Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη κατασκευή μιας διάταξης αυτομάτου ελέγχου. Η διάταξη αυτή ελέγχει τη λειτουργία ηλεκτρικών κινητήρων με τη βοήθεια ηλεκτρονόμων και ενός προγραμματιζόμενου λογικού ελεγκτή. Η εργασία αυτή εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών. Η εργασία περιλαμβάνει την κατασκευή δύο συστημάτων αυτομάτου ελέγχου. Το ένα βασιστηκε στις μεθοδους του κλασσικού αυτοματισμού και το άλλο σε πιο σύγχρονες μεθοδους αυτομάτου ελέγχου όπως είναι η χρήση προγραμματιζόμενου λογικού ελεγκτή Σκοπός είναι η δημιουργία μιας κατασκευής που θα χρησιμοποιηθεί για εργαστηριακούς σκοπούς και θα περιλαμβάνει όλα τα στοιχειά που συνθέτουν ένα σύγχρονο κύκλωμα αυτοματισμού. Μεσα από τη λειτουργία αυτής της διαταξης γινονται σαφή τα πλεονεκτήματα αλλά και οι διαφορές των δυο μεθόδων, δηλαδή του κλασσίκου αυτοματισμού και του προγραμματιζόμενου λογικού ελεγκτη. Η διάταξη που θα περιγράφει αποτελεί εξέλιξη της ήδη υπάρχουσας διάταξης αυτομάτου ελέγχου που βρίσκεται στο Εργαστήριο Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας. Ο προορισμός της κατασκευής για εκπαιδευτική χρήση έπαιξε σημαντικό ρολό στις επιλογές που έγιναν καθώς στόχος είναι η παρουσίαση βασικών στοιχείων και εννοιών του βιομηχανικού αυτοματισμού στον φοιτητή. Αρχικά παρουσιάζεται η ήδη υπάρχουσα διάταξη αυτομάτου ελέγχου που βρίσκεται στο Εργαστήριο Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών και γίνεται μια καταγραφή των ιδεών που οδήγησαν τη μελέτη και τον σχεδιασμό της κατασκευής που υλοποιήθηκε στα πλαίσια της παρουσας διπλωματικής εργασίας. Στη συνέχεια καταγράφονται τα στοιχεία ελέγχου που θα χρησιμοποιηθούν και αναλύεται ο τρόπος λειτουργίας των. Κατόπιν παρουσιάζονται οι διατάξεις προς έλεγχο και το μηχανικό κομμάτι της κατασκευής. Το επόμενο βήμα και αφού παρατεθεί το αναγκαίο θεωρητικό υπόβαθρο, είναι η εξαγωγή του σχεδίου του κυκλώματος αυτοματισμού και η καταγραφή του επιθυμητού τρόπου λειτουργίας των διατάξεων. Αυτό μας οδήγησε και στο τελικό στάδιο που ήταν η κατασκευή η οποία βασίστηκε στα όσα έχουν περιγραφεί Τέλος γίνεται παράθεση όλων των ηλεκτρολογικών σχεδίων, πινάκων καλωδιώσεων και το πρόγραμμα σύμφωνα με το οποίο λειτουργεί το λογισμικό του προγραμματιζόμενου λογικού ελεγκτή / The present diplomatic work is about the manufacture of provision of automatic control. This provision checks the operation of electric engines with the help of relays and programmed logical controller. This work was worked out in the Laboratory of electromechanic Transformation of Energy in the Department of Electronic and electrical Engineering of Polytechnic Faculty of University of Patras. The work includes the manufacture of two systems of automatic control. One it was based on the methods of classic automation and the other in more modern methods of automatic control such as the use of programmed logical controller

