Η διπλωματική εργασία συνίσταται στην ανάπτυξη ασύρματου δικτύου αισθητήρων και Προγραμματιζόμενων Λογικών Ελεγκτών (PLCs) στο χώρο του Εργαστηρίου Γενικής Ηλεκτροτεχνίας για την παρακολούθηση σε πραγματικό χρόνο ορισμένων φυσικών μεγεθών. Η διάταξη χωρίζεται σε δύο τμήματα. Το πρώτο αφορά το ασύρματο δίκτυο αισθητήρων (WSN) και περιλαμβάνει τους αισθητήρες, τους πομπούς αποστολής δεδομένων από τους αισθητήρες και το δέκτη λήψης δεδομένων από όλους τους πομπούς. Το δεύτερο αφορά το ασύρματο δίκτυο των PLCs και περιλαμβάνει τα PLCs, τους επικοινωνιακούς επεξεργαστές και τις μονάδες ασύρματης επικοινωνίας, για την επιτυχή ανταλλαγή δεδομένων μεταξύ τους. Επίσης, χρησιμοποιείται το λογισμικό WinCC – Flexible για τη δημιουργία εποπτικού σταθμού παρακολούθησης των τιμών των μεγεθών (σύστημα SCADA). Βασικός σκοπός της εργασίας είναι η ενοποίηση των δύο δικτύων ώστε να είναι δυνατή η μεταφορά δεδομένων μεταξύ των διάφορων συσκευών, σύμφωνα με τις απαιτήσεις μια πιθανής απλής βιομηχανικής διεργασίας. Οι αισθητήρες είναι διασκορπισμένοι στο χώρο του εργαστηρίου και παίρνουν μετρήσεις για ένα φυσικό μέγεθος ο καθένας. Τα μεγέθη προς μέτρηση είναι: εξωτερική θερμοκρασία, εσωτερική θερμοκρασία, υγρασία, πίεση δικτύου πεπιεσμένου αέρα, ύψος, ρεύμα και βάρος. Κάθε αισθητήρας είναι ηλεκτρικά συνδεδεμένος με ένα πομπό, ο οποίος αναλαμβάνει τη μετάδοση των μετρήσεών του σε ένα δέκτη. Ο πομπός μεταδίδει δεδομένα μέσω της μονάδας επικοινωνίας XBEE, η οποία εσωκλείεται μαζί με το ολοκληρωμένο κύκλωμα λειτουργίας της σε περίβλημα κατάλληλο για την προστασία της σε απαιτητικές βιομηχανικές συνθήκες. Κάθε ζευγάρι αισθητήρα και πομπού μετάδοσης συνιστά ένα περιφερειακό κόμβο του WSN. Όλα τα δεδομένα λαμβάνονται από τον κεντρικό κόμβο – δέκτη του WSN. Από τον κεντρικό κόμβο είναι δυνατή η απεικόνιση των μετρήσεων σε κατάλληλο περιβάλλον του λογισμικού TC-Central, που συνοδεύει τις συσκευές του WSN, καθώς και η ανατροφοδότηση τους στο ασύρματο δίκτυο των PLCs. Το λογισμικό TC-Central χρησιμοποιείται επιπλέον για τη ρύθμιση βασικών παραμέτρων του WSN, όπως είναι η διεύθυνση των πομπών στο δίκτυο και ο ρυθμός μετάδοσης δεδομένων. Για την ανατροφοδότηση των μετρήσεων στο δίκτυο των PLCs χρησιμοποιούνται οι 4 αναλογικές έξοδοι του κεντρικού κόμβου του WSN. Τα 3 PLCs της διάταξης διασυνδέονται τόσο ενσύρματα, μέσω δικτύου PROFIBUS-DP, όσο και ασύρματα μέσω τοπολογίας Σημείο-προς-Σημείο. Στην παρούσα εφαρμογή χρησιμοποιείται μόνο η ασύρματη σύνδεση μεταξύ των PLCs, όπου αυτά ακολουθούν μέθοδο πρόσβασης στο δίκτυο κυρίου – εξαρτημένου, με έναν κύριο και δύο εξαρτημένους σταθμούς. Κάθε PLC περιλαμβάνει επικοινωνιακό επεξεργαστή CP 342-5 για την ενσύρματη σύνδεση, καθώς και επικοινωνιακό επεξεργαστή CP 340 και μονάδα ασύρματης επικοινωνίας ARM-IOS RS232/485 για την ασύρματη σύνδεση. Ο επικοινωνιακός επεξεργαστής αποτελεί το συνδετικό κρίκο μεταξύ της μνήμης του PLC και της μονάδας επικοινωνίας. Σε περίπτωση μετάδοσης δεδομένων, αυτά μεταφέρονται από τη μνήμη στον επεξεργαστή και στη συνέχεια στη μονάδα επικοινωνίας, ενώ σε