Laboratório remoto de automação industrial (Lab-RAI)

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica e Computadores

Desenvolvimento de sistemas de automação industrial baseados em objetos distribuídos e no barramento CAN

Esta dissertação descreve uma arquitetura de suporte para a criação de sistemas de automação baseados em objetos distribuídos e no barramento CAN. Consiste basicamente da utilização de orientação a objetos para modelagem dos sistemas bem como sua implementação na forma de objetos autônomos. Os objetos são então distribuídos em uma rede de placas microcontroladas, as quais são utilizadas para o controle da planta, e PC's, os quais são utilizados para supervisão e monitoração. O suporte em tempo de execução para os objetos é dado por um sistema operacional que permite a sua implementação na forma de processos concorrentes, o qual, no caso das placas microcontroladas, é um sistema operacional do tipo embarcado. A comunica ção entre os objetos é realizada através de um protocolo publisher/subscriber desenvolvido para o barramento CAN que é suportado por uma biblioteca e elementos de comunicação especí cos. Este trabalho tem como objetivo apresentar alternativas aos sistemas de automação existentes atualmente, os quais baseiamse geralmente em dispositivos mestre/escravo e em comunicações do tipo ponto a ponto. Dessa forma, a arquitetura desenvolvida, apropriada para sistemas embarcados, visa facilitar a criação e dar suporte para sistemas de automação baseados em objetos distribuídos.

Automação industrial e cultura técnica: o caso do petróleo brasileiro S/A - PETROBRÁS

A PETROBRAS, conhecedora das mudanças ocorridas no ambiente de negócios durante a década de 90, esforça-se em aproveitar as oportunidades surgidas ou aquelas que ainda estão por aparecer no setor petroleiro. Tal esforço traduziu-se na formulação do Plano Estratégico do Sistema PETROBRAS 199212001. Este plano define objetivos e estratégias decenais. Inserida no Plano Estratégico, está a questão da automação da companhia, considerada de suma importância para o seu desempenho no setor. Dentre os 14 Projetos Estratégicos do Plano temos o Projeto Estratégico de Automação (PEA), e para a implementação de seus objetivos é fundamental o desempenho dos funcionários neste Projeto. O desempenho do quadro funcional irá influenciar decisivamente o caminho a ser percorrido pela empresa rumo à modernidade, em um ambiente de negócios altamente renovado pela tecnologia de base microeletrônica. Uma das variáveis , que permitirá ou não a efetividade da PETROBRAS está relacionada à sua Cultura Técnica, ou seja, ao conjuntod,e conhecimentos que os agentes técnicos da Companhia .,.~ I-r '\ .. utilizam no processo de tomada de decisão e que depende dos paradigmas tecnológicos internacionais, das normas internas da empresa e das características societais brasileiras. Investigar criticamente a situação do PEA, por meio da identificação da Cultura Técnica predominante, é o foco do trabalho ora proposto para apreciação. Este não é um tema que diz respeito somente aos engenheiros e técnicos diretamente envolvidos com o PEA, mas a todos aqueles que fazem a empresa, como também a todos os estudiosos do tema.

Group Sequential Communication (GSC): Especificação e Análise de Desempenho de umMecanismo de Comunicação de Tempo Real Compatível ao Padrão IEEE 802.11/11e Aplicado à Automação Industrial

This thesis proposes the specification and performance analysis of a real-time communication mechanism for IEEE 802.11/11e standard. This approach is called Group Sequential Communication (GSC). The GSC has a better performance for dealing with small data packets when compared to the HCCA mechanism by adopting a decentralized medium access control using a publish/subscribe communication scheme. The main objective of the thesis is the HCCA overhead reduction of the Polling, ACK and QoS Null frames exchanged between the Hybrid Coordinator and the polled stations. The GSC eliminates the polling scheme used by HCCA scheduling algorithm by using a Virtual Token Passing procedure among members of the real-time group to whom a high-priority and sequential access to communication medium is granted. In order to improve the reliability of the mechanism proposed into a noisy channel, it is presented an error recovery scheme called second chance algorithm. This scheme is based on block acknowledgment strategy where there is a possibility of retransmitting when missing real-time messages. Thus, the GSC mechanism maintains the real-time traffic across many IEEE 802.11/11e devices, optimized bandwidth usage and minimal delay variation for data packets in the wireless network. For validation purpose of the communication scheme, the GSC and HCCA mechanisms have been implemented in network simulation software developed in C/C++ and their performance results were compared. The experiments show the efficiency of the GSC mechanism, especially in industrial communication scenarios.

