In this thesis study, a prototype is designed in order to improve the weighing accuracy of the weighing and packaging machine that used in sugar factories. The unavoidable factory conditions cause weighing and packaging machine to do weighing errors. In order to correct these errors, the prototype produced in this study was designed as a quality control unit which will take the excess sugar and fill the deficient sugar in the sacks. Because of being small and having an easy installation, the application of the prototype was done considering 1-kilogram bags rather than available 50-kilogram ones. So as to correct the faulty weighing, sugar extraction and filling processes are provided from a bunker which is designed on the basis of data obtained by statistical analysis. For suction, vacuum is used and filling is realized by a ball valve. Upwards and downwards movement of the bunker is carried out with a pneumatic cylinder. Weighing information is received via a load cell and an indicator. Control of all these devices is provided by PLC hardware and SCADA interface.

This dissertation has focused on automated power system fault analysis. New contributions to fault section estimation, protection system performance evaluation and power system/protection system interactive simulation have been achieved. Intelligent techniques including expert systems, fuzzy logic and Petri-nets, as well as data from remote terminal units (RTUs) of supervisory control and data acquisition (SCADA) systems, and digital protective relays have been explored and utilized to fufill the objectives. The task of fault section estimation is difficult when multiple faults, failures of protection devices, and false data are involved. A Fuzzy Reasoning Petri-nets approach has been proposed to tackle the complexities. In this approach, the fuzzy reasoning starting from protection system status data and ending with estimation of faulted power system section is formulated by Petri-nets. The reasoning process is implemented by matrix operations. Data from RTUs of SCADA systems and digital protective relays are used as inputs. Experiential tests have shown that the proposed approach is able to perform accurate fault section estimation under complex scenarios. The evaluation of protection system performance involves issues of data acquisition, prediction of expected operations, identification of unexpected operations and diagnosis of the reasons for unexpected operations. An automated protection system performance evaluation application has been developed to accomplish all the tasks. The application automatically retrieves relay files, processes relay file data, and performs rule-based analysis. Forward chaining reasoning is used for prediction of expected protection operation while backward chaining reasoning is used for diagnosis of unexpected protection operations. Lab tests have shown that the developed application has successfully performed relay performance analysis. The challenge of power system/protection system interactive simulation lies in modeling of sophisticated protection systems and interfacing the protection system model and power system network model seamlessly. An approach which utilizes the "compiled foreign model" mechanism of ATP MODELS language is proposed to model multifunctional digital protective relays in C++ language and seamlessly interface them to the power system network model. The developed simulation environment has been successfully used for the studies of fault section estimation and protection system performance evaluation.

<p>Most of the industrial plants has a control center where is installed a SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) application. At the moment, it exists a great offer of acquisition, supervision and control of software and the evolution of this software follows a triple tendency: intercommunication between applications, standardization of the communications with the field devices and adoption of the communication surroundings. The report is divided in two parts: In the first the reader can learn the basic ideas of SCADA system and find the most important SCADA software available today. InTouch 7.1 and WinCC have been studied in more depth because they are the most successful software. In the second part is described the visualization of a real life process, it is the visualization of a toy car factory allocated in Linköping?s University and how interconnected the visualization process with the PLC (Programmable Logic Controller). In the report also are described the basic components needed to realize the visualization of any process involving PLCs.</p>

