Este trabalho apresenta um estudo de tecnologias de comunicação sem fio e suas aplicações na automação predial. A principal motivação para a elaboração deste trabalho é o uso crescente dessas tecnologias em diversas áreas, principalmente em sistemas de automação industrial, comercial, residencial e predial. O uso de equipamentos como telefones celulares e notebooks, que possuem canais de comunicação sem fio (Bluetooth, 802.11b/g WiFi, etc.), também contribuiu para o aumento do interesse na pesquisa de soluções usando redes sem fio. Inicialmente são apresentadas e estudadas, de forma comparativa, as tecnologias existentes de comunicação sem fio. Em seguida, são apresentados os principais sistemas que podem ser automatizados dentro de um edifício inteligente e também exemplos de aplicações de uso das tecnologias sem fio. A demonstração do uso de dispositivos sem fio foi feita a partir de um protótipo. Esse protótipo foi elaborado com o objetivo de substituir sensores de temperatura de um sistema de ar condicionado. O consumo das baterias e a relação custo-benefício do sistema foram os principais itens avaliados. Este estudo pretende demonstrar que dispositivos sem fio podem ser mais uma opção na automação de edifícios e residências, podendo servir como solução, em vários casos, para problemas de infra-estrutura e de integração dos sistemas de automação. / This work presents a study of the wireless communication technologies and their applications to intelligent building automation systems. The main motivation for this work is the increasing use of wireless technologies in several areas, specifically industrial, commercial, residential and building automation. The use of equipments as cellular telephones and notebooks, provided by wireless communication channels (Bluetooth, 802.11b/g WiFi, etc.), has been contributing to the interest in the research of solutions related to this technology. Initially, the existent commercial technologies of some wireless communication systems are presented and studied, in a comparative way. The main systems that exist inside an automated intelligent building and examples of applications of the wireless technologies are presented. The use of wireless devices was depicted by means from a prototype, which was built up with the scope of substituting the sensor of temperature of an air conditioning system. The consumption of the batteries and the cost-benefit relationship of the system were the main items evaluated with the prototype. This study intends to demonstrate that wireless devices can be an interesting option for the automation of buildings and residences. In several cases, the use of these devices can be a solution for some of the infrastructure problems and for the integration of the automation systems.

Os Sistemas Supervisórios (SS) executam diversas funções vitais em um processo automatizado e também operam como interface homem-máquina. Os mesmos recebem informações de dispositivos como Controladores Lógicos Programáveis (CLP), inversores de freqüência, etc, e ao mesmo tempo enviam parâmetros de controle fornecidos pelos operadores do processo aos equipamentos de controle. Na operação de SS, a atuação correta e a experiência dos operadores humanos é portanto também vital no controle do processo automatizado. Em recente trabalho(Andrade-2001) de pesquisa na Escola Politécnica da USP foi desenvolvido um Sistema Especialista para operar em tempo real com Sistemas Supervisórios para auxiliar na tomada de decisão dos operadores do sistema. Ao longo do tempo de operação de uma planta automatizada ocorrem novas situações que passam a compor os novos cenários do sistema e também contribuem para o aumento do conhecimento e da experiência dos operadores humanos. Assim sendo, Sistemas Especialistas constantemente devem ser atualizados com novas regras para atender às novas demandas da planta automatizada. Este trabalho de pesquisa apresenta os resultados obtidos com o Sistema Especialista desenvolvido para operar em tempo real com Sistemas Supervisórios, como também o andamento das pesquisas no campo de aprendizado de máquina e mineração de dados com o objetivo de desenvolver e de habilitar Sistemas Especialistas que operam em tempo real com a capacidade de aprender conforme ocorrem eventos durante o funcionamento de uma planta industrial automatizada. / Supervision systems ( SS ) perform diverse vital functions in an automated process and also operate as a man machine interface. The SS receive informations from devices as programmable logical Controllers (PLC), frequency inverters , etc, and at the same time send parameters of control supplied by the process users to the control equipment. In the SS operation, the correct actions and the experience of the human users are therefore vital in the control of the automated process. In a recent research work(Andrade-2001) of the USP Polytechnic School an Expert System was developed to interact in real time with a SS aiming to help in the decision-making process of the system users. During the operation time of an automated plant new situations occur, which come to compose the new system settings and also contribute to the increasing of the human users\' knowledge and experience. Thus, Expert Systems should be constantly brought up to date with these new rules for attend the new demands of the automated plant. This research work shows the results obtained by the expert system, developed to operate in real time with the supervisory systems. It also shows the course of the researches in the fields of machine learning and data mining with the objective of developing and enabling Expert Systems that operate in real time with the capacity to learn events as they happen during the operation of an automated industrial plant.