Resumo: A aplicabilidade da rede de comunicação junto com o avanço tecnológico é constantemente explorada pelos projetistas de automação e controle, pois, estas vertentes podem melhorar o desempenho de um processo industrial. O padrão IEEE 1451, surge em meio a estes desafios, com intuito de homologar conceitos e tecnologias para implementar uma rede de transdutores inteligentes. Neste trabalho desenvolveu-se uma plataforma de hardware/software para ser utilizada na automação industrial, tanto cabeamento como sem fio, de acordo com os padrões IEEE 1451.2 e IEEE 1451.5. Essa plataforma, denominada neste trabalho por plataforma IEEE 1451, é composta por um hardware, o Módulo de Interface para Transdutores (TIM - Transducer Interface Module), e por um software Processador de Aplicação para Rede de Comunicação (NCAP - Network Capable Application Processor). A lógica de controle e as especificações dos transdutores (TEDS - Transducer Electronics Data Sheet) foram inseridas no TIM por meio da programação (linguagem C/C++) do processador NIOS II e o hardware sintetizado em FPGA da família Cyclone II, especificamente na placa de desenvolvimento DE2 da Altera Corporation. A programação do processador NIOS II baseou-se em um template definido neste trabalho como IEEE 1451 que possui funções e bibliotecas específicas para atender às funcionalidades das aplicações e das normas IEEE 1451. O NCAP possui características de um software supervisório e foi desenvolvido com tecnologia Java no ambiente NetBeans IDE (Integrated Development Environment) versão 6.5. Entre as principais funções deste NCAP está a capacidade de enviar e receber os dados através da porta RS232, geração de relatório incluindo a TEDS, interface gráfica dinâmica e identificação de usuários. A plataforma IEEE 1451 foi testada... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Designers usually exploit the fast evolution of technology along with the application of communication networks to improve the performance on industrial processes. The IEEE 1451 standard comes to aid in the development of networks of intelligent transducers, by defining concepts and technologies used in their implementations. This works intends to provide an application consisting of a hardware/software platform to be used in industrial automation, either wireless or not, according to the 1451.2 and 1451.5 IEEE standards. This IEEE 1451 platform is composed by a hardware part, the Transducer Interface Module (TIM), and a software part, the Network Capable Application Processor (NCAP). The control logic and the transducer specifications (TEDS - Transducer Electronics Data Sheet) were inserted in the TIM by programming in C/C++ a NIOS II processor, synthesized in a FPGA of the Cyclone II family, using the DE2 development board from Altera Corporation. The NIOS II programming was based on an IEEE 1451 template, with functions and libraries to implement the functionalities of the IEEE 1451 applications and guidelines. The NCAP software resembles a supervisory system and was developed in Java in the NetBeans integrated development environment, version 6.5. Amongst its main functions are the capabilities of report generation including TEDS, a dynamic graphical interface, user identification and the ability to send and receive data through a RS232 port. This IEEE 1451 platform was tested in the automation of different applications, demonstrating its flexibility and rapid prototyping suited for the development of control systems. Other advantages are the use of an object oriented language in the development of the NCAP software, which facilitates the code reuse, and the use of reconfigurable hardware for the TIM implementation. The results from this work showed that the technology applied... (Complete abstract click electronic access below) / Orientador: Alexandre César Rodrigues da Silva / Coorientador: Aparecido Augusto de Carvalho / Banca: Dionizio Paschoareli Junior / Banca: Luis Carlos Origa de Oliveira / Banca: Eduardo do Valle Simões / Banca: Mauro Conti Pereira / Doutor

Diploma thesis focuses on the topic of cleaning boilers in heating and power generation industry and automation of boiler cleaning process. There are summarized facts about cleaning devices, from which these systems consist of and as well as about support and control devices. Based on this facts, is developed control system and visualization interfaces with an emphasis on functionality into the system.

