Sistemas Supervisórios Híbridos podem ser definidos como sistemas de controle cujos estados são representados por variáveis discretas e contínuas, e cuja dinâmica é determinada em função do tempo e da ocorrência de eventos discretos. O desenvolvimento desta classe de Sistemas Supervisórios pode ser dividido em duas fases. A 1ª Fase consiste na elaboração de um modelo protótipo para o Sistema Supervisório, que é descrito usando um formalismo, e que é validado com base nas especificações do problema. Na 2ª Fase, este modelo, já validado, é convertido na linguagem de programação do Sistema Supervisório propriamente dito. Esta tese concentra-se na 1ª Fase, para qual abordam-se três questões principais: (1) a escolha do formalismo de modelagem; (2) como construir o modelo do Sistema Supervisório Híbrido usando este formalismo; e (3) como validar o Sistema Supervisório Híbrido usando o modelo construído. Para questão (1), introduz-se um novo formalismo de modelagem baseado na aplicação dos conceitos de Orientação a Objetos (OO) às redes Predicado Transição Diferenciais (redes PTD). Este novo formalismo é chamado de redes PTD-OO. No que se refere a questão (2), é proposto um procedimento para obtenção do modelo do Sistema Supervisório em redes PTD-OO usando os diagramas da UML (‘Unified Modeling Language’). Finalmente, para a questão (3), o problema de validação é abordado através da definição de um conjunto de propriedades que o modelo em redes PTD-OO deve respeitar afim de que sejam garantidos os requisitos do Sistema Supervisório. Estas propriedades são, então, verificadas através de um procedimento proposto para análise de redes PTD-OO. / Hybrid Supervisory Systems can be described as control systems with states that are represented by both discrete and continuous variables. Their dynamics are function of time and depend also on the occurrence of discrete events. The development of Hybrid Supervisory Systems can be divided in two phases. In the 1st Phase, a prototype-model for the Supervisory System is described using a specific formalism and is validated based on the system requirements. In the 2nd Phase, this validated model is converted to the programming language of the Supervisory System. This thesis is focused on the 1st Phase of Hybrid Supervisory System development. It approaches three main issues: (1) the choice of the modelling formalism; (2) how to build the Hybrid Supervisory System model using this formalism; and (3) how to validate the Hybrid Supervisory System using this model. For issue (1), a new modelling formalism is introduced based on Differential Predicate Transition nets (DPT nets) and object-oriented (OO) paradigm. This new formalism is called DPT-OO net. Then, for the issue (2), a modelling procedure that assists the building of the DPT-OO net model using Unified Modelling Language (UML) diagrams is proposed. Finally, for the issue (3), the validation problem is approached by defining a set of properties of the DPT-OO net model that assures the Supervisory System requirements. These properties are then formally verified using a proposed analysis procedure.

Em um ambiente produtivo, a falta de informações confiáveis cria, muitas vezes, uma imagem do chão-de-fábrica que não retrata a realidade, comprometendo o desempenho e diminuindo a agilidade da empresa. Neste contexto, um sistema de supervisão do chão-de-fábrica, capaz de fornecer informações confiáveis e de forma rápida, pode ser um grande diferencial para manter a competitividade das empresas de manufatura. Este trabalho sistematiza visões e conceitos que auxiliam na implantação de sistemas de supervisão do chão-de-fábrica em empresas que utilizam operações de usinagem no seu processo produtivo. Além disso, apresenta o desenvolvimento e a implantação deste sistema na Fábrica Integrada Modelo (FIM) do Núcleo de Manufatura Avançada (NUMA) da Escola de Engenharia de São Carlos - USP. / The lack of reliable information in a production environment creates a wrong image of the shop floor, affecting the plant\'s agility and its performance. A shop floor supervisory system, able to provide, in a fast way, that sort of information, can enhance the competitiveness of the manufacturing plant. The present work shows visions and concepts that can give support to the implementation of shop floor supervisory system in manufacturing plants. lt also presents the development and implementation of this kind of system in the lntegrated Model Plant (FIM) of the Advanced Manufacturing Nucleus (NUMA) at São Carlos - University of São Paulo.