Το 1987 στο Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών του Πανεπιστήμιου Πατρών και συγκεκριμένα στο Εργαστήριο Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας, στα πλαίσια εκπαιδευτικών και ερευνητικών σκοπών, εγκαταστάθηκε ένα πλήρες αυτοματοποιημένο σύστημα παραγωγής και παροχής ηλεκτρικών τάσεων. Το σύστημα εξελίχθηκε, κατασκευάστηκε και τοποθετήθηκε από την εταιρεία ΑSEA-ABB. Σκοπός του συστήματος ήταν η παροχή 10 διαφορετικών τύπων τάσεων σε 12 συγκεκριμένες θέσεις εργασίας στο χώρο του Εργαστηρίου. Το σύστημα ήταν πλήρως αυτοματοποιημένο, καθώς χρησιμοποιήθηκαν Προγραμματιζόμενοι Λογικοί Ελεγκτές (PLCs) για τον έλεγχο, την εποπτεία και την διαχείριση του συστήματος. Επίσης, υπήρχε Προσωπικός Ηλεκτρονικός Υπολογιστής (PC) άμεσα συνδεμένος στο σύστημα, βοηθώντας το χειριστή του συστήματος να παρακολουθεί, να διαχειρίζεται και να διανέμει τον κάθε τύπο από τις προσφερόμενες παροχές στις θέσεις εργασίας του εργαστηρίου. Με την πάροδο του χρόνου, το αυτοματοποιημένο αυτό σύστημα, εμφάνισε βασικά λειτουργικά προβλήματα με αποτέλεσμα να μειωθεί δραστικά ο αριθμός των παρεχόμενων τύπων τάσεων, αλλά και η ικανότητα διαχείρισης και διανομής αυτών που παρέχονταν. Ουσιαστικά οι παροχές Ε9 και Ε10 δεν λειτούργησαν ποτέ. Η ανάγκη, όμως, για άμεση αποκατάσταση της λειτουργίας του εργαστηρίου οδήγησε στην κατασκευή αυτόνομης κονσόλας, η οποία με την χρήση κλασσικών διακοπτών διαχειρίζονταν και διένειμε τις Ε1, Ε2 και Ε3 παροχές του αρχικού συστήματος. Αποτέλεσμα αυτού ήταν η μείωση των τύπων των τάσεων που παρέχονταν στο εργαστήριο, αλλά και η πλήρης έλλειψη ελέγχου και εποπτείας της λειτουργίας του συστήματος. Για την λύση των προβλημάτων του προαναφερθέντος συστήματος, με τελικό αποτέλεσμα την κανονική και ομαλή λειτουργία του προτάθηκε η υλοποίηση ενός σύγχρονου δικτύου αυτοματισμού με τη χρήση σύγχρονου PLC, καθώς και η ενσωμάτωση ενός συστήματος εποπτικού και διαχειριστικού ελέγχου με τη χρήση λογισμικού τύπου SCADΑ(Supervisory Control And Data Acquisition). Την πρωτοβουλία για την υλοποίηση αυτής της πρότασης ανέλαβε ο Καθηγητής Δρ. – Μηχανικός Αθανάσιος Ν. Σαφάκας, ο οποίος ανέθεσε την υλοποίηση αυτού του έργου σε προπτυχιακούς φοιτητές, στα πλαίσια της εκπόνησης της διπλωματικής τους εργασίας. Έτσι, η υλοποίηση πραγματοποιήθηκε σε τρία στάδια. Πιο αναλυτικά, στην πρώτη φάση, πραγματοποιήθηκαν η πλήρης καταγραφή του συστήματος και η υλοποίηση των παροχών Ε1 και Ε2. Στη δεύτερη φάση, πραγματοποιήθηκε η υλοποίηση των Ε3, Ε4 και Ε5 παροχών Έτσι, στην τρίτη φάση, πραγματοποιήθηκε η υλοποίηση των υπόλοιπων παροχών του συστήματος, δηλαδή των παροχών Ε6, Ε7, Ε8, Ε9 και Ε10. Στη συνέχεια, γίνεται λεπτομερής καταγραφή και ανάλυση της τρίτης φάσης υλοποίησης και ολοκλήρωσης του συστήματος παροχής ηλεκτρικών τάσεων στο εργαστήριο Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας. / -