O presente trabalho trata do projeto, construção e análise de desempenho de um robô pneumático com três graus de liberdade. Foi fundamentado no trabalho de Frasson (2007) com alterações na escolha de componentes que permitissem a redução de custos. Tem como objetivo verificar se um robô comandado por válvulas solenóide rápidas, e controlado pela técnica baseada em modos deslizantes (Slide Mode Control), tem desempenho adequado para permitir sua aplicação em processos industriais. Os testes efetuados para constatar seu desempenho foram os de deslocamento em degrau (step) e o seguimento de trajetória. A configuração do robô é cartesiana por permitir que os eixos do robô trabalhem desacoplados, facilitando o estudo dos movimentos. Os resultados dos testes de deslocamento em degrau e os de seguimento de trajetória indicam que o robô mostrou-se eficiente no posicionamento final em relação os valores definidos pela camada limite. Observou-se também que a combinação entre o tempo de resposta da válvula solenóide e a vazão de ar que atravessa à válvula (constante no caso de válvulas solenóide) estabelece a dinâmica dos cilindros e, dependendo da velocidade determinada para o deslocamento do êmbolo resulta impossível manter a movimentação dentro da camada limite escolhida. Desta forma o robô cartesiano com acionamento por eletroválvulas pneumáticas e controlado através da técnica baseada em modos deslizantes, mostrou-se eficiente para tarefas em que é necessário um de posicionamento final dentro da camada limite, como podem ser as de montagem e armazenamento, por exemplo. Já nas aplicações em que o seguimento de trajetória se torna necessário, deve ser feito um estudo considerando o tempo de acionamento das válvulas, a vazão de ar e as velocidades que o robô deve desempenhar para determinar se a largura da camada limite necessária é aceitável para a aplicação pretendida. / The present work tries the design, construction and analysis of performance of one three degrees of freedom pneumatic robot. This work was substantiated in the work of Frasson (2007) with some alterations in the components choice to reduce costs. This work objective is to verify the robot, being commanded by quick solenoid valves, and controlled by a technique based on Slide Mode Control, permits their application in industrial trials. The tests performed for establish his performance were the displacement in step function and the following of path. This robot has a Cartesian configuration because the axis is free to move alone and the study of axes movement is easy. The tests results indicate that a pneumatic robot had precise perform in the tests of displacement in step, positioning itself inside the streak of default tolerance in each one of the axes. Also the solenoid valve response time and the solenoid valve air flux make a cylinder dynamics and depends on speed choice to piston movement may be impossible to maintain the motion inside of the sliding surface. Then a Cartesian pneumatic robot commanded by fast solenoid valves a having an Slide Mode Control show efficient to deal with assignments which need a final location inside the limit area, as assemblies or storage assignments. In cases where following of path is important, is need an specific study on valves switching time, air flow and speed needed in robot operation to determine if the limit region defined is accepted for the assignments choiced.

No âmbito industrial, o custo empregado na manutenção de equipamentos ainda representa uma grande parcela dos investimentos. Dessa forma, o desenvolvimento de técnicas de manutenção, e o seu correto planejamento, cada vez mais estão assumindo papeis de grande importância nesse setor, visto que impactam diretamente no fator econômico das empresas. Neste sentido, o trabalho em questão apresenta a proposta de uma arquitetura orientada a serviços para um sistema de manutenção inteligente, a fim de possibilitar a integração de forma facilitada entre equipamentos e as ferramentas de análise de degradação. A arquitetura é composta por diferentes entidades, cada uma responsável por determinada tarefa para o funcionamento do sistema. No trabalho, as entidades são implementadas e experimentos são realizados a fim de validar a solução proposta. / In the industrial field, the costs associated with equipment’s maintenace still represents a large portion of the financial resources available to a company. Therefore, new researches in maintenance systems, and the correct task planning, are growing, since they impact directly on the economic side of the companies. Thus, current work presents a service-oriented architecture for maintenance systems integration. The proposed architecture intends to facilitate the integration of equipments and degradation analysis tools. The architecture is comprised of several entities, where each one is responsible for executing a given task in order to keep the system running properly. In this work, all the entities are implemented and experiments are performed in order to validate the proposed system.

O presente trabalho trata do projeto, construção e análise de desempenho de um robô pneumático com três graus de liberdade. Foi fundamentado no trabalho de Frasson (2007) com alterações na escolha de componentes que permitissem a redução de custos. Tem como objetivo verificar se um robô comandado por válvulas solenóide rápidas, e controlado pela técnica baseada em modos deslizantes (Slide Mode Control), tem desempenho adequado para permitir sua aplicação em processos industriais. Os testes efetuados para constatar seu desempenho foram os de deslocamento em degrau (step) e o seguimento de trajetória. A configuração do robô é cartesiana por permitir que os eixos do robô trabalhem desacoplados, facilitando o estudo dos movimentos. Os resultados dos testes de deslocamento em degrau e os de seguimento de trajetória indicam que o robô mostrou-se eficiente no posicionamento final em relação os valores definidos pela camada limite. Observou-se também que a combinação entre o tempo de resposta da válvula solenóide e a vazão de ar que atravessa à válvula (constante no caso de válvulas solenóide) estabelece a dinâmica dos cilindros e, dependendo da velocidade determinada para o deslocamento do êmbolo resulta impossível manter a movimentação dentro da camada limite escolhida. Desta forma o robô cartesiano com acionamento por eletroválvulas pneumáticas e controlado através da técnica baseada em modos deslizantes, mostrou-se eficiente para tarefas em que é necessário um de posicionamento final dentro da camada limite, como podem ser as de montagem e armazenamento, por exemplo. Já nas aplicações em que o seguimento de trajetória se torna necessário, deve ser feito um estudo considerando o tempo de acionamento das válvulas, a vazão de ar e as velocidades que o robô deve desempenhar para determinar se a largura da camada limite necessária é aceitável para a aplicação pretendida. / The present work tries the design, construction and analysis of performance of one three degrees of freedom pneumatic robot. This work was substantiated in the work of Frasson (2007) with some alterations in the components choice to reduce costs. This work objective is to verify the robot, being commanded by quick solenoid valves, and controlled by a technique based on Slide Mode Control, permits their application in industrial trials. The tests performed for establish his performance were the displacement in step function and the following of path. This robot has a Cartesian configuration because the axis is free to move alone and the study of axes movement is easy. The tests results indicate that a pneumatic robot had precise perform in the tests of displacement in step, positioning itself inside the streak of default tolerance in each one of the axes. Also the solenoid valve response time and the solenoid valve air flux make a cylinder dynamics and depends on speed choice to piston movement may be impossible to maintain the motion inside of the sliding surface. Then a Cartesian pneumatic robot commanded by fast solenoid valves a having an Slide Mode Control show efficient to deal with assignments which need a final location inside the limit area, as assemblies or storage assignments. In cases where following of path is important, is need an specific study on valves switching time, air flow and speed needed in robot operation to determine if the limit region defined is accepted for the assignments choiced.

