Técnicas experimentais de identificação de sistemas de controle têm despertado interesse na indústria, devido a sua facilidade em se ajustar modelos matemáticos, facilitando a formulação e a resolução de problemas de controle de processos. É proposto o uso de uma técnica experimental de identificação de sistemas, utilizando a estrutura matemática linear ARX. Os parâmetros da estrutura matemática ARX são estimados por meio do algoritmo dos mínimos quadrados recursivo (RLS). A comunicação e a aquisição de dados de redes Fieldbus é feita através do padrão de comunicação OPC. / Experimental system identification techniques are considered interesting by industrial sector due to the simple approach to adjust mathematical models, making it easy the formulation and the solution of process control problems. In this work a computational tool is proposed, the Sintonizador, based on the experimental technic of System Identification, using the linear mathematical structure ARX (Auto-Regressive with eXogenous inputs). The ARX structure parameters are estimated by RLS (Recursive Least Square) algorithm. The data comunication and data aquisition of the fieldbus network has been done through of the OPC comunication standard.

International Telemetering Conference Proceedings / October 21, 2002 / Town & Country Hotel and Conference Center, San Diego, California / Transducers have traditionally been incorporated into data systems by connecting the transducer to a signal conditioner that is then connected to a multiplexer with an Analog-to-Digital Converter (ADC). The signal conditioning, multiplexer and the ADC are usually included within the same assembly that is called a Data Acquisition Unit (DAU) or an encoder. A network centric data system allows the same architecture to be used if the interface to the encoder is changed to be a network interface. However, a network centric architecture allows other options as well. The signal conditioning and ADC can be included within the same package as the transducer and the assembly can be interfaced to the network. When this is combined with the processing capability now available, a whole new range of possibilities present themselves. The transducer can now be digitally processed to provide a linear output, it can be converted to Engineering Units, digitally filtered or have a host of other functions performed within the housing that contains the transducer. However, the network centric approach does not produce these advantages without some disadvantages. The major problem that needs to be solved is how we time stamp the data. With the encoder we could time stamp the PCM frame and be able to determine the time that a sample was taken from that information. Even in systems that convert the encoder to have a network interface, the time stamp needs to be affixed to the data in the encoder. With a network centric approach, the sample can be taken in the transducer and how to time stamp it becomes a real problem. This is a problem that must be considered at the system level. Some method of making time available at a low enough level in the system to allow transducer outputs to be time stamped is either a network issue or it requires a separate interface.

A evolução das técnicas de controle em sistemas distribuídos alcançou um nível onde os loops de comunicação analógica foram finalmente substituídos por protocolos de comunicação digital. Isto foi realizado através do desenvolvimento de uma nova tecnologia de comunicação de chão de fábrica conhecida como fieldbus. Entre os diferentes protocolos de fieldbus, está o Fieldbus Foundation. O desenvolvimento do protocolo Fieldbus Foundation dá-se, inclusive, com o desenvolvimento dos denominados Blocos Funcionais, estruturas que viabilizam a implementação de diferentes técnicas de controle ao sistema, entre elas técnicas de controle moderno. Este trabalho apresenta um Bloco Funcional para o protocolo Fieldbus Foundation, que realiza a estimação de estados de um sistema dinâmico SISO de terceira ordem. O bloco desenvolvido foi utilizado no controle de temperatura em um sistema térmico. / The evolution of the control techniques in distributed systems reached a level where analogical control loops technique were finally substituted by digital communication protocols. That was accomplish through the development of a new technology of factory floor communication well-known as fieldbus. Among the different fieldbus protocols, there is Fieldbus Foundation. Fieldbus Foundation evolution goes by the development of structures called Function Blocks that make the implementation of different control techniques possible, such as techniques of modern control. This work presents a Fieldbus Foundation Function Block that is a state estimator for a third order SISO dynamic system. The block is used in the temperature control of a termic system.

