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.

A diminuição das perdas hídricas com a redução das pressões de operação das redes de distribuição é um fenômeno conhecido há muito tempo pelas companhias de saneamento e distribuição de água. Entre as técnicas empregadas para esta finalidade, a setorização apresenta-se, atualmente, como um dos instrumentos mais efetivos de melhoria e otimização dos serviços de abastecimento. A setorização consiste na separação do sistema de abastecimento hídrico urbano em distritos denominados zonas pitométricas, com o objetivo geral de estabelecer um controle mais efetivo das pressões e das vazões de água destas zonas. A ampla difusão desta técnica, no entanto, não seria possível sem a evolução tecnológica dos elementos chave, necessários à implementação deste método de controle de abastecimento hídrico urbano. Visando subsidiar o desenvolvimento de técnicas para problemas enfrentados na setorização de redes de abastecimento hídrico, neste trabalho é relatado um estudo de caso realizado nas dependências da Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo (SABESP) por meio do qual são apresentadas soluções implementadas por esta Companhia no decorrer de mais de cinco anos. Este tempo permitiu que os métodos apresentados atingissem o grau de maturação necessário para que fosse estabelecido um modelo de setorização funcional e cada vez mais confiável. Por meio deste estudo são apresentadas, como contribuição original, soluções orientadas à utilização de recursos do protocolo digital Foundation Fieldbus, visando agregar ainda mais autonomia e disponibilidade às instalações do sistema de abastecimento hídrico da superintendência do litoral da referida Companhia e incorporando a este sistema características diferenciais como interoperabilidade, flexibilidade e redundância dos elementos críticos que o compõem. / The decrease of the hydric losses with the reduction of the operation pressures of the distribution nets is a phenomenon a long time known for the sanitation and water distribution companies. Among the used techniques for this purpose, the division in sectors technique comes, now, as one of the more effective instruments of improvement and optimization of the supplying services. The division in sectors technique consists in the separation of the hydric urban provisioning system in districts denominated pitometric zones, with the general objective of establishing a more effective control of the water pressures and flows of these zones. The wide diffusion of this technique, however, would not be possible without the technological evolution of the key elements, necessary to carry out this control method of urban hydric supplying. Looking for subsidize the development of techniques for problems faced in the division in sectors technique of hydric provisioning nets, in this work is described a case study, accomplished in the dependences of the Company of Basic Sanitation of the State of São Paulo (SABESP) through which are presented solutions implemented by this Company which has been carried out for more than five years. This time allowed that the methods presented reach the necessary maturation degree so that a functional and each more reliable model of the division in sectors technique would be established. Through this study are presented, as original contribution, proposals guided to the use of resources of the digital protocol Foundation Fieldbus, looking for aggregate yet more autonomy and availability to the facilities of the hydric provisioning system of the coast superintendency of the referred Company and incorporating to this system differentiates characteristics as interoperability, flexibility and redundancy of the critical elements that composes it.

A tecnologia emergente dos dispositivos móveis como telefones celulares, handhelds e smartphones trouxe um novo paradigma para o uso desses equipamentos, que, além das convencionais chamadas de áudio, hoje suportam vídeo, internet e redes sem fio. Várias aplicações têm sido desenvolvidas para esse ambiente. Por outro lado, na área da automação industrial, os instrumentos de campo modernos contêm embutidos, internamente, conjuntos de informações que proporcionam grande oportunidade para a gestão de ativos. A necessidade do gerenciamento de ativos ocorre na fase de operação da planta industrial e é realizada por meio de ajustes finos, calibrações, alteração de configurações e manutenções, com o objetivo de se evitar paradas indesejadas. Esse trabalho insere-se no contexto de interface entre esses dois mundos: a computação móvel e o gerenciamento de ativos. Nesse sentido, é desenvolvida uma análise dos padrões abertos PROFIBUS PA, HART e Foundation Fieldbus e o uso das suas características aplicado ao gerenciamento de ativos. É apresentada, ainda, uma proposta e verificação de viabilidade técnica de uma arquitetura aplicada ao gerenciamento de ativos a partir de um dispositivo móvel usando-se um canal de comunicação seguro baseado no padrão CyberOPC para acesso à planta industrial / The emerging technology of mobile devices like cell phones, hand helds and smartphones has brought a new paradigm for the use of such equipment, witch, in addition to conventional audio calls, now supports video, internet and wireless networks. Several applications have been developed for this environment. On the other hand, in the industrial automation area, the modern field devices contain embedded information sets that provide great opportunity for asset management. The need for asset management occurs during the operation of the plant and is performed by means of fine tuning, calibration, changes of configuration and maintenance, in order to avoid undesired downtime. This work fits into the context of interface between these two worlds: mobile computing and asset management. In this sense, is made an analysis of open standards PROFIBUS PA, HART and Foundation Fieldbus and use its features applied to asset management. It also presented a proposal and verification of technical feasibility of an architecture applied to asset management from a mobile device using a secure communication channel based on the standard CyberOPC to access the industrial plant

