Made available in DSpace on 2014-12-17T14:55:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DanielLM_DISSERT.pdf: 2854264 bytes, checksum: 7dab37a82a8722342102681fd9fbdda2 (MD5) Previous issue date: 2011-02-14 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico / Foundation Fieldbus Industrial networks are the high standard technology which allows users to create complex control logic and totally decentralized. Although being so advanced, they still have some limitations imposed by their own technology. Attempting to solve one of these limitations, this paper describes how to design a Fuzzy controller in a Foundation Fieldbus network using their basic elements of programming, the functional blocks, so that the network remains fully independent of other devices other than the same instruments that constitute it. Moreover, in this work was developed a tool that aids this process of building the Fuzzy controller, setting the internal parameters of functional blocks and informing how many and which blocks should be used for a given structure. The biggest challenge in creating this controller is exactly the choice of blocks and how to arrange them in order to effectuate the same functions of a Fuzzy controller implemented in other kind of environment. The methodology adopted was to divide each one of the phases of a traditional Fuzzy controller and then create simple structures with the functional blocks to implement them. At the end of the work, the developed controller is compared with a Fuzzy controller implemented in a mathematical program that it has a proper tool for the development and implementation of Fuzzy controllers, obtaining comparatives graphics of performance between both / As redes industriais Foundation Fieldbus s?o redes com alto padr?o de tecnologia que permitem que usu?rios criem l?gicas de controle complexas e totalmente descentralizadas. Mesmo sendo t?o avan?adas, elas ainda possuem algumas limita??es impostas pela sua pr?pria tecnologia. Tentando solucionar uma destas limita??es, este trabalho descreve como estruturar um controlador Fuzzy dentro de uma rede Foundation Fieldbus utilizando seus elementos b?sicos de programa??o, os blocos funcionais, de forma que a rede continue sendo totalmente independente de qualquer outro dispositivo que n?o os pr?prios instrumentos que a constituem. Al?m disso, no decorrer do trabalho foi desenvolvida uma ferramenta que auxilia este processo de constru??o do controlador Fuzzy, configurando os par?metros internos aos blocos funcionais e informando quantos e quais blocos devem ser utilizados para determinada estrutura. O maior desafio em criar este controlador est? justamente na escolha dos blocos e em como arranj?-los de forma a efetuarem as mesmas fun??es de um controlador Fuzzy implementado em outro tipo de ambiente. A metodologia adotada foi dividir cada uma das fases de um controlador Fuzzy tradicional e ent?o criar estruturas simples com os blocos funcionais para implement?-las. Ao final do trabalho, o controlador desenvolvido ? comparado com um controlador Fuzzy implementado em uma programa matem?tico que possui uma ferramenta pr?pria para cria??o e execu??o de controladores Fuzzy, obtendo gr?ficos comparativos de desempenho entre ambos

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:55:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 BrunoXC_DISSERT.pdf: 1188084 bytes, checksum: 9f335fff2b0475dfa1b67655e6d44e2f (MD5) Previous issue date: 2011-03-11 / The main purpose of this work is to develop an environment that allows HYSYS R chemical process simulator communication with sensors and actuators from a Foundation Fieldbus industrial network. The environment is considered a hybrid resource since it has a real portion (industrial network) and a simulated one (process) with all measurement and control signals also real. It is possible to reproduce different industrial process dynamics without being required any physical network modification, enabling simulation of some situations that exist in a real industrial environment. This feature testifies the environment flexibility. In this work, a distillation column is simulated through HYSYS R with all its variables measured and controlled by Foundation Fieldbus devices / O principal objetivo deste trabalho ? desenvolver um ambiente que permite a comunica??o do simulador de processos qu?micos HYSYS R com medidores e atuadores de uma rede industrial Foundation Fieldbus. O ambiente ? considerado h?brido por possuir uma parte real (a rede industrial) e uma parte simulada (o processo) com os sinais de controle e medi??o sendo reais. O ambiente ? bastante flex?vel, permitindo a reprodu??o de diversas din?micas t?picas de processos industriais sem a necessidade de altera??o na rede f?sica, possibilitando gerar diversas situa??es existentes em um ambiente industrial real. No presente trabalho, a din?mica utilizada ? de uma coluna de destila??o, simulada no HYSYS R, com suas vari?veis medidas e controladas pelos dispositivos da rede industrial Foundation Fieldbus