É apresentado um sistema para redução do tempo de calibração e compensação de sensores piezoresistivos de pressão para aplicações de automação e controle com características de alto desempenho, com compensação de diversas fontes de erro, especialmente, compensação de não-linearidade e influência da temperatura na medição, baseado em uma concepção que privilegia a precisão e exatidão da medida, a qualidade e a confiabilidade. O sistema projetado permite a automação do processo de calibração e compensação térmica de transmissores de pressão por meio de um sistema de medição e programação múltiplo, que possibilita a aquisição dos sinais em um único computador para até 16 transmissores simultâneos, aperfeiçoando o tempo total do processo, permitindo efetuar essa operação para uma produção a nível industrial. O tempo total do processo de compensação e calibração de mais de um transmissor foi reduzido em aproximadamente 6 horas por cada transmissor adicional. No caso de 16 transmissores o sistema sem multiplexação demoraria 114 horas enquanto o sistema com multiplexação demora 24 horas para efetuar o processo completo, representando uma diminuição de 78,9% no tempo total do processo. Os transmissores calibrados e compensados usando o sistema de multiplexação apresentam TEB menor que 0,1% FS, mostrando que o sistema projetado permite que os transmissores de pressão produzidos cumpram com características de desempenho iguais às atingidas pelo sistema de compensação e calibração simples. / Is presented a system for time optimization of the calibration and compensation process of piezoresistive pressure sensors for automation and control applications with high performance characteristics, with compensation of several error sources, specially, compensation of temperature dependencies and nonlinearity, based in an approach that privileges accuracy and precision in the measurements, quality and reliability. The designed system enables the automation of the calibration process and temperature compensation of pressure transmitters through a measuring and multiple programming system that enables the acquisition of signals on a single computer for up to 16 simultaneous transmitters, improving the overall process time, allowing to perform this operation for a production of industrial level. The total process time of compensation and calibration of more than one transmitter has been reduced by about 6 hours for each additional transmitter. In the case of 16 transmitters, the system without multiplexing would take 114 hours while the system with multiplexing takes 24 hours to make the entire process, representing a decrease of 78.9% in the total process time. The transmitters calibrated and compensated using the multiplexing system have TEB less than 0.1% FS, showing that the designed system allows pressure transmitters produced comply with performance characteristics equal to those achieved by the original compensation and calibration system.

Os Sistemas Supervisórios (SS) executam diversas funções vitais em um processo automatizado e também operam como interface homem-máquina. Os mesmos recebem informações de dispositivos como Controladores Lógicos Programáveis (CLP), inversores de freqüência, etc, e ao mesmo tempo enviam parâmetros de controle fornecidos pelos operadores do processo aos equipamentos de controle. Na operação de SS, a atuação correta e a experiência dos operadores humanos é portanto também vital no controle do processo automatizado. Em recente trabalho(Andrade-2001) de pesquisa na Escola Politécnica da USP foi desenvolvido um Sistema Especialista para operar em tempo real com Sistemas Supervisórios para auxiliar na tomada de decisão dos operadores do sistema. Ao longo do tempo de operação de uma planta automatizada ocorrem novas situações que passam a compor os novos cenários do sistema e também contribuem para o aumento do conhecimento e da experiência dos operadores humanos. Assim sendo, Sistemas Especialistas constantemente devem ser atualizados com novas regras para atender às novas demandas da planta automatizada. Este trabalho de pesquisa apresenta os resultados obtidos com o Sistema Especialista desenvolvido para operar em tempo real com Sistemas Supervisórios, como também o andamento das pesquisas no campo de aprendizado de máquina e mineração de dados com o objetivo de desenvolver e de habilitar Sistemas Especialistas que operam em tempo real com a capacidade de aprender conforme ocorrem eventos durante o funcionamento de uma planta industrial automatizada. / Supervision systems ( SS ) perform diverse vital functions in an automated process and also operate as a man machine interface. The SS receive informations from devices as programmable logical Controllers (PLC), frequency inverters , etc, and at the same time send parameters of control supplied by the process users to the control equipment. In the SS operation, the correct actions and the experience of the human users are therefore vital in the control of the automated process. In a recent research work(Andrade-2001) of the USP Polytechnic School an Expert System was developed to interact in real time with a SS aiming to help in the decision-making process of the system users. During the operation time of an automated plant new situations occur, which come to compose the new system settings and also contribute to the increasing of the human users\' knowledge and experience. Thus, Expert Systems should be constantly brought up to date with these new rules for attend the new demands of the automated plant. This research work shows the results obtained by the expert system, developed to operate in real time with the supervisory systems. It also shows the course of the researches in the fields of machine learning and data mining with the objective of developing and enabling Expert Systems that operate in real time with the capacity to learn events as they happen during the operation of an automated industrial plant.