Sistemas Supervisórios Híbridos podem ser definidos como sistemas de controle cujos estados são representados por variáveis discretas e contínuas, e cuja dinâmica é determinada em função do tempo e da ocorrência de eventos discretos. O desenvolvimento desta classe de Sistemas Supervisórios pode ser dividido em duas fases. A 1ª Fase consiste na elaboração de um modelo protótipo para o Sistema Supervisório, que é descrito usando um formalismo, e que é validado com base nas especificações do problema. Na 2ª Fase, este modelo, já validado, é convertido na linguagem de programação do Sistema Supervisório propriamente dito. Esta tese concentra-se na 1ª Fase, para qual abordam-se três questões principais: (1) a escolha do formalismo de modelagem; (2) como construir o modelo do Sistema Supervisório Híbrido usando este formalismo; e (3) como validar o Sistema Supervisório Híbrido usando o modelo construído. Para questão (1), introduz-se um novo formalismo de modelagem baseado na aplicação dos conceitos de Orientação a Objetos (OO) às redes Predicado Transição Diferenciais (redes PTD). Este novo formalismo é chamado de redes PTD-OO. No que se refere a questão (2), é proposto um procedimento para obtenção do modelo do Sistema Supervisório em redes PTD-OO usando os diagramas da UML (‘Unified Modeling Language’). Finalmente, para a questão (3), o problema de validação é abordado através da definição de um conjunto de propriedades que o modelo em redes PTD-OO deve respeitar afim de que sejam garantidos os requisitos do Sistema Supervisório. Estas propriedades são, então, verificadas através de um procedimento proposto para análise de redes PTD-OO. / Hybrid Supervisory Systems can be described as control systems with states that are represented by both discrete and continuous variables. Their dynamics are function of time and depend also on the occurrence of discrete events. The development of Hybrid Supervisory Systems can be divided in two phases. In the 1st Phase, a prototype-model for the Supervisory System is described using a specific formalism and is validated based on the system requirements. In the 2nd Phase, this validated model is converted to the programming language of the Supervisory System. This thesis is focused on the 1st Phase of Hybrid Supervisory System development. It approaches three main issues: (1) the choice of the modelling formalism; (2) how to build the Hybrid Supervisory System model using this formalism; and (3) how to validate the Hybrid Supervisory System using this model. For issue (1), a new modelling formalism is introduced based on Differential Predicate Transition nets (DPT nets) and object-oriented (OO) paradigm. This new formalism is called DPT-OO net. Then, for the issue (2), a modelling procedure that assists the building of the DPT-OO net model using Unified Modelling Language (UML) diagrams is proposed. Finally, for the issue (3), the validation problem is approached by defining a set of properties of the DPT-OO net model that assures the Supervisory System requirements. These properties are then formally verified using a proposed analysis procedure.