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:56:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FabioSL.pdf: 932823 bytes, checksum: c32fee13ca97b70482987a8228b171cd (MD5) Previous issue date: 2004-07-15 / The main objective of work is to show procedures to implement intelligent control strategies. This strategies are based on fuzzy scheduling of PID controllers, by using only standard function blocks of this technology. Then, the standardization of Foundation Fieldbus is kept. It was developed an environment to do the necessary tests, it validates the propose. This environment is hybrid, it has a real module (the fieldbus) and a simulated module (the process), although the control signals and measurement are real. Then, it is possible to develop controllers projects. In this work, a fuzzy supervisor was developed to schedule a network of PID controller for a non-linear plant. Analyzing its performance results to the control and regulation problem / Com o objetivo de se manter a padroniza??o Foundation Fieldbus, neste trabalho s?o apresentados procedimentos para se implementar estrat?gias de controle inteligente, baseadas em escalonamento nebuloso de controladores PID, utilizando-se apenas blocos funcionais padr?es dessa tecnologia. Para validar a proposta, foi desenvolvido um ambiente para realiza??o dos testes necess?rios. Este ambiente ? h?brido, ou seja, possui uma parte real (a rede industrial) e uma parte simulada (o processo), por?m os sinais de controle e medi??o s?o reais. Desta forma, ? poss?vel desenvolver projetos de controladores. Neste trabalho desenvolveu-se um supervisor fuzzy para escalonar uma rede de controladores PID para uma determinada planta n?o-linear, sendo analisados seus resultados de desempenho tanto para o problema de controle quanto de regula??o

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:56:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 IsabelleMC.pdf: 1004057 bytes, checksum: b47eb9a45b0341f4dca9a97680f4953d (MD5) Previous issue date: 2006-07-31 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico / This work considers the development of a filtering system composed of an intelligent algorithm, that separates information and noise coming from sensors interconnected by Foundation Fieldbus (FF) network. The algorithm implementation will be made through FF standard function blocks, with on-line training through OPC (OLE for Process Control), and embedded technology in a DSP (Digital Signal Processor) that interacts with the fieldbus devices. The technique ICA (Independent Component Analysis), that explores the possibility of separating mixed signals based on the fact that they are statistically independent, was chosen to this Blind Source Separation (BSS) process. The algorithm and its implementations will be Presented, as well as the results / Este trabalho prop?e o desenvolvimento de um sistema de filtragem composto por um algoritmo inteligente, capaz de separar informa??o e ru?dos provenientes de sensores de campo interligados por uma rede Foundation Fieldbus (FF). A implementa??o do algoritmo ser? feita tanto em blocos funcionais padr?o da pr?pria rede FF, com treinamento on-line via OPC (OLE for Process Control), como em tecnologia embarcada em um DSP (Digital Signal Processor) que interage com os dispositivos fieldbus. A t?cnica ICA (Independent Component Analysis), que explora a possibilidade de separar uma mistura de sinais baseando-se no fato de que eles s?o estatisticamente independentes, foi escolhida para realizar este processo de separa??o cega de fontes (Blind Source Separation - BSS). O algoritmo e suas implementa??es ser?o apresentados, bem como os resultados obtidos