Το παράδειγμα του Service Oriented computing αναφέρεται σε ένα σύνολο από έννοιες, αρχές και μεθόδους οι οποίες αξιοποιούν την Service Oriented αρχιτεκτονική, σύμφωνα με την οποία οι εφαρμογές λογισμικού κατασκευάζονται από ανεξάρτητες συνιστώσες υπηρεσιών με πρότυπες διεπαφές. Η υπηρεσιοστρεφής (Service Oriented) αρχιτεκτονική είναι ένα σύνολο από κανόνες και μεθοδολογίες για το σχεδιασμό και την ανάπτυξη λογισμικού με τη μορφή διαλειτουργικών υπηρεσιών. Μία από τις σημαντικότερες τεχνολογίες για την αξιοποίηση αυτής της αρχιτεκτονικής είναι τα Web Services. Τα Web Services είναι μία τεχνολογία σχεδιασμένη για την υποστήριξη διαλειτουργικών αλληλεπίδρασης σταθμών πάνω από το διαδίκτυο. Τα συστήματα βιομηχανικών αυτοματισμών είναι συστήματα τα οποία χρησιμοποιούνται για την αύξηση της απόδοσης των βιομηχανικών καθώς και των διαδικασιών παραγωγής. Οι παραδοσιακές τεχνικές ανάπτυξης των συστημάτων αυτών δεν ικανοποιούν πλέον τις απαιτήσεις των σύνθετων βιομηχανικών συστημάτων και υπάρχει μια τάση για αξιοποίηση τεχνολογιών αιχμής από την περιοχή του Software Engineering. Στην κατεύθυνση αυτή η παρούσα εργασία μελετά τα πλεονεκτήματα αλλά και τα μειονεκτήματα που προσφέρει η αξιοποίηση του SOC παραδείγματος στην ανάπτυξη βιομηχανικών συστημάτων. Μελετήθηκε η DPWS τεχνολογία η οποία αποτελεί μια επέκταση της τεχνολογίας των Web Services με σκοπό την ικανοποίηση των αναγκών που παρουσιάζουν οι εφαρμογές βιομηχανικού αυτοματισμού. Ως μελέτη περίπτωσης χρησιμοποιήθηκε το εργαστηριακό σύστημα Festo MPS. Σχεδιάστηκε και υλοποιήθηκε ένας εξομοιωτής του συστήματος αυτού, ο οποίος στη συνέχεια επεκτάθηκε για να είναι συμβατός με την DPWS Τεχνολογία. Με βάση αυτόν σχεδιάστηκε και υλοποιήθηκε ένας ελεγκτής του συστήματος ο οποίος αξιοποιώντας τις υπηρεσίες που προσφέρει η DPWS τεχνολογία υλοποίει την διαδικασία ελέγχου του συστήματος Festo MPS. Στη συνέχεια με βάση τα αποτελέσματα των δοκιμών προχωρήσαμε σε μια συνολική αξιολόγηση της τεχνολογίας. / The Service-Oriented Computing (SOC) paradigm refers to the set of concepts, principles, and methods that represent computing in Service-Oriented Architecture (SOA), in which software applications are constructed based on independent component services with standard interfaces. In software engineering, a Service-Oriented Architecture (SOA) is a set of principles and methodologies for designing and developing software in the form of interoperable services. One of the most important technologies used utilize this architecture is Web Services technology. Web service technology, is designed to support interoperable machine-to-machine interaction over a network. Industrial automation systems are the systems used for the enhancement of industrial and manufacturing processes. Traditional techniques to develop these systems, no longer satisfy the requirements of the complex industrial systems and there is a tendency to utilize state of the art technologies of software engineering area. The current thesis discusses the advantages and disadvantages as a result of utilizing the Service-Oriented Computing (SOC) paradigm in the development of industrial Systems. The technology that was utilized was the Devices Profile for Web Services technology(DPWS). DPWS is the extension of the Web Services technology that was designed in order to satisfy the requirements of the industrial systems applications. As a case study we used Festo Modular Production System. We designed and implemented a simulator of this system. This simulator was then redesigned and implemented in order to be compatible with DPWS technology. Based on the redesigned Simulator we designed and implemented a system Controller which utilizes the DPWS technology and implements the control process of Festo MPS. Then we proceeded with the evaluation of the technology based on the results of the tests.

