Thesis (Ph. D.)--University of Texas at Austin, 2000. / Vita. Includes bibliographical references (leaves 134-144). Available also in a digital version from Dissertation Abstracts.

Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται την μελέτη, ανάλυση και προσομοίωση ενός τυπικού μικροδικτύου με δυνατότητα σύνδεσης στο δίκτυο χαμηλής τάσης το οποίο είναι εγκατεστημένο στο Κτήριο Βαρέων Ηλεκτρολόγων του Πανεπιστημίου Πατρών. Επιπρόσθετα πραγματεύεται την κατασκευή ενός εξομοιωτή ηλεκτρικής κατανάλωσης φορτίου μονοκατοικίας, με απώτερο στόχο την εξαγωγή συμπερασμάτων από την σύνδεση του με το εν λόγω μικροδίκτυο. Η εργασία αυτή εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας του τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών. Σκοπός της εργασίας είναι η μελέτη ενός μικροδικτύου, το οποίο συγκροτείται από μια φωτοβολταϊκή συστοιχία ονομαστικής ισχύος 1920W, τρεις αντιστροφείς συνδεδεμένου συστήματος, που πραγματοποιούν την αντιστροφή της παραγόμενης από τα φωτοβολταϊκά συνεχούς τάσης σε εναλλασσόμενη, ένα μετατροπέα αυτόνομου συστήματος, ο οποίος αναλαμβάνει την δημιουργία και τον συνεχή έλεγχο του αυτόνομου συστήματος και τους συσσωρευτές οι οποίοι αξιοποιούνται για την αποθήκευση της παραγόμενης ενέργειας από τις πηγές παραγωγής ενέργειας του συστήματος. Ακόμα, σκοπός της εργασίας αποτελεί η κατασκευή ενός εξομοιωτή ηλεκτρικής κατανάλωσης φορτίου μιας μέσης κατοικίας, ώστε μελλοντικά, με πειράματα πάνω σε αυτή τη διάταξη, να διαστασιολογηθεί ένα μικροδίκτυο το οποίο θα επαρκεί για τη σταθερή, συνεχόμενη και αξιόπιστη κάλυψη της απαιτούμενης ενέργειας μιας μέσης κατοικίας. Αρχικά, παρατίθενται τα μειονεκτήματα που παρουσιάζουν οι συμβατικές πηγές ενέργειας, τα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα καθώς και οι λύσεις που μπορούν να προσφέρουν οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας σχετικά με το ενεργειακό πρόβλημα που έχει παρουσιαστεί τις τελευταίες δεκαετίες. Κατόπιν δίνεται ο ορισμός των μικροδικτύων, αναλύονται τα δομικά μέρη από τα οποία αποτελούνται και μελετούνται οι αρχές λειτουργίας τους. Εξετάστηκαν οι μονάδες παραγωγής ενέργειας, με έμφαση στα φωτοβολταϊκά, τις μονάδες αποθήκευσης ενέργειας καθώς και τις μονάδες που έχουν πολύ σημαντικό ρόλο σε ένα μικροδίκτυο: τους μετατροπείς ισχύος. Στη συνέχεια, παρουσιάζονται όλες οι εμπλεκόμενες μονάδες του μικροδικτύου που είναι εγκατεστημένο στο εργαστήριο Παραγωγής, Μεταφοράς, Διανομής και Χρησιμοποίησης Ηλεκτρικής Ενεργείας, καθώς και μια σειρά πειραμάτων που διεξήχθησαν. Το επόμενο βήμα ήταν η προσομοίωση τόσο της φωτοβολταϊκής συστοιχίας, όσο και της μεθόδου μέγιστης απομάστευσης ισχύος που χρησιμοποιήθηκε καθώς και του συνολικού συστήματος. Τέλος, αναλύεται η διαδικασία υλοποίησης του εξομοιωτή φορτίου, ο οποίος εξομοιώνει ποικίλες οικιακές συσκευές που ελέγχονται από έναν προγραμματιζόμενο λογικό ελεγκτή και παρατίθενται παλμογραφήματα και μετρήσεις που προέκυψαν από τα πειράματα που διενεργήθηκαν μετά την ολοκλήρωση της κατασκευής σε εργαστηριακό περιβάλλον. / The current thesis deals with the study of the operation, as well as the construction of a typical microgrid. Furthermore, the thesis deals with the construction of a resistive-inductive load that emulates the energy consumption of a household. This thesis was conducted in the Laboratory of Electromechanical Energy Conversion, Department of Electrical and Computer Engineering School of Engineering, University of Patras. The outer purpose of this study is the construction a resistive-inductive load that simulates the energy consumption of a household. The device uses a programmable logic controller (PLC) in order to implement the necessary automation. The main subject of this current thesis was the programming of the PLC and the emulation of the daily operation of electrical devices of a household. Once completed, it will be possible to connect this load emulator to a microgrid so as to optimize its performance and study its operational behavior. This whole thesis was fulfilled through continuous cooperation with colleagues Mpilianos Sotirios and Paraskevas Pavlos. Initially, the energy problem is presented, a fact that naturally leads to the finding of new energy sources. In addition, the advantages and disadvantages of renewable energy sources are discussed as well as the current state regarding their utilization. Afterwards, the definition and the common components of a microgrid are presented through theoretical analysis of all the related units (energy production, conversion and storage units). Moreover, every installed unit of an existing microgrid in the laboratory is mentioned and analyzed. Aiming to study its operation, evaluate its capabilities and estimate its present state, measurements with varying loads are cited. . The profile and size of a typical energy consumption of a household are presented. Given that, the final choice of the emulation method in laboratory environment was made, using appropriate passive elements (resistors, inductors). Finally, the energy consumption of the load emulator is presented, as it was recorded through the connection to the utility grid, and certain conclusions concerning its operation are made.

Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται τη μελέτη της λειτουργίας και τη δημιουργία ενός μικροδικτύου, στο χώρο του Κτηρίου Βαρέων Ηλεκτρολόγων του Πανεπιστημίου Πατρών. Επιπρόσθετα, πραγματεύεται την κατασκευή ενός εξομοιωτή φορτίου μιας απαιτητικής από άποψης ενέργειας κατοικίας. Η εργασία αυτή εκπονήθηκε στο Εργαστήριο Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών. Απώτερος σκοπός της εργασίας είναι η συνολική κατασκευή μίας διάταξης για την εξομοίωση της ενεργειακής ζήτησης μιας μονοκατοικίας. Η διάταξη, για την υλοποίηση του αυτοματισμού, διαθέτει έναν προγραμματιζόμενο λογικό ελεγκτή (ΠΛΕ). Ο προγραμματισμός του ΠΛΕ και η εξομοίωση της λειτουργίας των οικιακών συσκευών υπήρξε το κύριο αντικείμενο της παρούσας εργασίας. Μετά την ολοκλήρωσή της θα είναι δυνατή η σύνδεσή της σε ένα μικροδίκτυο με σκοπούς τη βελτιστοποίηση της απόδοσής του καθώς και τη μελέτη της συμπεριφοράς κατά τη λειτουργία του. Η εκπόνηση της εργασίας έγινε σε συνεργασία με τους συναδέλφους Ψαρά Βασίλειο και Μπιλιανό Σωτήριο. Αρχικά παρουσιάζεται το ενεργειακό πρόβλημα, το οποίο εκ φύσεως οδηγεί στην ανεύρεση νέων πηγών ενέργειας. Εν συνεχεία αναφέρονται τα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας καθώς και η παρούσα κατάσταση όσον αφορά τη χρησιμοποίησή τους. Εν συνεχεία παραθέτουμε τον ορισμό καθώς και τις συνήθεις συνιστώσες ενός μικροδικτύου, αναλύοντας θεωρητικά τις κυριότερες μονάδες παραγωγής, μετατροπής και αποθήκευσης ενέργειας. Επίσης, παραθέτουμε μια καταγραφή καθώς και μια ανάλυση όλων των εμπλεκομένων μονάδων του υπάρχοντος μικροδικτύου. Με σκοπό τη μελέτη της λειτουργίας του, την αξιολόγηση των δυνατοτήτων του και την εκτίμηση της παρούσας κατάστασής του, παρουσιάζονται μετρήσεις που πραγματοποιήθηκαν με διάφορα φορτία και εξάγονται κάποια σημαντικά συμπεράσματα. Στη συνέχεια, παραθέτουμε το προφίλ (κατανομή μέσα στην ημέρα) και το μέγεθος μιας τυπικής ηλεκτρικής ενεργειακής κατανάλωσης, μιας μονοκατοικίας. Έχοντας την τυπική οικιακή κατανάλωση ως δεδομένο, έγινε η επιλογή του τρόπου εξομοίωσής της σε εργαστηριακό περιβάλλον, χρησιμοποιώντας κατάλληλα παθητικά στοιχεία R-L. Τέλος, παρουσιάζουμε την ενεργειακή κατανάλωση του εξομοιωτή, για μια ολόκληρη εβδομάδα, όπως αυτή καταγράφηκε, κατά τη σύνδεσή του στο δημόσιο δίκτυο και εξάγουμε συμπεράσματα για τη λειτουργία του. / The current thesis deals with the study of the operation, as well as the construction of a typical microgrid. Furthermore, the thesis deals with the construction of a resistive-inductive load that emulates the energy consumption of a household. This thesis was conducted in the Laboratory of Electromechanical Energy Conversion, Department of Electrical and Computer Engineering School of Engineering, University of Patras. The outer purpose of this study is the construction a resistive-inductive load that simulates the energy consumption of a household. The device uses a programmable logic controller (PLC) in order to implement the necessary automation. The main subject of this current thesis was the programming of the PLC and the emulation of the daily operation of electrical devices of a household. Once completed, it will be possible to connect this load emulator to a microgrid so as to optimize its performance and study its operational behavior. This whole thesis was fulfilled through continuous cooperation with colleagues Mpilianos Sotirios and Psaras Vasileios. Initially, the energy problem is presented, a fact that naturally leads to the finding of new energy sources. In addition, the advantages and disadvantages of renewable energy sources are discussed as well as the current state regarding their utilization. Afterwards, the definition and the common components of a microgrid are presented through theoretical analysis of all the related units (energy production, conversion and storage units). Moreover, every installed unit of an existing microgrid in the laboratory is mentioned and analyzed. Aiming to study its operation, evaluate its capabilities and estimate its present state, measurements with varying loads are cited. . The profile and size of a typical energy consumption of a household are presented. Given that, the final choice of the emulation method in laboratory environment was made, using appropriate passive elements (resistors, inductors). Finally, the energy consumption of the load emulator is presented, as it was recorded through the connection to the utility grid, and certain conclusions concerning its operation are made.