No âmbito industrial, o custo empregado na manutenção de equipamentos ainda representa uma grande parcela dos investimentos. Dessa forma, o desenvolvimento de técnicas de manutenção, e o seu correto planejamento, cada vez mais estão assumindo papeis de grande importância nesse setor, visto que impactam diretamente no fator econômico das empresas. Neste sentido, o trabalho em questão apresenta a proposta de uma arquitetura orientada a serviços para um sistema de manutenção inteligente, a fim de possibilitar a integração de forma facilitada entre equipamentos e as ferramentas de análise de degradação. A arquitetura é composta por diferentes entidades, cada uma responsável por determinada tarefa para o funcionamento do sistema. No trabalho, as entidades são implementadas e experimentos são realizados a fim de validar a solução proposta. / In the industrial field, the costs associated with equipment’s maintenace still represents a large portion of the financial resources available to a company. Therefore, new researches in maintenance systems, and the correct task planning, are growing, since they impact directly on the economic side of the companies. Thus, current work presents a service-oriented architecture for maintenance systems integration. The proposed architecture intends to facilitate the integration of equipments and degradation analysis tools. The architecture is comprised of several entities, where each one is responsible for executing a given task in order to keep the system running properly. In this work, all the entities are implemented and experiments are performed in order to validate the proposed system.

Atualmente, a maior parte das indústria de manufatura utiliza seus operadores de máquinas para fazer a verificação dimensional das peças usinada. Esses operadores geralmente escolhem algumas amostras aleatoriamente, num determinado período de tempo, para fazer a inspeção manual, ou utilizam dispositivos de medição automáticos no lote todo. Esses procedimentos podem implicar em perda de tempo, ou grandes investimentos, o que eleva os custos do produto final. Este trabalho propõe uma nova metodologia para a medição de peças em processo de retificação, utilizando uma máquina retificadora com funções inteligentes. As tecnologias de um encoder incremental óptico rotacional e de um chip contador são utilizadas para fazer o monitoramento da posição do cabeçote porta rebolo. Utilizando um sistema de cooordenadas baseado no Comando Numérico (CN) da máquina, associado a inspeção por Emissão Acústica (EA) pode-se monitorar a posição do rebolo do ponto de início ciclo de retificação até o início do contato com a peça. Os erros associados a deformação térmica da máquina e o desgaste do rebolo são levados em consideração e compensados. Desta maneira, é possível medir a dimensão e a excentricidade das peças geradas pela operação imediatamente anterior, com uma precisão suficiente. Este sistema pode ajudar na redução do nível de refugo e do tempo total de e produção, criando um diferencial para o aumento da confiabilidade do processo e da automação. / Most of the industries today use their machine operators to make the Workpiece dimensional verification. For this task they generally chose samples, doing manual inspection, or use automatic measuring devices in a whole lot. These procedures can implies in loss of time, a high investment, what may raise the costs of the final product. This work proposes a new methodology for in-process workpiece gagging, using a grinding machine associated with intelligent functions. The technology of an incremental rotational optical encoder and an external counter chip are used to perform the wheel head position monitoring. Using a NC (Numerical Control) coordinate system associated with AE (Acoustic Emission) inspection it was possible to get the position of the grinding wheel from the start of the grinding cycle until the first contact with the workpiece. The errors associated with the grinding machine deformation and wheel wear are considered and compensated. Thus, it is possible to measure the dimension and the run out of the workpiece, generated by a previous operation, with enough precision. This system may help to reduce the scrap leveI and the overall production time, creating a differential for process reliability and automation.