περίπτωση λήψης ακολουθείται η αντίστροφη πορεία. Από τις αναλογικές εξόδους του δέκτη, τα μεγέθη μεταφέρονται μέσω καλωδιακής σύνδεσης, στην κάρτα αναλογικών εισόδων ενός εκ των εξαρτημένων PLC. Από εκεί μεταδίδονται στον άλλο εξαρτημένο, μέσω του κύριου σταθμού, ο οποίος συνδέεται με το σύστημα SCADA. Στο χώρο του εργαστηρίου έχει αναρτηθεί οθόνη, για την απεικόνιση των τιμών των μεγεθών σε όσους βρίσκονται εντός. / The thesis consists in developing a wireless sensors and programmable logical controllers (PLCs) network in Systems and Measurements Laboratory in order to monitor on-line some physical values. The experimental set-up is divided in two parts. The first part is related to the wireless sensors network (WSN) and consists of the sensors, the transceivers and the receiver, which collects data among all sensor nodes. The second part is related to the PLCs' wireless network and consists of the PLCs, the communication processors and the wireless networking modules. In addition, software WinCC-Flexible is used in order to implement a monitoring station of measured values (SCADA system). The thesis' basic goal is to unify the networks, so that data transfer among used devices is achieved, according to the standards of a possible industrial application. Sensors are dispersed in the laboratory and measure a physical value per each. The measured values are: outdoor and indoor temperature, relative humidity, pneumatics' network pressure, height, current and weight. Each sensor is electrically connected to a transceiver, which transmits measured data to the receiver. The transceiver transmits data through the radio frequency module XBEE, which is enclosed into a special cover, suitable for protection in demanding industrial conditions. Each sensor-transceiver pair constitutes a WSN's sensor node. All data is received by the WSN's central node-receiver. On-line monitoring of all measured values is possible through the receiver, by use of TC-Central software, which is also used in order to set WSN's parameters, such as sensor nodes' addresses and data sample rate. Moreover, the receiver contains four analog outputs, which can be used to redirect four received signal in external devices. These analog outputs unify the two wireless networks, by retransmitting four selected measured values to the PLCs' network. The PLCs' network consists of 3 PLCs, networked both wired (PROFIBUS-DP) and wireless (Point-to-Point topology). In the current application only the wireless connection between the PLCs is used, following master / slave media access method, including 1 master station and 2 slave stations. Each PLC includes a communication processor CP 342-5 for wired connection, as well as a communication processor CP 340 and a RF module ARM-IOS RS232/485 for wireless connection. The communication processor connects the PLC's memory and RF module. A PLCs' network slave station is connected to the SCADA system. In the laboratory, a screen has been posted, so that measured values can be visible by everyone inside.