This thesis deals with the identification of automated discrete event systems (DES) operating in an industrial context. In particular the work focuses on the systems composed by a plant and a programmable logic controller (PLC) operating in a closed loop- the identification consists in obtaining an approximate model expressed in interpreted Petri nets (IPN) from the observed behaviour given under the form of a single sequence of input-output vectors of the PLC. First, an overview of previous works on identification of DES is presented as well as a comparative study of the main recent approaches on the matter. Then the addressed problem is stated- important technological characteristics of automated systems and PLC are detailed. Such characteristics must be considered in solving the identification problem, but they cannot be handled by previous identification techniques. The main contribution in this thesis is the creation of two complementary identification methods. The first method allows constructing systematically an IPN model from a single input-output sequence representing the observable behaviour of the DES. The obtained IPN models describe in detail the evolution of inputs and outputs during the system operation. The second method has been conceived for addressing large and complex industrial DES- it is based on a statistical approach yielding compact and expressive IPN models. It consists of two stages- the first one obtains, from the input-output sequence, the reactive part of the model composed by observable places and transitions. The second stage builds the non observable part of the model including places that ensure the reproduction of the observed input-output sequence. The proposed methods, based on polynomial-time algorithms, have been implemented in software tools, which have been tested with input-output sequences obtained from real systems in operation. The tools are described and their application is illustrated through two case studies.

Thesis (M.S.)--Ohio University, August, 2002. / Title from PDF t.p.

Thesis (M.S.)--Ohio University, August, 1999. / Title from PDF t.p.

