados numa abordagem determinística e estocástica, incluem métodos para a detecção do comportamento estacionário, oscilatório, e métodos para avaliação do comportamento servo e regulatório e para avaliar o desempenho robusto em nível de projeto. No quinto capítulo é apresentado um estudo sistemático de vários métodos para a avaliação da condição de processos não auto-regulatórios. O estudo inclui a análise das estruturas de controle, desempenho robusto em nível de projeto, sintonia dos controladores e avaliação do desempenho do sistema em operação baseada em padrões referenciais usando dados de campo. São tratadas as questões pertinentes à aplicação prática, apontadas as principais vantagens e desvantagens das técnicas e verificados os aspectos teórico/práticos através da simulação dos algoritmos. Finalmente, no sexto capítulo são apresentados os temas em aberto, atuais desafios e perspectivas futuras para continuidade do trabalho. / This work presents a comprehensive study directed to the automatic performance monitoring of the industrial control loops organized in six chapters: The study begin by an introduction, then is presented the motivation and the contributions of the work. In the second chapter is presented a depth reviewing literature showing the state of the art of the knowledge in the area that includes the evolution research lines and the commercial solutions. In the third chapter is presented the information-based decision support system for the process monitoring, data analysis, events and operation support for industrial processes. Also it is presented in detail the data-based process information. In the fourth chapter is presented several approaches for condition monitoring of self-regulatory control loops. These methods explored in a deterministic and stochastic approach include methods for steady-state identification, detection of oscillatory loops and methods for assess servo and regulatory behavior of industrial loops. Also it is presented one method for assessing the robust performance of control loops in level of project. In the fifth chapter is presented a systematic study for condition monitoring of non self-regulatory (integrating) control loops. The study included the analysis of traditional and advanced control structures, the analysis of robust performance in level of project, methods for assessing the performance of these kind of controllers and ways for improving the performance thought the correct tuning of the parameters and thought the implementation of a new control structure. Are discussed the issues concerning to the practical implementation, pointed the principal advantages and disadvantages of the techniques and verified the theoretical/practical aspects through the simulation of the algorithms. Finally in the sixth chapter are presented the present challenges in the area, the future works that will be developed giving continuity to the work presented, the conclusions and the bibliographical references.

Orientador: Henrique Tahan Novaes / Banca: Darlan Marcelo Delgado / Banca: Cândido Giraldez Vieitez / Resumo: O presente estudo tem como objetivo relacionar a Revolução Tecnológica Microeletrônica na concepção do Curso Superior de Tecnologia em Automação Industrial do CEETEPS. Como procedimento metodológico foi utilizada a pesquisa bibliográfica e análise documental. Considerando que a Revolução Tecnológica Microeletrônica foi um fenômeno marcante na segunda metade do século XX no campo do trabalho, buscou-se compreender como seus efeitos incidiram no sistema de Educação Tecnológica brasileiro, país de economia tardia. O trabalho está estruturado em três capítulos. No primeiro foi realizada uma discussão acerca da Revolução Tecnológica Microeletrônica e sua participação no processo de reestruturação produtiva mundial. No segundo fazemos alguns apontamentos pertinentes à legislação e políticas públicas para a expansão do ensino superior tecnológico brasileiro desde seus primeiros passos - no final dos anos 1960 - dentro do contexto educacional brasileiro e de suas particularidades. No terceiro capítulo apresentamos uma discussão acerca da concepção do Curso Superior de Tecnologia em Automação Industrial do CEETEPS - através de seu Projeto Político Pedagógico -, documentação e propostas. Nas conclusões relacionamos todos os pontos apresentados nos capítulos anteriores com o processo de formulação do CST em Automação Industrial do CEETEPS e seu novo modelo de formação profissional baseado em cursos de curta duração e que atendiam requisitos para formação de força de trabalho que era dem... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The present study aims to relate the Technological Microelectronic Revolution in the design of the Higher Technological Course in Industrial Automation of CEETEPS. As a methodological procedure, bibliographical research and documentary analysis were used. Considering that the Microelectronic Technological Revolution was a marked phenomenon in the second half of the 20th century in the field of work, it was sought to understand how its effects affected the Brazilian Technological Education system, a country of late economy. The work is structured in three chapters. In the first, a discussion was held about the Microelectronic Technological Revolution and its participation in the process of world productive restructuring. In the second, we make some pertinent notes to the legislation and public policies for the expansion of Brazilian technological higher education since its first steps - in the late 1960s - within the Brazilian educational context and its particularities. In the third chapter we present a discussion about the design of the Higher Technological Course in Industrial Automation CEETEPS - through its Political Project Pedagogical - documentation and proposals. In the conclusions we related all the points presented in the previous chapters with the process of formulating the CST in Industrial Automation CEETEPS and its new model of vocational training based on short courses and that met requirements for training of workforce that was demanded at the time. / Mestre