Sistemas supervisórios são sistemas computacionais que permitem a monitoração de informações de processos produtivos ou de dispositivos de automação e de plantas industriais. Neste trabalho é proposto um framework para construção de tais sistemas, direcionada a dispositivos móveis, tais como Personal Digital Assistants (PDAs), telefones celulares e computadores de bolso. O framework proposto define uma arquitetura que é implementada gerando sistemas supervisórios com três características principais: (i) as telas de supervisão são construídas com base em um modelo orientado a objetos que utiliza conceitos da área da aplicação, mapeando o mundo real para um modelo computacional; (ii) o projeto de sistemas supervisórios apresenta flexibilidade com relação aos recursos computacionais disponíveis, oferecendo opções para armazenamento local ou remoto de dados multimídia, com o objetivo de não sobrecarregar os dispositivos móveis onde são executados; (iii) os sistemas supervisórios são capazes de se adaptarem dinamicamente às variações na Qualidade de Serviços (QoS) oferecidos pela infra-estrutura de comunicação, ajustando as suas telas gráficas em função de uma especificação de requisitos definidos em tempo de projeto e do nível de QoS obtido na rede em tempo de execução. Duas ferramentas computacionais são propostas e desenvolvidas no âmbito deste trabalho: (i) a primeira responsável pelo ambiente de desenvolvimento dos projetos de sistemas supervisórios, que resulta na geração automática de código em linguagem Java, correspondente à aplicação de supervisão; (ii) a segunda é responsável pela adaptação de mensagens e comunicação de dados entre as aplicações de supervisão projetadas e outros sistemas supervisórios e de controle, disponíveis no mercado. Os conceitos propostos neste trabalho foram validados através de três estudos de caso descritos na presente dissertação. / Supervisory systems are computational systems which allow information monitoring of production processes or automation and technical plant devices. This paper proposes a framework for building supervisory systems, targeted to mobile devices, such as Personal Digital Assistants (PDAs), cell phones and Pocket PCs. The proposed framework allows the development of supervisory systems with three main characteristics: (i) supervision screens, which graphically depict the technical plant, are built using an object oriented model that uses concepts of the application area, allowing a direct mapping of real world concepts, such as automation devices to a computational model; (ii) the supervisory systems project presents flexibility about the available computational resources, offering options for local or remote storing of multimedia and graphical data, with the purpose of not overloading the mobile devices where they are executed; (iii) the supervisory systems runtime environment can dynamically adapt to variations in the Quality of Services (QoS) offered by the communication infrastructure, adjusting their graphic displays by comparing required and offered QoS. Two computational tools are proposed and developed in this work: (i) the first one supports the development of supervisory systems and allows, from an object-oriented model of the application, an automatic code generation - in Java language - of the supervision application; (ii) the second one is responsible for the online adaptation of messages and data communication among the projected supervision applications and other control and supervisory systems. The proposed concepts are validated through three case studies described in the present dissertation.

Sistemas supervisórios são sistemas computacionais que permitem a monitoração de informações de processos produtivos ou de dispositivos de automação e de plantas industriais. Neste trabalho é proposto um framework para construção de tais sistemas, direcionada a dispositivos móveis, tais como Personal Digital Assistants (PDAs), telefones celulares e computadores de bolso. O framework proposto define uma arquitetura que é implementada gerando sistemas supervisórios com três características principais: (i) as telas de supervisão são construídas com base em um modelo orientado a objetos que utiliza conceitos da área da aplicação, mapeando o mundo real para um modelo computacional; (ii) o projeto de sistemas supervisórios apresenta flexibilidade com relação aos recursos computacionais disponíveis, oferecendo opções para armazenamento local ou remoto de dados multimídia, com o objetivo de não sobrecarregar os dispositivos móveis onde são executados; (iii) os sistemas supervisórios são capazes de se adaptarem dinamicamente às variações na Qualidade de Serviços (QoS) oferecidos pela infra-estrutura de comunicação, ajustando as suas telas gráficas em função de uma especificação de requisitos definidos em tempo de projeto e do nível de QoS obtido na rede em tempo de execução. Duas ferramentas computacionais são propostas e desenvolvidas no âmbito deste trabalho: (i) a primeira responsável pelo ambiente de desenvolvimento dos projetos de sistemas supervisórios, que resulta na geração automática de código em linguagem Java, correspondente à aplicação de supervisão; (ii) a segunda é responsável pela adaptação de mensagens e comunicação de dados entre as aplicações de supervisão projetadas e outros sistemas supervisórios e de controle, disponíveis no mercado. Os conceitos propostos neste trabalho foram validados através de três estudos de caso descritos na presente dissertação. / Supervisory systems are computational systems which allow information monitoring of production processes or automation and technical plant devices. This paper proposes a framework for building supervisory systems, targeted to mobile devices, such as Personal Digital Assistants (PDAs), cell phones and Pocket PCs. The proposed framework allows the development of supervisory systems with three main characteristics: (i) supervision screens, which graphically depict the technical plant, are built using an object oriented model that uses concepts of the application area, allowing a direct mapping of real world concepts, such as automation devices to a computational model; (ii) the supervisory systems project presents flexibility about the available computational resources, offering options for local or remote storing of multimedia and graphical data, with the purpose of not overloading the mobile devices where they are executed; (iii) the supervisory systems runtime environment can dynamically adapt to variations in the Quality of Services (QoS) offered by the communication infrastructure, adjusting their graphic displays by comparing required and offered QoS. Two computational tools are proposed and developed in this work: (i) the first one supports the development of supervisory systems and allows, from an object-oriented model of the application, an automatic code generation - in Java language - of the supervision application; (ii) the second one is responsible for the online adaptation of messages and data communication among the projected supervision applications and other control and supervisory systems. The proposed concepts are validated through three case studies described in the present dissertation.