Com o desenvolvimento e disseminação dos protocolos de rede, o surgimento dos chips de ASIC e queda dos preços do silício (estes dois últimos fatores possibilitando com que os sensores e atuadores pudessem ser equipados com interfaces de rede e com isso se tornarem nós independentes em uma rede de controle em tempo real), viabilizaram o desenvolvimento dos sistemas de controle em rede que hoje em dia vêm sendo amplamente utilizados. Juntamente com o aparecimento dos sistemas de controle em rede, novos problemas surgiram sendo um deles o atraso de transporte nas comunicações dos sensores/atuadores/controladores e as conseqüências relacionadas a este fator. Este trabalho tem por objetivo contextualizar sistemas de controle em rede no que concerne novas metodologias de sistemas de controle, escalonamento e apresentar as influências causadas pela comunicação em redes Foundation Fieldbus no desempenho de sistemas de controle. / The development and dissemination of network protocols, the arising of ASIC chip and price drops in silicon (these two last factors allow sensors and actuators be equipped with network interfaces and thus become independent nodes in a real-time control network), make the development of Networked Control Systems possible, which became widely used. New issues - such as an increase in the communication delay among distributed sensors, controller, and actuators have to be handled by designers when developing networked control systems in order to ensure that stability and other usual control performance requirements are met. In this work, the timing behavior of a networked control developed using a Foundation Fieldbus-based network is studied and in particular the impact that communication parameters as jitter, macrocycle, and message scheduling have on control performance metrics like overshoot and settling time are evaluated both theoretically as well as experimentally.

Com o desenvolvimento e disseminação dos protocolos de rede, o surgimento dos chips de ASIC e queda dos preços do silício (estes dois últimos fatores possibilitando com que os sensores e atuadores pudessem ser equipados com interfaces de rede e com isso se tornarem nós independentes em uma rede de controle em tempo real), viabilizaram o desenvolvimento dos sistemas de controle em rede que hoje em dia vêm sendo amplamente utilizados. Juntamente com o aparecimento dos sistemas de controle em rede, novos problemas surgiram sendo um deles o atraso de transporte nas comunicações dos sensores/atuadores/controladores e as conseqüências relacionadas a este fator. Este trabalho tem por objetivo contextualizar sistemas de controle em rede no que concerne novas metodologias de sistemas de controle, escalonamento e apresentar as influências causadas pela comunicação em redes Foundation Fieldbus no desempenho de sistemas de controle. / The development and dissemination of network protocols, the arising of ASIC chip and price drops in silicon (these two last factors allow sensors and actuators be equipped with network interfaces and thus become independent nodes in a real-time control network), make the development of Networked Control Systems possible, which became widely used. New issues - such as an increase in the communication delay among distributed sensors, controller, and actuators have to be handled by designers when developing networked control systems in order to ensure that stability and other usual control performance requirements are met. In this work, the timing behavior of a networked control developed using a Foundation Fieldbus-based network is studied and in particular the impact that communication parameters as jitter, macrocycle, and message scheduling have on control performance metrics like overshoot and settling time are evaluated both theoretically as well as experimentally.

Com o desenvolvimento e disseminação dos protocolos de rede, o surgimento dos chips de ASIC e queda dos preços do silício (estes dois últimos fatores possibilitando com que os sensores e atuadores pudessem ser equipados com interfaces de rede e com isso se tornarem nós independentes em uma rede de controle em tempo real), viabilizaram o desenvolvimento dos sistemas de controle em rede que hoje em dia vêm sendo amplamente utilizados. Juntamente com o aparecimento dos sistemas de controle em rede, novos problemas surgiram sendo um deles o atraso de transporte nas comunicações dos sensores/atuadores/controladores e as conseqüências relacionadas a este fator. Este trabalho tem por objetivo contextualizar sistemas de controle em rede no que concerne novas metodologias de sistemas de controle, escalonamento e apresentar as influências causadas pela comunicação em redes Foundation Fieldbus no desempenho de sistemas de controle. / The development and dissemination of network protocols, the arising of ASIC chip and price drops in silicon (these two last factors allow sensors and actuators be equipped with network interfaces and thus become independent nodes in a real-time control network), make the development of Networked Control Systems possible, which became widely used. New issues - such as an increase in the communication delay among distributed sensors, controller, and actuators have to be handled by designers when developing networked control systems in order to ensure that stability and other usual control performance requirements are met. In this work, the timing behavior of a networked control developed using a Foundation Fieldbus-based network is studied and in particular the impact that communication parameters as jitter, macrocycle, and message scheduling have on control performance metrics like overshoot and settling time are evaluated both theoretically as well as experimentally.