Este trabalho descreve de uma fonna geral a proposta de uma estratégia para controle e supervisão de plantas industriais através da Internet. Tal proposta consiste na apresentação de três contextos distintos: o contexto planta industrial, o contexto servidor e o contexto cliente. O levantamento criterioso de requisitos para cada um dos contextos é apresentado. A união entre as tecnologias Web e os barramentos de campo resultam naturalmente no acesso remoto através da Internet a sistemas de automação industrial, sendo assim, surge uma nova tendência em tennos de supervisão e controle. A motivação para este trabalho surgiu através de alguns estudos de casos presentes na literatura, que disponibilizam laboratórios através da Internet. A maioria destes estudos de caso não possuía os requisitos considerados primordiais para a disponibilização de um processo através da Internet, como por exemplo, a independência de platafonna no lado cliente e um processo de escala industrial no contexto planta industrial. A estratégia proposta tem por objetivo suprir as carências apresentadas pela maioria dos centros de ensino e pesquisa que disponibilizam laboratórios através da Internet. Para validar a estratégia proposta, foi desenvolvido um sistema de acesso remoto no DELET da UFRGS que é constituído de uma Planta Piloto Foundation Fieldbus e sua posterior disponibilização para a Internet Neste trabalho é apresentada sua fundamentação teórica, sua aplicabilidade na área de automação industrial e controle, baseando-se no protocolo de comunicação industrial, o Foundation Fieldbus; descreve-se também como é feito o interfaceamento entre softwares de controle da Planta Piloto e o sistema de supervisão e controle indo até a estrutura de comunicação com a Internet para que se tome possível para o cliente da Internet visualizar e interagir com a Planta Piloto. Configuração de hardware e software e vários outros conceitos ligados às ferramentas utilizadas neste sistema também são abordados neste trabalho.

A competitividade cada vez mais acirrada e globalizada tem forçado as empresas a desenvolver produtos com maior qualidade em um menor tempo com custos cada vez mais baixos. Para isto, passaram a utilizar tecnologias de ponta na manufatura de seus produtos, que envolvem desde a concepção do produto até sua efetiva produção. Uma das etapas mais importantes na concepção de um produto manufaturado, a partir de um projeto, é o planejamento do processo produtivo. A essência dessa atividade é disponibilizar uma gama de informações bem detalhadas e organizadas para o chão de fábrica que pode incluir a seleção da máquinaferramenta, determinação dos parâmetros de corte, geração do programa NC e as instruções de trabalho. Na maioria das empresas o planejamento do processo é feito por processistas experientes que utilizam técnicas manuais, onde despedem tempo considerável fazendo cálculos, recuperando informações, escrevendo, digitando e detalhando o plano, e nenhuma dessas tarefas agrega valor diretamente ao produto. Assim somente uma pequena parcela do tempo total é utilizado na concepção e análise do produto. A introdução dos computadores na confecção do plano de processo torna o planejamento mais eficiente podendo dispor de mais alternativas além daquelas exploradas manualmente, e ainda há vantagens adicionais, como a realização de várias comparações de planos semelhantes para selecionar o melhor para cada caso, reduzindo o tempo de planejamento, exigindo menor experiência técnica dos processistas, resultando em aumento da produtividade com planos otimizados. O sistema desenvolvido dentro da filosofia de planejamento de processo variante-interativo, um método que se utiliza da tecnologia de grupo para formar famílias de peças, onde para cada família é desenvolvido um plano padrão, no qual torna-se a base de dados para novas peças, exigindo alterações apenas nos detalhes que não forem similares. Quando não existir um plano semelhante para nova peça este é gerado de forma interativa onde o processista tem o auxílio do computador na definição da folha de processo, ao contrário de um sistema generativo que utiliza uma programação mais complexa e cria automaticamente planos de processo distintos para a nova peça. Os planos de processo gerados contem os processos de usinagem, as máquinas para realizar os mesmos, ferramentas e portaferramentas, sistemas de fixação, os parâmetros de corte e o sequenciamento das operações. O sistema foi projetado em Visual Basic, uma linguagem que disponibiliza uma interface gráfica amigável com o usuário. O conjunto das informações estritamente necessárias para o desenvolvimento do programa é armazenado em um sistema de gerenciamento de banco de dados relacional (ACCESS), sistema esse escolhido por ter a vantagem de permitir manipular mais de um aplicativo ao mesmo tempo, estabelecendo relações entre eles, buscando eliminar a duplicidade de informações, impondo integridade referencial, reduzindo o espaço de armazenamento e facilitando a atualização dos dados.