Η παρούσα διπλωματική εργασία περιλαμβάνει την πλήρη αυτοματοποίηση του τρόπου παραγωγής και διανομής των ηλεκτρικών παροχών στο Εργαστήριο Ηλεκτρομηχανικής Μετατροπής Ενέργειας του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών. Το πρώτο μέρος της παρούσας διπλωματικής εργασίας αφορά την περιγραφή του συστήματος παροχών του ΕΗΜΕ. Γίνεται περιγραφή του υπάρχοντος εξόπλισμου και εξετάξεται η δυνατότητά του να λειτουργήσει με PLC. Στην συνέχεια γίνεται περιγραφή της διαδικασίας προγραμματισμού του PLC και ο τρόπος που δομείται το εποπτικό περιβάλλον SCADA. Τέλος γίνεται ιδιαίτερη αναφορά σε κάποιες δυνατότητες που παρέχει το νέο πλήρως αυτοματοποιημένο σύστημα, όπως η δυνατότητα αυτόματου παραλληλισμού σύγχρονης μηχανής με το δίκτυο της ΔΕΗ και η διόρθωση τού συντελεστή ισχύος της εγκατάστασης. / The present diplomatic work includes the complete automation of way of production and distribution of Power supply in the Laboratory of electromechanis Transformation of Energy at the Department of Electricians of Engineers and Technology of Computers.

Η διπλωματική εργασία συνίσταται στην κατασκευή και έλεγχο μιας πειραματικής διάταξης στην οποία ένα πνευματικό κινητό έμβολο ασκεί σταθερή πίεση σε οποιαδήποτε επιφάνεια διέλθει κάτω από αυτήν. Η διάταξη περιλαμβάνει κύλινδρο και βαλβίδες πεπιεσμένου αέρα, αισθητήρα πίεσης και Προγραμματιζόμενο Λογικό Ελεγκτή (PLC) για τον έλεγχο της διάταξης. Επίσης, πραγματοποιείται έλεγχος μέσω Labview για σύγκριση αποτελεσμάτων. Η διάταξη αποτελείται από μια αναλογική βαλβίδα, μια On/Off βαβλίδα, ένα κύλινδρο πεπιεσμένου αέρα και μια ειδικά κατασκευασμένη διάταξη άσκησης της πίεσης η οποία περιλαμβάνει και τον αισθητήρα μέτρησης της πίεσης. Επίσης υπάρχει ενισχυτής τάσης ο οποίος παρεμβάλλεται μεταξύ του αισθητήρα και της αναλογικής εισόδου του PLC. Στο κάτω άκρο της διάταξης διέρχεται μια τυχαία ξύλινη επιφάνεια. Βασικός σκοπός της εργασίας είναι ο PID έλεγχος της διάταξης μέσω της λειτουργικής μονάδας FM 355. Η μονάδα FM 355 της SIEMENS είναι μια λειτουργική μονάδα που έχει την δυνατότητα να πραγματοποιήσει Hardware PID έλεγχο καθώς και ασαφή έλεγχο σε εφαρμογές θερμοκρασίας. Επίσης, ένα πολύ σημαντικό χαρακτηριστικό της είναι η δυνατότητα λειτουργίας και όταν υπάρχει απώλεια επικοινωνίας με τη CPU του PLC. Η μονάδα FM 355 ελέγχει την αναλογική βαλβίδα ενώ ο έλεγχος της On/Off βαλβίδας γίνεται μέσω της CPU του PLC. Για τη λειτουργία της διάταξης επιλέγεται η επιθυμητή τιμή της πίεσης που θα ασκηθεί στην επιφάνεια. Αυτή η τιμή τροφοδοτείται στη CPU και κατ’ επέκταση στην μονάδα FM 355. Οποιαδήποτε μετακίνηση της επιφάνειας η οποία οδηγεί σε αλλαγή της πίεσης παρακολουθείται από τον αισθητήρα και γίνεται αυτόματη προσαρμογή της διάταξης ώστε να υπάρχει παρακολούθηση της επιφάνειας. Ο έλεγχος μέσω Labview χρησιμοποιεί ακριβώς την ίδια λογική και πραγματοποιήθηκε για την εξαγωγή πολύ χρήσιμων συμπερασμάτων. / This Diploma Thesis consists of the construction and control of an experimental automated system. In this system a pneumatic moving piston applies constant pressure to any surface that passes under it. The system includes a pneumatic cylinder, pneumatic valves, a pressure sensor and a Programmable Logic Controller (PLC) to control the system. Also, control via Labview is implemented, to be used for results comparison. The system consists of a proportional control valve, an On/Off valve, a pneumatic cylinder and a specially manufactured system for pressure application that also includes the pressure sensor. There is, also, a voltage amplifier that is used between the output of the pressure sensor and the analog input of the CPU. A random wooden surface passes under the experimental system. The primary purpose of the Diploma Thesis is the PID control of the system using the function module FM 355. The FM 355 module from SIEMENS is a function module that is capable of utilizing hardware PID control and fuzzy control in temperature applications. Also, a very important characteristic of the module is the ability to function even when there is loss of communication with the CPU. The FM 355 module controls the proportional valve, while the On/Off valve is controlled by the PLC CPU. In order for the system to work, the desired pressured to be applied must be chosen. This value is inserted into the CPU and from there it is sent to the FM 355 module. Any movement of the wooden surface that leads to a change of pressure, is monitored by the sensor and the system automatically adjusts to track the surface. Control via Labview implements exactly the same logic as mentioned above and was used to extract very useful conclusions.