Esta dissertação propõe o desenvolvimento de uma rede neural artificial (RNA) direcionada a ambientes foundation fieldbus para realização do cálculo de vazão em dutos fechados. Para tanto, a metodologia proposta utiliza-se de medidas de pressão, temperatura e pressão diferencial, as quais normalmente estão disponíveis em plantas industriais. A principal motivação do emprego das redes neurais reside no seu baixo custo e simplicidade de implementação, o que possibilita o emprego de apenas blocos fieldbus padrões tornando a metodologia independente do fabricante. Foi utilizada uma rede perceptron multicamadas com algoritmo de treinamento backpropagation de Levenberg-Marquardt. O treinamento foi realizado numa programação elaborada para o software Matlab TM. A arquitetura da rede neural foi determinada por métodos empíricos variando-se o número de neurônios e de camadas neurais até se atingir um erro aceitável na prática. Após esses treinamentos foi desenvolvida uma programação para realizar os cálculos de vazão em um ambiente foundation fieldbus utilizando-se para tanto o software DeltaV TM do fabricante Emerson Process Management. Foram obtidos resultados com erro relativo médio de valor de vazão em torno de 1.43% para um primeiro cenário utilizando uma placa de orifício e ar como fluido, e de 0,073% para um segundo cenário utilizando uma placa de orifício e gás natural como fluido, com relação aos valores obtidos através do instrumento multivariável 3095MV TM do fabricante Rosemount. Os valores de erro encontrados validam o método desenvolvido nessa dissertação. / This dissertation proposes the development of an artificial neural network (ANN) directed to foundation fieldbus environment for calculation of flow in closed ducts. The proposed methodology uses measurements of pressure, temperature and differential pressure, which are usually available in industrial plants. The main motivation of the use of neural networks lies in their low cost and simplicity of implementation, which allows the use of standard fieldbus blocks by just making the method independent of the manufacturer. It was used a multilayer perceptron network with backpropagation training and algorithm from Levenberg-Marquardt. The training was programmed in the software Matlab TM. The architecture of the ANN was determined by empirical methods by varying the number of neurons and neural layers until it reaches an acceptable error. After such trainings, it was developed a program to perform the flow calculations in an foundation fieldbus environment using Emerson Process Management\'s DeltaV TM software. The results were obtained with an average relative error of flow rate of 1.43% for the first scenario using an orifice plate and air as a process fluid, and 0.073% for a second scenario using an orifice plate and natural gas as the fluid related to the values obtained from Rosemount 3095MV TM multivariable instrument. The values of error found validate the method developed in this dissertation.

