Submitted by Geyciane Santos (geyciane_thamires@hotmail.com) on 2015-07-15T15:57:53Z No. of bitstreams: 1 Dissertação - Victor Enrique Lauria Valenzuela.pdf: 5796083 bytes, checksum: 3c0dc048049ae6179326dc7fbe8aa9ae (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2015-07-20T15:41:40Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação - Victor Enrique Lauria Valenzuela.pdf: 5796083 bytes, checksum: 3c0dc048049ae6179326dc7fbe8aa9ae (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2015-07-20T15:45:09Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação - Victor Enrique Lauria Valenzuela.pdf: 5796083 bytes, checksum: 3c0dc048049ae6179326dc7fbe8aa9ae (MD5) / Made available in DSpace on 2015-07-20T15:45:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação - Victor Enrique Lauria Valenzuela.pdf: 5796083 bytes, checksum: 3c0dc048049ae6179326dc7fbe8aa9ae (MD5) Previous issue date: 2013-06-18 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / As market demands increased worldwide in response to economic growth, industrial automation systems became larger and more complex in order to meet these demands. This also increased the number of failures and maintenance necessity. However, solutions in automation often involve proprietary setups from manufacturers of industrial devices, preventing automation systems to be reused in different industrial applications without large efforts of development. Thus, systems that can be applied to a large number of industrial applications are desired by many companies, since they can reduce costs with deployment, maintenance and training, and even more if these systems also enable remote collection of information from their operation status. This work proposes a reusable hardware and software architecture to monitor and control industrial automation systems, which is not limited to a single industrial application; instead, it can be connected to any other one, as long as a communication port is available to access the process automation protocol. This is achieved by utilizing standardized technologies in the interfaces between components of the architecture, as well as by defining the structures of the software running on the hardware devices. A prototype was developed based on the proposed architecture and its application cases are later shown in a voice-activated coffee dispenser with a CANOpen protocol and in a wireless network of sensors and actuators with ZigBee-enabled devices. Finally, the deployment procedures of the prototype are described in a generalized application case. / Com o aumento das demandas de mercado a nível mundial, em resposta ao crescimento econômico, os sistemas de automação industrial tornaram-se maiores e mais complexos a fim de atendê-las, o que também aumentou o número de falhas e a necessidade de manutenção. No entanto, as soluções em automação muitas vezes envolvem configurações proprietárias dos fabricantes de equipamentos industriais, prevenindo sistemas de automação de serem reutilizados em diferentes aplicações industriais sem grandes esforços de desenvolvimento. Então, sistemas reutilizáveis em um grande número de aplicações industriais diferentes são desejados por muitas empresas, visto que se podem reduzir os custos com o desenvolvimento, manutenção e treinamento, ainda mais se também permitem coleta remota de informação sobre seu estado de funcionamento. O presente trabalho apresenta uma arquitetura reutilizável, composta de hardware e de software, para monitorar e controlar os sistemas de automação. Esta, por sua vez, não se limita a uma única aplicação, podendo ser ligada a outras, desde que uma porta de acesso ao protocolo de automação esteja disponível. Isto é alcançado através da utilização de tecnologias padronizadas nas interfaces entre os componentes da arquitetura, bem como definindo as estruturas para o software em execução nos mesmos. Um protótipo foi desenvolvido com base na arquitetura proposta e seus casos de aplicação são apresentados em uma máquina industrial de café, ativada por voz e com protocolo CANOpen, bem como em uma rede de sensores e atuadores sem fio, com dispositivos ZigBee. Finalmente, o processo de implantação é descrito em um caso de aplicação generalizado.