Sistemas supervisórios são sistemas computacionais que permitem a monitoração de informações de processos produtivos ou de dispositivos de automação e de plantas industriais. Neste trabalho é proposto um framework para construção de tais sistemas, direcionada a dispositivos móveis, tais como Personal Digital Assistants (PDAs), telefones celulares e computadores de bolso. O framework proposto define uma arquitetura que é implementada gerando sistemas supervisórios com três características principais: (i) as telas de supervisão são construídas com base em um modelo orientado a objetos que utiliza conceitos da área da aplicação, mapeando o mundo real para um modelo computacional; (ii) o projeto de sistemas supervisórios apresenta flexibilidade com relação aos recursos computacionais disponíveis, oferecendo opções para armazenamento local ou remoto de dados multimídia, com o objetivo de não sobrecarregar os dispositivos móveis onde são executados; (iii) os sistemas supervisórios são capazes de se adaptarem dinamicamente às variações na Qualidade de Serviços (QoS) oferecidos pela infra-estrutura de comunicação, ajustando as suas telas gráficas em função de uma especificação de requisitos definidos em tempo de projeto e do nível de QoS obtido na rede em tempo de execução. Duas ferramentas computacionais são propostas e desenvolvidas no âmbito deste trabalho: (i) a primeira responsável pelo ambiente de desenvolvimento dos projetos de sistemas supervisórios, que resulta na geração automática de código em linguagem Java, correspondente à aplicação de supervisão; (ii) a segunda é responsável pela adaptação de mensagens e comunicação de dados entre as aplicações de supervisão projetadas e outros sistemas supervisórios e de controle, disponíveis no mercado. Os conceitos propostos neste trabalho foram validados através de três estudos de caso descritos na presente dissertação. / Supervisory systems are computational systems which allow information monitoring of production processes or automation and technical plant devices. This paper proposes a framework for building supervisory systems, targeted to mobile devices, such as Personal Digital Assistants (PDAs), cell phones and Pocket PCs. The proposed framework allows the development of supervisory systems with three main characteristics: (i) supervision screens, which graphically depict the technical plant, are built using an object oriented model that uses concepts of the application area, allowing a direct mapping of real world concepts, such as automation devices to a computational model; (ii) the supervisory systems project presents flexibility about the available computational resources, offering options for local or remote storing of multimedia and graphical data, with the purpose of not overloading the mobile devices where they are executed; (iii) the supervisory systems runtime environment can dynamically adapt to variations in the Quality of Services (QoS) offered by the communication infrastructure, adjusting their graphic displays by comparing required and offered QoS. Two computational tools are proposed and developed in this work: (i) the first one supports the development of supervisory systems and allows, from an object-oriented model of the application, an automatic code generation - in Java language - of the supervision application; (ii) the second one is responsible for the online adaptation of messages and data communication among the projected supervision applications and other control and supervisory systems. The proposed concepts are validated through three case studies described in the present dissertation.