A diminuição das perdas hídricas com a redução das pressões de operação das redes de distribuição é um fenômeno conhecido há muito tempo pelas companhias de saneamento e distribuição de água. Entre as técnicas empregadas para esta finalidade, a setorização apresenta-se, atualmente, como um dos instrumentos mais efetivos de melhoria e otimização dos serviços de abastecimento. A setorização consiste na separação do sistema de abastecimento hídrico urbano em distritos denominados zonas pitométricas, com o objetivo geral de estabelecer um controle mais efetivo das pressões e das vazões de água destas zonas. A ampla difusão desta técnica, no entanto, não seria possível sem a evolução tecnológica dos elementos chave, necessários à implementação deste método de controle de abastecimento hídrico urbano. Visando subsidiar o desenvolvimento de técnicas para problemas enfrentados na setorização de redes de abastecimento hídrico, neste trabalho é relatado um estudo de caso realizado nas dependências da Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo (SABESP) por meio do qual são apresentadas soluções implementadas por esta Companhia no decorrer de mais de cinco anos. Este tempo permitiu que os métodos apresentados atingissem o grau de maturação necessário para que fosse estabelecido um modelo de setorização funcional e cada vez mais confiável. Por meio deste estudo são apresentadas, como contribuição original, soluções orientadas à utilização de recursos do protocolo digital Foundation Fieldbus, visando agregar ainda mais autonomia e disponibilidade às instalações do sistema de abastecimento hídrico da superintendência do litoral da referida Companhia e incorporando a este sistema características diferenciais como interoperabilidade, flexibilidade e redundância dos elementos críticos que o compõem. / The decrease of the hydric losses with the reduction of the operation pressures of the distribution nets is a phenomenon a long time known for the sanitation and water distribution companies. Among the used techniques for this purpose, the division in sectors technique comes, now, as one of the more effective instruments of improvement and optimization of the supplying services. The division in sectors technique consists in the separation of the hydric urban provisioning system in districts denominated pitometric zones, with the general objective of establishing a more effective control of the water pressures and flows of these zones. The wide diffusion of this technique, however, would not be possible without the technological evolution of the key elements, necessary to carry out this control method of urban hydric supplying. Looking for subsidize the development of techniques for problems faced in the division in sectors technique of hydric provisioning nets, in this work is described a case study, accomplished in the dependences of the Company of Basic Sanitation of the State of São Paulo (SABESP) through which are presented solutions implemented by this Company which has been carried out for more than five years. This time allowed that the methods presented reach the necessary maturation degree so that a functional and each more reliable model of the division in sectors technique would be established. Through this study are presented, as original contribution, proposals guided to the use of resources of the digital protocol Foundation Fieldbus, looking for aggregate yet more autonomy and availability to the facilities of the hydric provisioning system of the coast superintendency of the referred Company and incorporating to this system differentiates characteristics as interoperability, flexibility and redundancy of the critical elements that composes it.