Orientador: Nunzio Marco Torrisi / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Ciências da Computação, 2014

<p>When traffic in large cities increases, it becomes more vulnerable to disturbances such as accidents, stalled vehicles or construction; therefore, traffic jams are more likely to occur. For better control of the traffic at a disturbance the Swedish National Road Administration (SNRA) has traffic equipment which can be controlled from a command centre. This traffic equipment consists of gates and signs with variable messages. This report will discuss the system used for traffic control in Stockholm. It will present proposals designed to improve it. </p><p>These proposals were prepared based on interviews with people from SNRA and their contractors as well as on comparisons with existing systems. </p><p>The focus of this report is the handling of system alarms and graphical user interface. By implementing the proposals in this report, the following will be achieved:</p><p>· More efficient alarmcontrol - the errors are discovered immediately or soon after they occur </p><p>· Clearer information regarding alarms - the traffic operator receives better information about the error </p><p>· Better control of the traffic equipment - the control will be easier and more flexible.</p>

With continuously increasing urbanization, consumer demands and expansion of water supply systems, determination of efficient pump schedules became a more difficult task. Pumping energy costs constitute a significant part of the operational cost of the water distribution networks. This study aims to provide an effective daily pump schedule by minimizing the energy costs for constant and also for multi tariff of electricity (3 Kademeli Elektrik Tarifesi) in water distribution network. A case study has been performed in an area covering N8.3 and N7 pressure zones which are parts of Ankara water distribution network. Both pressure zones consists of 3 multiple pumps in pump station and one tank having 5000 m3 storage volume each. By using genetic algorithm based software (WaterCAD Darwin Scheduler) least-cost pump scheduling and operation policy for each pump station has been determined while satisfying target hydraulic performance requirements such as minimum and maximum service pressures, final water level of storage tank and maximum velocity in pipeline. 32 different alternative scenarios have been created which include multi tariff energy prices, constant tariff energy price, insulated system condition, uninsulated system condition and different pump combinations. The existing base scenario and alternative scenarios which were prepared by using optimal pump schedules have been compared and the achievements of optimizing pump operation have been analyzed. At the end of the study, a satisfying result has been observed that by using determined optimal pump schedule, minimum % 14 of total energy cost can be saved in existing water supply system.

When traffic in large cities increases, it becomes more vulnerable to disturbances such as accidents, stalled vehicles or construction; therefore, traffic jams are more likely to occur. For better control of the traffic at a disturbance the Swedish National Road Administration (SNRA) has traffic equipment which can be controlled from a command centre. This traffic equipment consists of gates and signs with variable messages. This report will discuss the system used for traffic control in Stockholm. It will present proposals designed to improve it. These proposals were prepared based on interviews with people from SNRA and their contractors as well as on comparisons with existing systems. The focus of this report is the handling of system alarms and graphical user interface. By implementing the proposals in this report, the following will be achieved: · More efficient alarmcontrol - the errors are discovered immediately or soon after they occur · Clearer information regarding alarms - the traffic operator receives better information about the error · Better control of the traffic equipment - the control will be easier and more flexible.

This study aims to develop an integrated methodology for finding water leaks in a water distribution network. The integrated methodology is formed from SCADA System, Customer Information System (CIS), and Geographic Information System. The methodology is based on forming district-metered areas (DMA) and sub-DMAs in pressure zones by isolation of the network. Leaking spots in the network are localised by step testing within the DMA. With leak noise loggers leaking spots are localized with an increased accuracy and finally pinpointed by ground microphones. Minimum night flows are observed from the SCADA system before and after the repairs of the leaks to calculate physical water loss percentage in the DMA. Monthly non-revenue water percentage is calculated using the data obtained from SCADA and CIS. With a buffer analysis on the water distribution network data, the benefit of the leak noise loggers is maximized and the working time with the ground microphones are minimized. The methodology is applied in two different DMAs in Antalya water distribution network with different characteristics. In the first DMA, only the developed methodology is applied and a decrease of 19.2% is achieved in physical water losses. In the second DMA, pressure reduction is added to the methodology and a decrease of 4.9% is achieved.