Em um ambiente produtivo, a falta de informações confiáveis cria, muitas vezes, uma imagem do chão-de-fábrica que não retrata a realidade, comprometendo o desempenho e diminuindo a agilidade da empresa. Neste contexto, um sistema de supervisão do chão-de-fábrica, capaz de fornecer informações confiáveis e de forma rápida, pode ser um grande diferencial para manter a competitividade das empresas de manufatura. Este trabalho sistematiza visões e conceitos que auxiliam na implantação de sistemas de supervisão do chão-de-fábrica em empresas que utilizam operações de usinagem no seu processo produtivo. Além disso, apresenta o desenvolvimento e a implantação deste sistema na Fábrica Integrada Modelo (FIM) do Núcleo de Manufatura Avançada (NUMA) da Escola de Engenharia de São Carlos - USP. / The lack of reliable information in a production environment creates a wrong image of the shop floor, affecting the plant\'s agility and its performance. A shop floor supervisory system, able to provide, in a fast way, that sort of information, can enhance the competitiveness of the manufacturing plant. The present work shows visions and concepts that can give support to the implementation of shop floor supervisory system in manufacturing plants. lt also presents the development and implementation of this kind of system in the lntegrated Model Plant (FIM) of the Advanced Manufacturing Nucleus (NUMA) at São Carlos - University of São Paulo.

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.

Submitted by Lucienne Costa (lucienneferreira@ufcg.edu.br) on 2018-04-20T14:54:29Z No. of bitstreams: 1 SÉRGIO EDOARDO CORREA DIAS – DISSERTAÇÃO (PPGEE) 2017.pdf: 7223425 bytes, checksum: 1e47ec642d6afb7c8afce2e856badae9 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-20T14:54:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SÉRGIO EDOARDO CORREA DIAS – DISSERTAÇÃO (PPGEE) 2017.pdf: 7223425 bytes, checksum: 1e47ec642d6afb7c8afce2e856badae9 (MD5) Previous issue date: 2017-03-24 / Em sistemas críticos, o erro humano e suas implicações constituem um desafio constan-te para pesquisadores, engenheiros e demais atores envolvidos direta ou indiretamente na execução dos processos. No contexto das subestações de transmissão de energia o erro introduzido durante a execução de manobras é impactante dado que eleva o risco para a integridade de pessoas e do sistema. Este trabalho propõe uma estratégia, apoiada por ferramenta de software, que visa a redução de erros na fase de execução de mano-bras sobre o sistema elétrico, em particular sobre o sistema de automação das subesta-ções de transmissão de energia. A estratégia é fundamentada no estudo do erro e na me-todologia de execução de manobras adotada na Companhia Hidroelétrica do São Fran-cisco – CHESF. A estratégia proposta para prevenção do erro consiste em guiar o passo-a-passo da execução de manobras de rotina e é voltada para as ações executadas através do sistema supervisório. Embora a ferramenta desenvolvida possa executar, sobre o supervisório, uma manobra selecionada pelo operador sem sua intervenção, a estratégia prevê apenas a execução guiada, deixando graus de liberdade para o operador intervir durante eventos imprevistos. Para validação da estratégia foram realizados testes opera-dores de uma subestação de transmissão de energia, os quais simularam a execução de manobras utilizando a ferramenta. Os testes objetivaram avaliar tanto a eficácia da es-tratégia proposta quanto a eficiência da ferramenta quando comparada à realização das manobras sem sua utilização. Os resultados preliminares são promissores. / In critical systems, human error and its implications constitute a constant challenge for researchers, engineers and other actors involved directly or indirectly in the operation of those systems. In the context of power transmission substations the error introduced during causes an impact impacting since it increases the risk levels to the integrity of people and system. This work proposes a strategy, supported by a software tool, which aims to reduce human errors during manoeuvres on the electric system, specially the automation system of the power transmission substations. The strategy is based on the study of the human error and also on the methods employed when performing manoeu-vres at CHESF, a Brazilian Hydroelectric Company at the São Francisco (river). This error prevention strategy consists of guiding the step-by-step performance of routine manoeuvres and is restricted to actions performed through the supervisory system. Alt-hough the developed tool could completely automate a manoeuvre selected by the oper-ator, without intervention, the strategy ensures the degrees of freedom necessary for intervention during unforeseen events. To validate the strategy, tests were performed with the participation of real operators from an energy transmission substation of CHESF. Those tests simulated the execution of manoeuvres adopting the proposed strategy and associated software tool. The tests aimed to evaluate both the effectiveness of the strategy and the efficiency of the tool, when compared to performing manoeuvres without its support. The preliminary results are promising.

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)