A tecnologia emergente dos dispositivos móveis como telefones celulares, handhelds e smartphones trouxe um novo paradigma para o uso desses equipamentos, que, além das convencionais chamadas de áudio, hoje suportam vídeo, internet e redes sem fio. Várias aplicações têm sido desenvolvidas para esse ambiente. Por outro lado, na área da automação industrial, os instrumentos de campo modernos contêm embutidos, internamente, conjuntos de informações que proporcionam grande oportunidade para a gestão de ativos. A necessidade do gerenciamento de ativos ocorre na fase de operação da planta industrial e é realizada por meio de ajustes finos, calibrações, alteração de configurações e manutenções, com o objetivo de se evitar paradas indesejadas. Esse trabalho insere-se no contexto de interface entre esses dois mundos: a computação móvel e o gerenciamento de ativos. Nesse sentido, é desenvolvida uma análise dos padrões abertos PROFIBUS PA, HART e Foundation Fieldbus e o uso das suas características aplicado ao gerenciamento de ativos. É apresentada, ainda, uma proposta e verificação de viabilidade técnica de uma arquitetura aplicada ao gerenciamento de ativos a partir de um dispositivo móvel usando-se um canal de comunicação seguro baseado no padrão CyberOPC para acesso à planta industrial / The emerging technology of mobile devices like cell phones, hand helds and smartphones has brought a new paradigm for the use of such equipment, witch, in addition to conventional audio calls, now supports video, internet and wireless networks. Several applications have been developed for this environment. On the other hand, in the industrial automation area, the modern field devices contain embedded information sets that provide great opportunity for asset management. The need for asset management occurs during the operation of the plant and is performed by means of fine tuning, calibration, changes of configuration and maintenance, in order to avoid undesired downtime. This work fits into the context of interface between these two worlds: mobile computing and asset management. In this sense, is made an analysis of open standards PROFIBUS PA, HART and Foundation Fieldbus and use its features applied to asset management. It also presented a proposal and verification of technical feasibility of an architecture applied to asset management from a mobile device using a secure communication channel based on the standard CyberOPC to access the industrial plant

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:08:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LeonardoSGR.pdf: 2071138 bytes, checksum: 68ddf1f535ab5dfa9334c250af52a1d6 (MD5) Previous issue date: 2009-06-29 / The petrochemical industry has as objective obtain, from crude oil, some products with a higher commercial value and a bigger industrial utility for energy purposes. These industrial processes are complex, commonly operating with large production volume and in restricted operation conditions. The operation control in optimized and stable conditions is important to keep obtained products quality and the industrial plant safety. Currently, industrial network has been attained evidence when there is a need to make the process control in a distributed way. The Foundation Fieldbus protocol for industrial network, for its interoperability feature and its user interface organized in simple configuration blocks, has great notoriety among industrial automation network group. This present work puts together some benefits brought by industrial network technology to petrochemical industrial processes inherent complexity. For this, a dynamic reconfiguration system for intelligent strategies (artificial neural networks, for example) based on the protocol user application layer is proposed which might allow different applications use in a particular process, without operators intervention and with necessary guarantees for the proper plant functioning / A ind?stria petroqu?mica tem por objetivo obter, a partir do petr?leo bruto, produtos de alto valor comercial e de maior utilidade industrial para fins energ?ticos. Os processos dessa ind?stria s?o complexos, geralmente operam com grandes volumes de produ??o e em condi??es restritas de opera??o. O controle da opera??o em condi??es ?timas e est?veis ? importante para manter a qualidade dos produtos obtidos e a seguran?a da planta. Atualmente, as redes industriais t?m alcan?ado destaque quando h? a necessidade de se realizar o controle do processo de forma distribu?da. O protocolo para redes industriais Foundation Fieldbus, por sua caracter?stica de interoperabilidade e sua interface com usu?rio organizada em blocos de simples configura??o, tem grande notoriedade dentre o grupo de redes para automa??o industrial. O presente trabalho agrega os benef?cios trazidos pela tecnologia de redes industriais ? complexidade inerente dos processos ligados a industria petroqu?mica. Para tal, ? proposto um sistema para reconfigura??o din?mica de estrat?gias inteligentes (redes neurais artificiais, por exemplo) baseado na camada de aplica??o do usu?rio do protocolo, o qual poder? permitir o uso de diferentes aplica??es em um determinado processo, sem interven??es de operadores e com as garantias necess?rias para o bom funcionamento da planta