A utilização de equipamentos digitais e de meios de comunicação de dados, na conexão entre os dispositivos de uma subestação de energia elétrica oportunizam o uso de tecnologias para aprimorar e elevar as potencialidades de controle e supervisão do sistema elétrico de potência. As concessionárias de energia elétrica demandam altos investimentos na construção e implantação de sistemas de supervisão, controle e aquisição de dados. A partir destes sistemas é possível visualizar em um mapa da rede elétrica, os pontos de instalação dos relés e os status do seu funcionamento, possibilitando a concretização de um diagnóstico e o controle destes equipamentos. A World Wide Web se tornou um meio conveniente para acesso às informações devido ao fato dos browsers serem capazes de integrar diferentes serviços de rede em uma única e amigável interface com o usuário. A implementação de um sistema de supervisão e controle utilizando tecnologias web gratuitas pode, com custo competitivo, agregar dados que estejam dispostos geograficamente, em uma plataforma computacional ergonômica, coesa e flexível, provendo acesso aos mesmos a partir de qualquer dispositivo conectado a Internet. Como resultado deste trabalho, foi implementado um sistema Web de controle e supervisão de um bay típico de saída de linha com interface simples, geração de relatórios pertinentes e anunciação de eventos. Foi implementado um segundo sistema Web de supervisão de uma lógica de corte e restabelecimento de cargas conhecido como ERAC (Esquema Regional de Alívio de Carga) que, utilizando recursos distribuídos, exibe em uma interface intuitiva as regiões de atuação dos estágios de cortes, anunciando os eventos e gerando relatórios de interesse. Por fim, foi desenvolvido um sistema de aquisição de dados de frequência e tensão de um medidor de qualidade da energia elétrica, construção de gráficos com os dados variantes no tempo, exportação dos dados de acordo com um período selecionado e implementação de uma rede neural perceptron multicamadas Time Delay Neural Network para predição dos valores de frequência futuros. As aplicações de supervisão e controle do sistema elétrico foram desenvolvidas com tecnologias Web e testadas em uma rede Intranet, de forma a avaliar a pertinência da implementação de aplicações para o sistema elétrico de potência, que podem ser acessadas de um browser padrão. Cabe ressaltar que todo sistema desenvolvido foi testado em equipamentos reais que fazem parte de uma estrutura laboratorial disponível, aos alunos de pós-graduação da Universidade de São Paulo, Escola de Engenharia de São Carlos, Laboratório de Sistemas de Energia Elétrica onde duas subestações com relés digitais comerciais são simuladas em bastidores interligados por um backbone de fibra óptica, os quais estão conectados a rede local do laboratório, permitindo o acesso remoto aos equipamentos. Tais sistemas, por estarem em plataforma Web, podem agregar recursos, que estão distribuídos, na construção de interfaces amigáveis e intuitivas, além da disponibilidade de acesso a informação de qualquer ponto conectado à Internet que uma aplicação Web oportuniza. / The use of digital equipment and data communication for the connection of the devices in an electric power substation provides the implementation of new technologies to improve and upgrade the potentialities of control and supervision of an electrical power system. The utilities demand high investments in the establishment and implementation of supervision, control and data acquisition systems. Based on these systems, it is possible to visualize a map of the electrical network, the installation points of digital relays and the status of their functions, making it possible the diagnosis and control of such equipment. The World Wide Web started a convenient access to information due to the friendly interface with the user. The implementation of a supervising and control system using free web technologies can, in a competitive cost, join data which are geographically available to an ergonomic computational platform and also provides access to the users from any device connected to the web. As a result of this work, a supervision Web control System of a typical bay with a simple interface was set up, as well as the development of reports and announcement of events. A second network supervision system for cutting load and for power reestablishment, known as regional load relief scheme, was implemented. Finally, a voltage and frequency data acquisition system from a power quality equipment with time varying graphics was developed as well as a implementation of a multiple neural perception net (Time Delay Neural Network) in order to predict future values of the frequency. The supervision and control applications were developed with web technologies and tested using an intranet in order assure the application on the electrical power system, which can be accessed by a standard browser. It is relevant to mention that the whole system was tested in actual equipment which belongs to a laboratorial structure available to the post graduation students at the University of São Paulo, School of Engineering of São Carlos, Power Systems Laboratory where two substations with commercial digital relays are simulated and interconnected by a fiber optics backbone and also connected to the local laboratory network which allows remote access to the equipment. Such system as set up in a web platform that can add resources which are distributed in the development of a friendly and intuitive interface in addition to the availability of access to the information from any point connected to the web.