Η διπλωματική εργασία συνίσταται στην κατασκευή και έλεγχο, μιας πειραματικής διάταξης, στην οποία δύο πνευματικοί κύλινδροι διπλής δράσης, προσπαθούν να λειτουργήσουν συνεργατικά, για να μετακινήσουν ένα αντικείμενο που βρίσκεται ανάμεσά τους, ασκώντας του κάθε χρονική στιγμή μια επιθυμητή σταθερή δύναμη. / The aim of this diploma thesis is the cooperation of two pneumatic cylinders, in order to exert a constant force in an object while moving it, in both directions.

Η διπλωματική αυτή εργασία, συνίσταται στην μελέτη των αυτοματισμών παραγωγής της διαδικασίας επεξεργασίας γάλακτος στη βιομηχανία Ροδόπη Α.Ε. καθώς και στη συλλογή δεδομένων και τον εποπτικό έλεγχο αυτής. Επιπρόσθετα, αναπτύχθηκε εξαρχής η αυτοματοποίηση και η ανάπτυξη συστήματος SCADA του βιολογικού καθαρισμού της πιο πάνω βιομηχανίας. Για την εκπόνηση της διπλωματικής εργασίας, ήταν αναγκαία η τετράμηνη πρακτική εργασία μου στη βιομηχανία Ροδόπη Α.Ε. από τις 1-7-2011 έως τις 31-10-2011, γεγονός που μου επέτρεψε να συλλέξω τα απαιτούμενα στοιχεία για την αναλυτική περιγραφή των διαφόρων σταδίων της παραγωγικής διαδικασίας. Η αυτοματοποίηση πραγματοποιήθηκε με τη χρήση ενός PLC και ενός συστήματος SCADA. Στην πρώτη φάση υλοποίησης της διπλωματικής εργασίας, προγραμματίστηκε ένα PLC το οποίο θα αναλάμβανε τον κυρίως έλεγχο της εγκατάστασης μετρώντας όλα τα χρήσιμα για τον έλεγχο μεγέθη (στάθμη δεξαμενών, ρεύμα κινητήρων, pH κλπ) και αντιδρώντας αντίστοιχα σε κάθε μεταβολή των μεγεθών αυτών. Η δεύτερη φάση, περιελάμβανε την ανάπτυξη ενός συστήματος SCADA για την εποπτεία και την παρακολούθηση της εγκατάστασης. Για να μπορέσει αυτό το σύστημα να αναλάβει το έλεγχο της εγκατάστασης, το PLC και το SCADA επικοινωνούν μέσω ενός δικτύου MPI, μέσω του οποίου πραγματοποιείται η συνεχής ενημέρωση της εκάστοτε συσκευής για τις αλλαγές που πραγματοποιούνται στην άλλη. Έτσι, σχεδιάστηκε ένα σύστημα SCADA, το οποίο δίνει τη δυνατότητα στο χειριστή να επεμβαίνει στο σύστημα και να μπορεί ανά πάσα στιγμή να γνωρίζει οποιαδήποτε πληροφορία χρειάζεται για την εγκατάσταση με τον ευκολότερο δυνατό τρόπο. / -