En la problemática de abastecer de energía eléctrica a una localidad aislada, ha ido tomando fuerza el desarrollo de las llamadas micro-redes. Estas soluciones consisten en sistemas eléctricos pequeños, que cuentan con generadores de baja potencia nominal que abastecen consumos físicamente cercanos. Una ventaja que ofrecen las micro-redes frente a sistemas mayores viene justamente de esta proximidad entre generación y consumos, minimizando las pérdidas en las líneas. Sin embargo, la calidad de suministro tiende a ser menor debido a que no e factible aprovechar las ventajas de los sistemas interconectados: inercia, respaldo, diversidad de fuentes. De esta forma, es clave el desarrollo de esquemas de control adecuados que permitan asegurar niveles mínimos de calidad de suministro. Un elemento central de estos esquemas de control es su capacidad para determinar en forma confiable el estado del sistema eléctrico a partir de un número limitado de medidas de fácil adquisición. En este contexto, el objetivo de este trabajo de memoria es disponer de un modelo de estimación de estado para micro-redes, a través de un proceso de análisis, diseño e implementación a escala prototipo. La herramienta resultante debe ser capaz de analizar la micro-red del pueblo de Huatacondo, un pueblo al norte de Chile cuyo suministro eléctrico proviene en gran medida de fuentes de energía renovables no convencionales, como aplicación práctica. Asimismo, debe proyectarse como herramienta docente, para la estimación de estado de la micro-red del Laboratorio de Energía y Accionamientos del Departamento de Ingeniería Eléctrica de la Universidad de Chile. El modelo estimador de estado que se desarrolla se basa en el método clásico de Mínimos Cuadrados Ponderados, que permite estimar la tensión fasorial en las barras de una micro-red, dando más importancia a las medidas más precisas entre las que se dispone. Las medidas que se consideran en este trabajo son módulos de tensiones, flujos de potencia activa y reactiva en líneas y potencia activa y reactiva en ciertas barras de consumo o generación. Se valida el funcionamiento del estimador de estado desarrollado mediante ejemplos disponible en la literatura especializada, con errores en torno a la tolerancia de 1,35%. Asimismo, se identifica un caso anómalo descrito en la literatura. Sin embargo, en este caso la convergencia del algoritmo si bien detecta la medición errónea, lo reporta a través de una solución no factible en términos físicos. Se ejecuta la aplicación diseñada en la micro-red del laboratorio y en la de Huatacondo, comparando las potencias calculadas a partir del estado encontrado con las potencias medidas, obteniéndose un error relativo porcentual promedio cercano al 2% en el caso del laboratorio y del 0,2% en el caso de Huatacondo. Dado esto, se concluye que la aplicación diseñada cumple el objetivo de obtener el estado de la micro-red de manera confiable. Cabe señalar que en el caso de la estimación de los ángulos de fase de las tensiones, la verificación en el laboratorio a través de mediciones obtuvo resultados con errores mayores. Estas diferencias pueden explicarse por errores en las mediciones o en los parámetros del sistema. Como trabajo futuro, se propone el desarrollo de la etapa de control que mantenga al sistema en el estado de operación normal, el estudio y comparación con otros modelos de estimación de estado y la integración del programa construido con la aplicación Deep-Edit desarrollada en el Departamento.

El objetivo principal del presente trabajo de título es el diseño, desarrollo e implementación de un prototipo formado por módulos llamado iNodos, que serán la base de un sistema de telemetría. Esto es, obtener los datos a distancia por medio de varios iNodos, para luego enviarlos a un centro donde se almacene la información. Debido a la creciente demanda de este tipo de soluciones, se hace necesaria la creación de un sistema capaz de realizar estas mediciones de manera remota. Es así como la amplia cobertura de las redes GSM, en conjunto con soluciones inalámbricas de última milla han resuelto el problema de acceso. La principal problemática radica en el costoso cableado requerido por los aparatos electrónicos, así como la dificultad para acceder a ciertos terrenos, muchas veces inaccesibles. Además considerando que los puntos de medición se encuentran en un radio menor de 100 mt, se propone una estructura que considera el uso de una red de módulos XBee interconectados mediante el protocolo de comunicaciones Modbus a un módulo Maestro que a su vez se comunica utilizando la red GSM como un nodo centralizado para enviar los datos.. Este permite una completa y documentada forma de transmitir datos, utilizando protocolos confiables. Para administrar la red de telemetría, se creó un programa en C#, el cual permite obtener los datos provenientes de sensores y guardarlos en una Base de Datos para su posterior proceso. Este programa, se comunica entre las distintas redes de telemetría existentes, con sólo un ID, nombre y clave. El prototipo no sólo permite eliminar el cableado en este tipo de redes, sino que además logra obtener datos de manera remota y confiable, sin la necesidad de estar físicamente en el lugar en donde se toman los datos. Además está hecho de tal forma, que es totalmente escalable, ya que se realizó en base a módulos que cumplen una determinada función. Por lo tanto cada uno de ellos se puede cambiar perfectamente sin ningún inconveniente. Se logró crear un prototipo confiable en cuanto a la transferencia de datos, que permite la medición a distancia con sólo ingresar un simple comando. Para trabajo futuro se recomienda mejorar la interfaz de usuario del programa; permitir agregar sub-nodos y sub-redes para agrandar más el alcance y el número de sensores; y permitir crear una base de datos con los datos, para que la medición se realice de manera programada.

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This work describes DNP3, IEC-60870, IEC-61850 communication protocols and their implementing in SCADA systems. It further describes communication of these protocols between RaspberryPi as a slave device and Personal Computer as a master device.