O Aeromóvel é um sistema não-convencional de transportes urbanos, baseado na aplicação de forças devido às diferenças de pressão entre duas câmaras, de forma similar à que ocorre em pistões pneumáticos e hidráulicos. A linha sobre a qual o veículo se move é composta de vigas vazadas, as quais são divididas em câmaras por meio de anteparos ligados ao veículo. A diferença de pressão responsável pela propulsão do mesmo é gerada por um ventilador, que pressuriza ou esvazia uma câmara conforme o sentido do movimento desejado. O veículo é dotado de um sistema de freios de atrito, utilizado para assegurar a parada do mesmo nas estações e de forma a garantir a segurança do veículo e de seus passageiros em caso de falhas no sistema propulsor. Devido à necessidade de se assegurar um acesso conveniente dos passageiros ao veículo, é necessário que a parada do mesmo nas estações seja feita com pequenos erros de posicionamento. Por essa razão, os freios devem ser possuir um sistema próprio de controle automatizado, garantindo assim que a parada ocorra com erros de amplitude satisfatória. Este trabalho aborda o desenvolvimento de um novo algoritmo de controle automático de parada do veículo do sistema Aeromóvel de transportes, visando a aprimorar o sistema de controle já existente. Inicialmente, descrevem-se as características gerais desse sistema de transporte, incluindo-se seus princípios de funcionamento e seus modos de operação, bem como modelo simplificado do comportamento dinâmico do elemento transportador durante sua operação. Também é apresentada a linha piloto do sistema, instalada em Porto Alegre - RS, com seus principais componentes físicos e dimensões. Atenção especial é dada à descrição do veículo de testes e aos elementos que o compõem. A técnica de controle atualmente utilizada pelo sistema de freios é discutida, e suas limitações são avaliadas. Com base no estudo das características do sistema Aeromóvel como um todo e de seu aparato de frenagem em particular, desenvolve-se o projeto do algoritmo de controle proposto. O controlador em questão é baseado na técnica de controle PID, com ganhos selecionados por meio da abordagem de tabelamento de ganhos (gain scheduling). O critério de seleção dos conjuntos de ganhos utilizados é baseado num algoritmo de estimativa da massa transportada pelo veículo em cada ciclo de operação. Os aspectos relacionados à implementação do novo controlador também são discutidos, incluindo-se os circuitos de instrumentação e o hardware de processamento necessário ao cálculo online do algoritmo proposto. Finalmente, as características do controlador são avaliadas experimentalmente, incluindo-se a validação do método utilizado para estimar a massa transportada pelo veículo. / Aeromóvel is a non-conventional urban transport system, based on the application of forces due to the difference of pressure between two chambers in a way that is similar to that of hydraulic and pneumatic pistons. The line along which the vehicle moves is composed of hollow beams, divided in chambers by means of rigid barriers attached to the vehicle. The pressure difference that propels the vehicle is generated by means of a fan that pressurizes or exhausts one of the chambers according to the direction of the desired movement. The vehicle is equipped with a friction-based braking system that is used so that the stopping at the stations is ensured and the safety of the passengers is safeguarded in case of failure of the propelling system. Due to the need of granting an adequate access of the passengers to the vehicle, it is necessary that its stopping at the stations be carried out with small positioning errors. For this reason, the braking system must possess an automatic control system of its own, capable of guaranteeing that station stopping occurs with errors of acceptable amplitude. This work describes the development of a new control algorithm to be applied to the automatic braking scheme of the Aeromóvel transport system, in order to enhance its performance. Initially, the general characteristics of the transport system as a whole are described, including its operation principles and a simplified mathematical model of the dynamic behavior of its transporting element during normal operation. It is also presented the experimental line of the system that is installed in Porto Alegre - RS, with its main physical components and dimensions. Special attention is given to the test vehicle and its components. The control technique that is currently employed with the braking system is discussed, and its limitations are taken into account. Based on the study of the Aeromovel system as a whole and of its braking system in particular, the proposed control algorithm is developed. Such controller is based on the PID control technique, with gains selected by means of the gain scheduling approach. The selection criterion of the gain sets is obtained from an algorithm for estimating the mass that is transported by the vehicle during each operation cycle. The features related to the practical implementation of the proposed controller are also discussed, including the measurement circuits and the processing hardware that is needed for the online calculation of the proposed algorithm. Finally, the characteristics of the proposed controller are investigated experimentally, and the validation of the algorithm employed to estimate the mass that is transported by the vehicle is discussed.