A evolução das técnicas de controle em sistemas distribuídos alcançou um nível onde os loops de comunicação analógica foram finalmente substituídos por protocolos de comunicação digital. Isto foi realizado através do desenvolvimento de uma nova tecnologia de comunicação de chão de fábrica conhecida como fieldbus. Entre os diferentes protocolos de fieldbus, está o Fieldbus Foundation. O desenvolvimento do protocolo Fieldbus Foundation dá-se, inclusive, com o desenvolvimento dos denominados Blocos Funcionais, estruturas que viabilizam a implementação de diferentes técnicas de controle ao sistema, entre elas técnicas de controle moderno. Este trabalho apresenta um Bloco Funcional para o protocolo Fieldbus Foundation, que realiza a estimação de estados de um sistema dinâmico SISO de terceira ordem. O bloco desenvolvido foi utilizado no controle de temperatura em um sistema térmico. / The evolution of the control techniques in distributed systems reached a level where analogical control loops technique were finally substituted by digital communication protocols. That was accomplish through the development of a new technology of factory floor communication well-known as fieldbus. Among the different fieldbus protocols, there is Fieldbus Foundation. Fieldbus Foundation evolution goes by the development of structures called Function Blocks that make the implementation of different control techniques possible, such as techniques of modern control. This work presents a Fieldbus Foundation Function Block that is a state estimator for a third order SISO dynamic system. The block is used in the temperature control of a termic system.

The aim of this report is introduction and implementation of EtherCAT protocol on Texas Instruments AM437x microcontroller. The primary goal is to implement EtherCAT communication with slave device. The EtherCAT configurable digital output module is implemented as example application.

Ferramentas de simulação de barramentos de comunicação de chão de fábrica (fieldbuses) têm aplicação industrial durante a fase de projeto de malhas de controle, pois permitem a prévia avaliação do desempenho de tais malhas bem como o treinamento de operadores do sistema de controle. Este trabalho descreve uma ferramenta de simulação de fieldbus com foco na camada de aplicação de blocos funcionais Foundation Fieldbus que preenche os requisitos acima citados em uma plataforma única e autônoma em relação a fabricantes do sistema de controle e, para além disso, tem aplicação no ambiente industrial por usuários de fieldbus como uma ferramenta no desenvolvimento de blocos funcionais \"customizados\", bem como no ambiente acadêmico como ferramenta didática para ensino de sistemas de controle distribuídos. / Fieldbus simulation tools are used in the industry during the planning stages of control network implementations since they allow for a pre-evaluation of the network\'s performance as well as providing a training environment for the control systems operators. This thesis describes a fieldbus simulation tool focused on the Foundation Fieldbus functional blocks application layer that meets the requirements mentioned above within a single vendor independent platform. Additionally, the tool can be used by industrial fieldbus users developing custom functional blocks and, in an academic environment, as an application for teaching distributed control systems.

Frente a abrangente presença da internet no ambiente acadêmico e residencial, a literatura relata, na última década, um número crescente de experiências de ensino a distância na área de automação e controle industrial, nas quais desde procedimentos teóricos até aulas práticas podem ser realizados através de acesso remoto. Neste contexto, este trabalho apresenta o estado da arte sobre as experiências acadêmicas no emprego de laboratórios on-line relacionados à teoria de controle e introduz uma nova proposta de arquitetura de acesso remoto, que será aplicada ao ensino de sistemas de controle distribuídos via rede de campo no protocolo FOUNDATION Fieldbus em ambiente simulado. / Due to the increasing presence of the internet in the academic and residential environment, the literature shows an increasing number of experiences of distance learning in the automation and industrial control area in the last decade, in which theoretical procedures as well as practical lessons can be carried out through remote access. In this context, this dissertation presents a brief survey on the academic experiences in the application of on-line laboratories and introduces a new proposal of remote access architecture that will be applied on a distance learning experience in the networked control systems area based on the FOUNDATION Fieldbus protocol using a simulated environment.