O presente trabalho trata do projeto, construção e análise de desempenho de um robô pneumático com três graus de liberdade. Foi fundamentado no trabalho de Frasson (2007) com alterações na escolha de componentes que permitissem a redução de custos. Tem como objetivo verificar se um robô comandado por válvulas solenóide rápidas, e controlado pela técnica baseada em modos deslizantes (Slide Mode Control), tem desempenho adequado para permitir sua aplicação em processos industriais. Os testes efetuados para constatar seu desempenho foram os de deslocamento em degrau (step) e o seguimento de trajetória. A configuração do robô é cartesiana por permitir que os eixos do robô trabalhem desacoplados, facilitando o estudo dos movimentos. Os resultados dos testes de deslocamento em degrau e os de seguimento de trajetória indicam que o robô mostrou-se eficiente no posicionamento final em relação os valores definidos pela camada limite. Observou-se também que a combinação entre o tempo de resposta da válvula solenóide e a vazão de ar que atravessa à válvula (constante no caso de válvulas solenóide) estabelece a dinâmica dos cilindros e, dependendo da velocidade determinada para o deslocamento do êmbolo resulta impossível manter a movimentação dentro da camada limite escolhida. Desta forma o robô cartesiano com acionamento por eletroválvulas pneumáticas e controlado através da técnica baseada em modos deslizantes, mostrou-se eficiente para tarefas em que é necessário um de posicionamento final dentro da camada limite, como podem ser as de montagem e armazenamento, por exemplo. Já nas aplicações em que o seguimento de trajetória se torna necessário, deve ser feito um estudo considerando o tempo de acionamento das válvulas, a vazão de ar e as velocidades que o robô deve desempenhar para determinar se a largura da camada limite necessária é aceitável para a aplicação pretendida. / The present work tries the design, construction and analysis of performance of one three degrees of freedom pneumatic robot. This work was substantiated in the work of Frasson (2007) with some alterations in the components choice to reduce costs. This work objective is to verify the robot, being commanded by quick solenoid valves, and controlled by a technique based on Slide Mode Control, permits their application in industrial trials. The tests performed for establish his performance were the displacement in step function and the following of path. This robot has a Cartesian configuration because the axis is free to move alone and the study of axes movement is easy. The tests results indicate that a pneumatic robot had precise perform in the tests of displacement in step, positioning itself inside the streak of default tolerance in each one of the axes. Also the solenoid valve response time and the solenoid valve air flux make a cylinder dynamics and depends on speed choice to piston movement may be impossible to maintain the motion inside of the sliding surface. Then a Cartesian pneumatic robot commanded by fast solenoid valves a having an Slide Mode Control show efficient to deal with assignments which need a final location inside the limit area, as assemblies or storage assignments. In cases where following of path is important, is need an specific study on valves switching time, air flow and speed needed in robot operation to determine if the limit region defined is accepted for the assignments choiced.

No âmbito industrial, o custo empregado na manutenção de equipamentos ainda representa uma grande parcela dos investimentos. Dessa forma, o desenvolvimento de técnicas de manutenção, e o seu correto planejamento, cada vez mais estão assumindo papeis de grande importância nesse setor, visto que impactam diretamente no fator econômico das empresas. Neste sentido, o trabalho em questão apresenta a proposta de uma arquitetura orientada a serviços para um sistema de manutenção inteligente, a fim de possibilitar a integração de forma facilitada entre equipamentos e as ferramentas de análise de degradação. A arquitetura é composta por diferentes entidades, cada uma responsável por determinada tarefa para o funcionamento do sistema. No trabalho, as entidades são implementadas e experimentos são realizados a fim de validar a solução proposta. / In the industrial field, the costs associated with equipment’s maintenace still represents a large portion of the financial resources available to a company. Therefore, new researches in maintenance systems, and the correct task planning, are growing, since they impact directly on the economic side of the companies. Thus, current work presents a service-oriented architecture for maintenance systems integration. The proposed architecture intends to facilitate the integration of equipments and degradation analysis tools. The architecture is comprised of several entities, where each one is responsible for executing a given task in order to keep the system running properly. In this work, all the entities are implemented and experiments are performed in order to validate the proposed system.