Η παρακάτω διπλωματική εργασία περιλαμβάνει την περιγραφή των εργασιών που πραγματοποιήθηκαν κατά τον εκσυγχρονισμό του συστήματος αυτοματισμού των σιλό φαρίνας Δ και Ε. Αρχικά περιγράφεται περιληπτικά η διαδικασία παραγωγής του τσιμέντου και ο ρόλος των σιλό φαρίνας Δ και Ε στη γραμμή παραγωγής. Στη συνέχεια αναλύεται η μετάβαση από τον κλασσικό αυτοματισμό στη χρήση Προγραμματιζόμενου Λογικού Ελεγκτή (PLC) και αναφέρονται οι σημαντικότερες αλλαγές που συνέβησαν. Το επόμενο κομμάτι της εργασίας αναφέρεται στο διάγραμμα ροής του συγκροτήματος φαρίνας ΠΚ4 και ΠΚ5 όπου παρατίθεται σχετικό σχεδιάγραμμα με τη ροή του υλικού ενώ επιπροσθέτως περιγράφεται η λειτουργία όλων των μηχανών που περιλαμβάνονται σ’ αυτό. Έπειτα γίνεται μετάβαση στη λογική αυτοματισμού που αναπτύχθηκε από τους μηχανικούς αυτοματισμού του εργοστασίου όπου περιγράφονται όλες οι είσοδοι και οι έξοδοι του PLC, το πρόγραμμα που χρησιμοποιήθηκε και ο κώδικας προγράμματος που δημιουργήθηκε. Αμέσως μετά γίνεται ξεχωριστή αναφορά στο μιμητικό διάγραμμα (SCADA) με παράθεση των εικόνων που το αποτελούν και επεξήγηση όλων των ενδείξεων και επιλογών που περιλαμβάνει. Στη συνέχεια αναφέρονται τα δίκτυα που χρησιμοποιήθηκαν για τον έλεγχο της μονάδας των σιλό Δ και Ε, δηλαδή το βιομηχανικό δίκτυο Profibus και το δίκτυο Ethernet, όπου περιγράφεται ο τρόπος επικοινωνίας των χειριστών της μονάδας με τις μηχανές της διεργασίας. Το τελευταίο τμήμα της εργασίας περιλαμβάνει την βήμα προς βήμα περιγραφή των εργασιών ως την ολοκλήρωση του έργου, τη διαδικασία του τελικού ελέγχου του έργου καθώς και μια σύντομη αναφορά στη συμμετοχή του φοιτητή σε τμήμα των παραπάνω εργασιών. Η διπλωματική εργασία κλείνει με την παράθεση των πηγών καθώς και ορισμένων συμπληρωματικών παραρτημάτων. / The following thesis includes a description of the work carried out during the modernization of the automation system of raw meal silo D and E. Firstly it is described briefly the production process of cement and the role of raw meal silo D and E on the production line. Afterwards the transition from classical automation to the use of a Programmable Logic Controller (PLC) and some of the most significant changes occurred are analyzed. In the next chapter it is reported the complex flow of raw meal PK4 and PK5 citing a diagram with the flow of material and furthermore the operation of all machinery therein is described. Following there is a shift in the automation logic developed by automation engineers of the factory describing all inputs and outputs of the PLC, the program used and the program code created. A separate reference to mimetic diagram (SCADA) follows including the images that constitute it and an explanation of all the indications and options included. The next chapter includes the networks used for the control unit of the silo D and E, which are the Profibus industrial network and the network Ethernet, where it is described the way in which the operator of the plant contacts with the machinery of the process. The last part of the thesis includes step-by-step the description of the works as the project is completed, the process of final verification of the project and a brief reference to the student’s involvement. The thesis concludes with a statement of sources and some additional annexes.