A crescente complexidade do controle dos processos industriais vem exigindo sistemas de controle cada vez mais precisos, confiáveis e versáteis. No sentido de atender a estas exigências, algoritmos diversos de controle e estimação, tais como: técnicas de controle adaptativas, preditivas, estimação paramétrica, filtros de Kalman, observação de estados, etc. têm sido desenvolvidas, simuladas e implementadas com relativa facilidade nos modernos sistemas digitais. Este trabalho propõe uma estratégia de controle em redes Fieldbus usando controle adaptativo por modelo de referência através de variáveis de estado, para resolver sistemas complexos. O algoritmo de controle proposto é composto por um observador de estados trabalhando em conjunto com um esquema de controle adaptativo por modelo de referência. As malhas de controle no Fieldbus consistem em um conjunto de blocos funcionais padrões existentes, conectados aos novos blocos funcionais propostos e desenvolvidos de acordo com as especificações da norma Fieldbus Foundation. Este algoritmo de controle realiza os cálculos de maneira distribuída entre os dispositivos da rede Fieldbus, implicando em várias vantagens, tais como: a) perda do supervisório não implica na perda do algoritmo de controle, b) menor tráfego de dados na rede, c) algoritmo de controle que não depende do tempo de processamento do computador. Os resultados dos testes obtidos são apresentados e demonstraram um alto grau de precisão, destacando-se a estabilidade e aplicabilidade do algoritmo proposto. / The rising complexity of the industrial control processes has been claiming more and more accurate, reliable and versatile control systems. Attempting to satisfy this demand, several control and estimation systems algorithms, such as adaptive and predictive techniques, parametric estimation, Kalman filtering, state observation, have been designed, simulated and implemented with relative easiness in the modern digital systems. This work proposes a new control strategy in Fieldbus networks, using adaptive control techniques through state variables, to solve complex systems. The proposed control algorithm is based on an states observer concurrently working with a reference model adaptive control scheme. The modified Fieldbus network consists of a set of standard function blocks, connected to the proposed new function blocks. These new function blocks comply with the specifications of the Fieldbus Foundation norm. This control algorithm accomplishes its calculation in a distributed way among the fieldbus devices. This operating feature results in some advantages, such as: any failure in the supervisory system does not imply in the loss of the control algorithm, b) a lower data transmission in the network, c) control algorithm that does not depend on the processing time of the computer. The obtained results corroborate with the expected advantages of the proposed algorithm, in terms of high degree of accuracy, stability and applicability.

A crescente utilização de equipamentos inteligentes na área de automação industrial tem assegurado eficiência e qualidade na produção. Em conseqüência deste crescimento, existe uma grande quantidade de equipamentos interligados abrangendo áreas geográficas distantes. Este cenário criou a demanda de sistemas que permitissem o acesso às informações geradas no chão de fábrica a partir de qualquer computador localizado na área industrial ou em qualquer outro ponto do planeta. A Internet propiciou uma nova opção para gerenciamento e monitoramento de equipamentos inteligentes a longa distância. Assim, este trabalho propõe um algoritmo para monitorar, via Internet, os eventos gerados por equipamentos inteligentes instalados em plantas industriais. Com o monitoramento contínuo, é possível analisar o desempenho dos equipamentos, detectar problemas e tomar decisões de forma a garantir que toda uma malha de controle não venha a parar inesperadamente. / The increasing usage of smart field devices in the industrial automation area has assured efficiency and quality of production. Thanks to this expansion, a large number of devices can be interconnected through distant geographical areas. This scenario created the need of computational systems that would make the information from the plant floor accessible to any computer in the local industrial area or any other earth wide location. The Internet has created a new possibility of remote managing and monitoring of smart devices. This work proposes an algorithm to monitor, via Internet, the events generated by smart devices installed in industrial plants. The continuous monitoring makes it possible to analyze the performance of the devices, detect problems and make decisions to ensure that an entire control loop does not come to an unexpected halt.

Ferramentas de simulação de barramentos de comunicação de chão de fábrica (fieldbuses) têm aplicação industrial durante a fase de projeto de malhas de controle, pois permitem a prévia avaliação do desempenho de tais malhas bem como o treinamento de operadores do sistema de controle. Este trabalho descreve uma ferramenta de simulação de fieldbus com foco na camada de aplicação de blocos funcionais Foundation Fieldbus que preenche os requisitos acima citados em uma plataforma única e autônoma em relação a fabricantes do sistema de controle e, para além disso, tem aplicação no ambiente industrial por usuários de fieldbus como uma ferramenta no desenvolvimento de blocos funcionais \"customizados\", bem como no ambiente acadêmico como ferramenta didática para ensino de sistemas de controle distribuídos. / Fieldbus simulation tools are used in the industry during the planning stages of control network implementations since they allow for a pre-evaluation of the network\'s performance as well as providing a training environment for the control systems operators. This thesis describes a fieldbus simulation tool focused on the Foundation Fieldbus functional blocks application layer that meets the requirements mentioned above within a single vendor independent platform. Additionally, the tool can be used by industrial fieldbus users developing custom functional blocks and, in an academic environment, as an application for teaching distributed control systems.