A interoperabilidade entre equipamentos ou aplicativos (software) de tecnologias baseadas em redes de campo (fieldbus) é de suma importância nos sistemas de automação, pois permite a integração dos mesmos, de diferentes fabricantes. A integração é feita por uma linguagem de comunicação comum usada entre as diferentes tecnologias heterogêneas. No nível do software configurador FOUNDATION fieldbus (FF) de dispositivos e de malhas de controle, a linguagem usada para garantir a interoperabilidade entre os dispositivos é provida pela tecnologia de descrição de dispositivos chamada Electronic Device Description (EDD), que é proprietária e de complexo desenvolvimento para o fabricante, definida pela fieldbus Foundation. As tecnologias de software abertas e não-proprietárias têm apresentado um grande crescimento nos últimos anos, em especial a tecnologia eXtensible Markup language (XML), que se tornou mundialmente conhecida devido à integração de aplicativos internet, tornando-os assim interoperáveis uns com os outros. É proposta neste trabalho uma tecnologia de descrição de dispositivos aberta, não-proprietária e de simples desenvolvimento (para o fabricante), baseada na tecnologia XML, que é chamada de Open-EDD (Open Eletronic Device Description). A criação dessa tecnologia engloba a definição da linguagem Open-EDDML (Open Eletronic Device Description Markup Language), a modelagem do XML schema e o projeto e implementação de um interpretador (parser). Para validação dessa tecnologia, é feita a integração da mesma em um configurador real e testes usando dispositivos FF. / The interoperability among devices or software based on fieldbus technologies is becoming increasingly requested and demanded because it allows the integration of devices or software from different manufacturers. The integration is implemented through a common communication language used among the different heterogeneous technologies. In the FOUNDATION fieldbus configurator software is used to provide interoperability among devices a proprietary and complex technology (to be developed by manufacturers), known as Electronic Device Description (EDD) that is defined by the fieldbus Foundation. Meanwhile, open and non-proprietary software technologies have presented a great growth in the last years, especially the eXtensible Markup language (XML) technology, which has became worldwide known due to the integration of internet (heterogeneous) applications. This study proposes a new open, non-proprietary and simple (for manufacturer development) device description based on XML, that is named Open-EDD (Open Electronic Device Description). The creation of this technology includes the definition of the language Open-EDDML (Open Electronic Device Description Markup Language), modeling the XML Schema, projecting and implementing the parser. This technology is validated by integrating it to an existent configurator and testing it using FF devices.

A interoperabilidade entre equipamentos ou aplicativos (software) de tecnologias baseadas em redes de campo (fieldbus) é de suma importância nos sistemas de automação, pois permite a integração dos mesmos, de diferentes fabricantes. A integração é feita por uma linguagem de comunicação comum usada entre as diferentes tecnologias heterogêneas. No nível do software configurador FOUNDATION fieldbus (FF) de dispositivos e de malhas de controle, a linguagem usada para garantir a interoperabilidade entre os dispositivos é provida pela tecnologia de descrição de dispositivos chamada Electronic Device Description (EDD), que é proprietária e de complexo desenvolvimento para o fabricante, definida pela fieldbus Foundation. As tecnologias de software abertas e não-proprietárias têm apresentado um grande crescimento nos últimos anos, em especial a tecnologia eXtensible Markup language (XML), que se tornou mundialmente conhecida devido à integração de aplicativos internet, tornando-os assim interoperáveis uns com os outros. É proposta neste trabalho uma tecnologia de descrição de dispositivos aberta, não-proprietária e de simples desenvolvimento (para o fabricante), baseada na tecnologia XML, que é chamada de Open-EDD (Open Eletronic Device Description). A criação dessa tecnologia engloba a definição da linguagem Open-EDDML (Open Eletronic Device Description Markup Language), a modelagem do XML schema e o projeto e implementação de um interpretador (parser). Para validação dessa tecnologia, é feita a integração da mesma em um configurador real e testes usando dispositivos FF. / The interoperability among devices or software based on fieldbus technologies is becoming increasingly requested and demanded because it allows the integration of devices or software from different manufacturers. The integration is implemented through a common communication language used among the different heterogeneous technologies. In the FOUNDATION fieldbus configurator software is used to provide interoperability among devices a proprietary and complex technology (to be developed by manufacturers), known as Electronic Device Description (EDD) that is defined by the fieldbus Foundation. Meanwhile, open and non-proprietary software technologies have presented a great growth in the last years, especially the eXtensible Markup language (XML) technology, which has became worldwide known due to the integration of internet (heterogeneous) applications. This study proposes a new open, non-proprietary and simple (for manufacturer development) device description based on XML, that is named Open-EDD (Open Electronic Device Description). The creation of this technology includes the definition of the language Open-EDDML (Open Electronic Device Description Markup Language), modeling the XML Schema, projecting and implementing the parser. This technology is validated by integrating it to an existent configurator and testing it using FF devices.