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:55:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 GaudioVLB_Capa_ate_pag17.pdf: 9585869 bytes, checksum: 2c08182891dcc8649365bc6bb452f431 (MD5) Previous issue date: 2004-12-03 / This work proposes the specification of a new function block according to Foundation Fieldbus standards. The new block implements an artificial neural network, which may be useful in process control applications. The specification includes the definition of a main algorithm, that implements a neural network, as well as the description of some accessory functions, which provide safety characteristics to the block operation. Besides, it also describes the block attributes emphasizing its parameters, which constitute the block interfaces. Some experimental results, obtained from an artificial neural network implementation using actual standard functional blocks on a laboratorial FF network, are also shown, in order to demonstrate the possibility and also the convenience of integrating a neural network to Fieldbus devices / Esta disserta??o apresenta a especifica??o de um novo Bloco Funcional de acordo com o padr?o Foundation Fieldbus, implementando uma Rede Neural Artificial ?til em diversas aplica??es de controle de processos. Essa especifica??o inclui a defini??o do algoritmo central do bloco, que implementa uma RN, e das fun??es acess?rias de forma a prover seguran?a de opera??o, al?m da descri??o dos atributos do bloco, com ?nfase nos par?metros, que formam as interfaces do objeto. Apresentam-se tamb?m os experimentos que foram realizados a partir de uma rede FF de laborat?rio, em que se empregaram apenas blocos padronizados j? existentes, a fim de se verificar a possibilidade e a conveni?ncia de integra??o de algoritmos de RN em dispositivos de campo FF

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:55:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 BrunoJC_DISSERT_1-60.pdf: 4138236 bytes, checksum: 7d92583d3159abe9ed3a9cb5f3d51992 (MD5) Previous issue date: 2011-01-31 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / Technological evolution of industrial automation systems has been guided by the dillema between flexibilization and confiability on the integration between devices and control supervisory systems. However, there are few supervisory systems whose attributions can also comprehend the teaching of the communication process that happens behind this technological integration, where those which are available are little flexible about accessibility and reach of patterns. On this context, we present the first module of a didactic supervisory system, accessible through Web, applied on the teaching of the main fieldbus protocols. The application owns a module that automatically discovers the network topology being used and allows students and professionals of automation to obtain a more practical knowledgment by exchanging messages with a PLC, allowing those who are involved to know with more details the communication process of an automation supervisory system. By the fact of being available through Web, the system will allow a remote access to the PLC, comprehending a larger number of users. This first module is focused on the Modbus protocol (TCP and RTU/ASCII) / A evolu??o tecnol?gica dos sistemas de automa??o industrial tem sido norteada pelo dilema entre flexibiliza??o e confiabilidade na integra??o entre equipamentos e sistemas supervis?rios de controle. No entanto, s?o poucos os sistemas supervis?rios cujas atribui??es tamb?m abrangem o ensino do processo de comunica??o que ocorre por tr?s dessa integra??o tecnol?gica, sendo os existentes pouco flex?veis no que se refere ao acesso e ? abrang?ncia de padr?es. Este trabalho apresenta um sistema supervis?rio did?tico, acess?vel via Web, que ? utilizado no ensino dos principais protocolos Fieldbus. O aplicativo proposto possui um m?dulo de descoberta autom?tica da topologia da rede usada e permite que alunos e/ou profissionais da ?rea de automa??o obtenham um conhecimento mais pr?tico desses protocolos ao auxiliar na constru??o e envio de quadros pr?prios da rede Fieldbus considerada, propiciando aos envolvidos um conhecimento mais detalhado do processo de comunica??o que ocorre entre um sistema supervis?rio de automa??o e os dispositivos escravos utilizados na rede. Pelo fato de ser uma aplica??o Web, al?m de contemplar o modo de ensino presencial, o sistema proposto permite o acesso remoto ao CLP, comportando um n?mero bem maior de usu?rios e tornando mais abrangente seu universo de aplica??o. Este primeiro m?dulo ? voltado para o protocolo Modbus (abrangendo suas varia??es TCP e Serial RTU/ASCII)