A tecnologia sem fio (wireless) vem tomando conta do mundo. A cada dia mais pessoas estão trocando seus equipamentos com fio por equipamentos com a tecnologia wireless. Isso vem crescendo, devido as suas vantagens, tais como: facilidade de instalação e manutenção, redução de tempo de instalação de dispositivos, inexistência de estrutura de cabeamento, economia no custo de projetos, economia em infraestrutura, flexibilidade de configuração de dispositivos, economia no custo de montagem, flexibilidade na alteração de arquiteturas existentes e outros. Por essas facilidades supracitadas a área de automação industrial está também aumentando o seu interesse nessa tecnologia wireless. Nessa área, a segurança, confiabilidade e robustez dos dados são de suma importância. Então, para minimizar os efeitos das interferências geradas nesse meio são usadas técnicas de espalhamento em frequência e topologia em malha ou árvore para transmissão dos dados enviados pelos sensores aos nós roteadores até chegar ao gateway. Sendo assim, o posicionamento dos nós roteadores na rede em malha garantirá a menor influência dessas interferências. Esse trabalho propõe uma ferramenta de posicionamento de nós roteadores intermediários, chamado POSIMNET (Positioning Immune Network Rede Imunológica de Posicionamento), que auxilia o projetista da rede de automação industrial a encontrar a melhor configuração da rede sem fio. O POSIMNET é baseado nas redes imunológicas artificiais, que propõe criar n caminhos quaisquer ou disjuntos para as informações enviadas pelos nós sensores chegarem ao gateway, através da supressão, clonagem e reconfiguração de nós roteadores intermediários. Além disso, o algoritmo também é capaz de atender os critérios de baixo grau de falha e baixo número de retransmissão pelos roteadores. Esses critérios podem ser habilitados individualmente ou combinados com pesos iguais ou diferentes para cada um, a critério do usuário. A ferramenta POSIMNET é formada por dois módulos: (i) Rede Imunológica agrega elementos de dois modelos de redes imunológicas (SSAIS e AiNet); (ii) Campos Potenciais - posiciona os nós roteadores pelos campos potenciais, onde os sensores críticos os atraem enquanto que os obstáculos e outros roteadores os repelem.

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 HeitorPG.pdf: 2527761 bytes, checksum: 19f772cea6bcb648ba6562ac9a4eeffd (MD5) Previous issue date: 2009-06-26 / The artificial lifting of oil is needed when the pressure of the reservoir is not high enough so that the fluid contained in it can reach the surface spontaneously. Thus the increase in energy supplies artificial or additional fluid integral to the well to come to the surface. The rod pump is the artificial lift method most used in the world and the dynamometer card (surface and down-hole) is the best tool for the analysis of a well equipped with such method. A computational method using Artificial Neural Networks MLP was and developed using pre-established patterns, based on its geometry, the downhole card are used for training the network and then the network provides the knowledge for classification of new cards, allows the fails diagnose in the system and operation conditions of the lifting system. These routines could be integrated to a supervisory system that collects the cards to be analyzed / A necessidade da eleva??o artificial de petr?leo se d? quando a press?o do reservat?rio n?o ? suficientemente elevada para que os fluidos nele contidos possam alcan?ar a superf?cie espontaneamente. Assim a eleva??o artificial fornece energia de forma suplementar ou integral aos fluidos do po?o para que cheguem ? superf?cie. O Bombeio mec?nico com hastes ? o m?todo de eleva??o artificial mais utilizado no mundo e a Carta Dinamom?trica (de superf?cie e de fundo) ? a melhor ferramenta de an?lise de um po?o equipado com esse tipo de m?todo de eleva??o.Um Sistema que utiliza Redes Neurais Artificiais MLP foi desenvolvido e usando padr?es pr?-estabelecidos, baseadas em sua geometria, as cartas de fundo dos po?os s?o utilizadas para o treinamento da rede e posteriormente essa rede disponibiliza o conhecimento adquirido para a classifica??o de novas cartas, permitindo o diagn?stico de poss?veis falhas no sistema de bombeio e das condi??es de funcionamento desse sistema de eleva??o. Essas rotinas podem ser integradas a um Sistema Supervis?rio que coleta as cartas a serem analisadas. Palavras-chave: Automa??o industrial, Eleva??o artificial, Bombeio mec?nico, Redes Neurais