A utilização de equipamentos digitais e de meios de comunicação de dados, na conexão entre os dispositivos de uma subestação de energia elétrica oportunizam o uso de tecnologias para aprimorar e elevar as potencialidades de controle e supervisão do sistema elétrico de potência. As concessionárias de energia elétrica demandam altos investimentos na construção e implantação de sistemas de supervisão, controle e aquisição de dados. A partir destes sistemas é possível visualizar em um mapa da rede elétrica, os pontos de instalação dos relés e os status do seu funcionamento, possibilitando a concretização de um diagnóstico e o controle destes equipamentos. A World Wide Web se tornou um meio conveniente para acesso às informações devido ao fato dos browsers serem capazes de integrar diferentes serviços de rede em uma única e amigável interface com o usuário. A implementação de um sistema de supervisão e controle utilizando tecnologias web gratuitas pode, com custo competitivo, agregar dados que estejam dispostos geograficamente, em uma plataforma computacional ergonômica, coesa e flexível, provendo acesso aos mesmos a partir de qualquer dispositivo conectado a Internet. Como resultado deste trabalho, foi implementado um sistema Web de controle e supervisão de um bay típico de saída de linha com interface simples, geração de relatórios pertinentes e anunciação de eventos. Foi implementado um segundo sistema Web de supervisão de uma lógica de corte e restabelecimento de cargas conhecido como ERAC (Esquema Regional de Alívio de Carga) que, utilizando recursos distribuídos, exibe em uma interface intuitiva as regiões de atuação dos estágios de cortes, anunciando os eventos e gerando relatórios de interesse. Por fim, foi desenvolvido um sistema de aquisição de dados de frequência e tensão de um medidor de qualidade da energia elétrica, construção de gráficos com os dados variantes no tempo, exportação dos dados de acordo com um período selecionado e implementação de uma rede neural perceptron multicamadas Time Delay Neural Network para predição dos valores de frequência futuros. As aplicações de supervisão e controle do sistema elétrico foram desenvolvidas com tecnologias Web e testadas em uma rede Intranet, de forma a avaliar a pertinência da implementação de aplicações para o sistema elétrico de potência, que podem ser acessadas de um browser padrão. Cabe ressaltar que todo sistema desenvolvido foi testado em equipamentos reais que fazem parte de uma estrutura laboratorial disponível, aos alunos de pós-graduação da Universidade de São Paulo, Escola de Engenharia de São Carlos, Laboratório de Sistemas de Energia Elétrica onde duas subestações com relés digitais comerciais são simuladas em bastidores interligados por um backbone de fibra óptica, os quais estão conectados a rede local do laboratório, permitindo o acesso remoto aos equipamentos. Tais sistemas, por estarem em plataforma Web, podem agregar recursos, que estão distribuídos, na construção de interfaces amigáveis e intuitivas, além da disponibilidade de acesso a informação de qualquer ponto conectado à Internet que uma aplicação Web oportuniza. / The use of digital equipment and data communication for the connection of the devices in an electric power substation provides the implementation of new technologies to improve and upgrade the potentialities of control and supervision of an electrical power system. The utilities demand high investments in the establishment and implementation of supervision, control and data acquisition systems. Based on these systems, it is possible to visualize a map of the electrical network, the installation points of digital relays and the status of their functions, making it possible the diagnosis and control of such equipment. The World Wide Web started a convenient access to information due to the friendly interface with the user. The implementation of a supervising and control system using free web technologies can, in a competitive cost, join data which are geographically available to an ergonomic computational platform and also provides access to the users from any device connected to the web. As a result of this work, a supervision Web control System of a typical bay with a simple interface was set up, as well as the development of reports and announcement of events. A second network supervision system for cutting load and for power reestablishment, known as regional load relief scheme, was implemented. Finally, a voltage and frequency data acquisition system from a power quality equipment with time varying graphics was developed as well as a implementation of a multiple neural perception net (Time Delay Neural Network) in order to predict future values of the frequency. The supervision and control applications were developed with web technologies and tested using an intranet in order assure the application on the electrical power system, which can be accessed by a standard browser. It is relevant to mention that the whole system was tested in actual equipment which belongs to a laboratorial structure available to the post graduation students at the University of São Paulo, School of Engineering of São Carlos, Power Systems Laboratory where two substations with commercial digital relays are simulated and interconnected by a fiber optics backbone and also connected to the local laboratory network which allows remote access to the equipment. Such system as set up in a web platform that can add resources which are distributed in the development of a friendly and intuitive interface in addition to the availability of access to the information from any point connected to the web.