Η διπλωματική εργασία συνίσταται στην κατασκευή και λειτουργία μιας πειραματικής διάταξης, η οποία περιλαμβάνει δύο ρομποτικές αρθρώσεις δύο βαθμών ελευθερίας η καθεμία, οκτώ πνευματικά έμβολα τύπου μυών και ισάριθμες αναλογικές βαλβίδες πεπιεσμένου αέρα, μία οθόνη χειρισμού SCADA και έναν Προγραμματιζόμενο Λογικό Ελεγκτή (PLC) για τον έλεγχο της διάταξης. Πιο συγκεκριμένα, η πειραματική διάταξη που κατασκευάστηκε είναι ένας ρομποτικός βραχίονας. Ο βραχίονας αποτελείται συνολικά από τις δύο αρθρώσεις και δύο μεταλλικούς σωλήνες, ο ένας από τους οποίους στερεώθηκε σε πάγκο εργασίας, ενώ ο δεύτερος παρεμβάλλεται μεταξύ των αρθρώσεων. Κάθε άρθρωση έχει εσωτερικά δύο ζεύγη νηματόσχοινων, όπου καθένα προκαλεί από μία κίνηση, περιστροφική με άξονα τον σωλήνα ή περιστροφική περιορισμένη στο επίπεδο που είναι κάθετο στον σωλήνα. Η έλξη του ενός ή του άλλου σκοινιού από κάθε ζεύγος ορίζει τη φορά περιστροφής. Τα νηματόσχοινα, που εκτείνονται εσωτερικά των σωλήνων, εξέρχονται στο κάτω μέρος, όπου εφαρμόζουν σε πνευματικούς μύες, υπεύθυνους για την έλξη. Το άλλο άκρο των μυών είναι στερεωμένο στο δάπεδο, ενώ τροφοδοτούνται με πεπιεσμένο αέρα από κατάλληλες βαλβίδες ρύθμισης πίεσης. Η πίεση του αέρα που παρέχεται στους μύες κάθε στιγμή ελέγχεται μέσω του PLC. Στα πλαίσια των πειραμάτων, αναπτύχθηκαν δύο τρόποι κίνησης του βραχίονα. Στην πρώτη περίπτωση, ο χειριστής έχει τη δυνατότητα να ελέγχει καθεμιά από τις τέσσερις δυνατές κινήσεις ξεχωριστά, μέσω κατάλληλα διαμορφωμένης οθόνης χειρισμού SCADA. Στη δεύτερη περίπτωση, έχει προγραμματιστεί μια προκαθορισμένη κίνηση επίδειξης, που ξεκινά και τερματίζει με εντολή του χρήστη, αλλά δεν μπορεί να επέμβει κατά τη διάρκεια εκτέλεσής της. / -

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:08:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LennedyCS_DISSERT.pdf: 3653783 bytes, checksum: 8a237d13a56a26f3a6ff1bf8c63bdede (MD5) Previous issue date: 2010-03-22 / The several existing methods for oil artificial lifting and the variety of automation equipment for these methods many times lead the supervisory systems to be dedicated to a unique method and/or to a unique manufacturer. To avoid this problem, it has been developed the supervisory system named SISAL, conceived to supervise wells with different lifting methods and different automation equipments. The SISAL system is working in several Brazilian states but, nowadays, it is only supervising rod pump-based wells. The objective of this work is the development of a supervision module to the plunger lift artificial lift method. The module will have the same characteristics of working with automation hardware of many manufacturers. The module will be integrated to the SISAL system, incorporating the capacity to supervise the plunger lift artificial lift method. / Os v?rios m?todos de eleva??o artificial de petr?leo e os diferentes equipamentos de automa??o existentes muitas vezes levam a que os sistemas supervis?rios sejam dedicados a um ?nico m?todo e/ou a um ?nico fabricante de equipamentos. Para contornar este problema, foi desenvolvido o sistema SISAL, capaz de supervisionar po?os com diferentes m?todos de eleva??o e equipamentos de automa??o. Atualmente, o SISAL est? em opera??o em diversos po?os em v?rios estados do Brasil, supervisionando po?os de bombeio mec?nico. O objetivo deste trabalho ? desenvolver um m?dulo de supervis?o para o m?todo de eleva??o artificial plunger lift, com as mesmas caracter?sticas de poder trabalhar com hardwares de automa??o de diferentes fabricantes. O m?dulo desenvolvido ser? integrado ao SISAL, de forma a incorporar ao sistema a capacidade de supervisionar este novo m?todo de eleva??o.

This work deals security of SCADA industry systems which are used in energetic networks. It describes architecture of those systems and also analyze in details two communication protocols -- DNP3 and IEC 60870-5-104.  Next part is devoted to the analysis of anomaly and security threats which can be happen in SCADA systems. The main goal of this work is design and implementation of system which will be able to detect some of threats or anomalies. Also is necessary to propose simulation environment for testing.