A tecnologia sem fio (wireless) vem tomando conta do mundo. A cada dia mais pessoas estão trocando seus equipamentos com fio por equipamentos com a tecnologia wireless. Isso vem crescendo, devido as suas vantagens, tais como: facilidade de instalação e manutenção, redução de tempo de instalação de dispositivos, inexistência de estrutura de cabeamento, economia no custo de projetos, economia em infraestrutura, flexibilidade de configuração de dispositivos, economia no custo de montagem, flexibilidade na alteração de arquiteturas existentes e outros. Por essas facilidades supracitadas a área de automação industrial está também aumentando o seu interesse nessa tecnologia wireless. Nessa área, a segurança, confiabilidade e robustez dos dados são de suma importância. Então, para minimizar os efeitos das interferências geradas nesse meio são usadas técnicas de espalhamento em frequência e topologia em malha ou árvore para transmissão dos dados enviados pelos sensores aos nós roteadores até chegar ao gateway. Sendo assim, o posicionamento dos nós roteadores na rede em malha garantirá a menor influência dessas interferências. Esse trabalho propõe uma ferramenta de posicionamento de nós roteadores intermediários, chamado POSIMNET (Positioning Immune Network Rede Imunológica de Posicionamento), que auxilia o projetista da rede de automação industrial a encontrar a melhor configuração da rede sem fio. O POSIMNET é baseado nas redes imunológicas artificiais, que propõe criar n caminhos quaisquer ou disjuntos para as informações enviadas pelos nós sensores chegarem ao gateway, através da supressão, clonagem e reconfiguração de nós roteadores intermediários. Além disso, o algoritmo também é capaz de atender os critérios de baixo grau de falha e baixo número de retransmissão pelos roteadores. Esses critérios podem ser habilitados individualmente ou combinados com pesos iguais ou diferentes para cada um, a critério do usuário. A ferramenta POSIMNET é formada por dois módulos: (i) Rede Imunológica agrega elementos de dois modelos de redes imunológicas (SSAIS e AiNet); (ii) Campos Potenciais - posiciona os nós roteadores pelos campos potenciais, onde os sensores críticos os atraem enquanto que os obstáculos e outros roteadores os repelem.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:06:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4911.pdf: 4490259 bytes, checksum: 94cfbdb804ef2f55cb81e1163b1c6ad4 (MD5) Previous issue date: 2011-07-01 / Universidade Federal de Sao Carlos / Resources sharing is one of the main characteristics of Automated Manufacturing Systems (SMA), this characteristic can be a synonym of advantages but on the other hand it may lead to the problem of deadlock. Several papers have suggested methods and techniques to reduce or eliminate the occurrence of deadlocks in SMA systems. The deadlock resolution strategies suggested in the literature can be classified into the following types: deadlock detection and recovery, deadlock prevention and deadlock avoidance. This work proposes a resolution method for the control of automated manufacturing systems using colored Petri nets, the main goal of the proposed method is to provide a deadlock-free production controller. To model, simulate and implement the technique in a production controller a dedicated software is used to model the Petri Nets. Initially, a model using Colored Petri Nets is proposed, then changes in the model are introduced in order to eliminate the deadlocks, resulting in a Colored Petri net control model of the SMA. Finally the model is implemented in the scenario of a Flexible Manufacturing System for testing and validation of the method. / O Compartilhamento de recursos é uma das principais características dos Sistemas de Manufatura Automatizados (SMA), esta característica pode ser um sinônimo de vantagens, mas por outro lado pode levar ao problema de deadlock. Diversos trabalhos têm sugerido métodos e técnicas para reduzir ou eliminar a ocorrência de deadlocks em SMA. As estratégias de resolução de deadlock sugerido na literatura podem ser classificados nos seguintes tipos: detecção e recuperação de deadlocks, prevenção de deadlocks e de deadlock. Este trabalho propõe um método de resolução para o controle de sistemas de manufatura automatizados utilizando redes de Petri coloridas, o principal objetivo do método proposto é obter um controlador da produção livre de deadlocks. Para modelar, simular e implementar a técnica em um controlador de produção um software dedicado é usado para modelar a rede de Petri. Inicialmente, um modelo usando Redes de Petri Coloridas é proposto, então mudanças são introduzidas, a fim de eliminar os deadlocks, resultando em um modelo de rede de Petri de um SMA livre de deadlock. Finalmente o modelo é implementado no cenário de um Sistema de Manufatura Flexível para testes e validação do método.