Implementação de uma plataforma HW/SW para automação industrial, utilizando hardware reconfigurável com processador NIOS II em conformidade com o padrão IEEE 1451

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

O uso do marketing B2B em pequenas e médias empresas: um estudo exploratório no setor de automação industrial do Vale do Paraíba paulista

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEG

Um ambiente de aprendizagem em automação baseado em sistemas nebulosos

Esta dissertação trata de um estudo e o desenvolvimento de uma proposta de um ambiente de aprendizagem, para qualquer instituição de ensino superior, em três níveis de ensino da área de controle e automação: graduação, pós-graduação Lato Sensu e Stricto Sensu. Primeiramente, foram feitas visitas aos laboratórios em universidades e entrevistas com professores que ministram as disciplinas de controle e automação nos três níveis de aprendizagem. Foram constatadas virtudes e fragilidades metodológicas na questão da prática laboratorial em relação a aspectos industriais na área de engenharia elétrica de três instituições do Estado do Rio de Janeiro, sendo uma federal, uma estadual e outra privada. Posteriormente, foram analisados mecanismos e instrumentos necessários para interagir com modelos experimentais propostos nas entrevistas de maneira didática, para fins de constituir o ambiente de aprendizagem em automação, no qual foi eleito o LABVIEW como a interface mais favorável para aplicação de controles, mantendo uma analogia de cunho prático-industrial. A partir dessas análises foram sugeridos ainda elementos típicos de automação e três estudos de caso: um sistema térmico, um controle de velocidade de motores e um pêndulo invertido, por meio de controles simples e avançados como o controlador nebuloso, caracterizando-se pelo fortalecimento da atividade acadêmico-industrial

Projecto dum laboratório remoto para automação de processos industriais

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica

LAR : laboratório de automação residencial para análise comparativa entre Jini e UPnP

A Automação Residencial é uma área em crescimento no mercado mundial. À medida que os avanços tecnológicos são incorporados aos dispositivos pertencentes ao ambiente residencial, e que estes se tornam mais disseminados, surgem necessidades para fabricantes e usuários. Para os fabricantes, é desejável maior capacidade de conexão e intercâmbio de dados entre os dispositivos e, conseqüentemente, padronização. Para os usuários, é desejável maior facilidade na utilização dos dispositivos e, principalmente, na configuração dos mesmos em ambientes dinâmicos, de forma a não requerer interação do usuário para a conexão e desconexão, característica das redes espontâneas. Grandes empresas têm unido esforços no desenvolvimento de novos padrões e uma das tendências observadas é o isolamento destas novas necessidades numa camada entre a aplicação e o sistema operacional, denominada middleware. Este trabalho compara duas tecnologias que se enquadram nos critérios acima: Jini, da Sun Microsystems e Universal Plug and Play (UPnP), de um consórcio de empresas liderado pela Microsoft. O estudo é feito através do desenvolvimento de um protótipo, da definição de um conjunto de métricas qualitativas e quantitativas, e da implementação de um conjunto de workloads para a análise comparativa entre elas. Os resultados obtidos são apresentados e analisados, contribuindo com subsídios para os interessados em conhecer melhor ou optar por uma delas. Por fim, são registradas algumas necessidades observadas que poderão servir como base para trabalhos futuros.

Enfoque tecnológico na administração da produção: proposta de avaliação de um sistema de automação gradativa da produção, rumo á manufatura integrada, com o controle simultâneo do fluxo de materiais e fluxo de informações

Trata-se de uma proposta de automação da manufatura baseada no relatório técnico ISO/TR 1034-1, que sugere a sua adoção de forma gradativa. Procura também estabelecer relacionamentos com o atual estágio das tecnologias de produção e com os negócios da empresa e, por fim, avaliá-la de forma ampla, quer quantitativa quer qualitativamentente.

Desenvolvimento e implementação de uma interface de comunicação para controlador robótico industrial

O presente trabalho trata do desenvolvimento de um sistema para comunicação bidirecional entre um robô ABB IRB 1400, originalmente desprovido de uma interface de comunicação de dados, e um microcomputador PC padrão. Para a implementação utilizou-se a porta paralela do PC e uma Placa E/S Digital para sinais discretos disponível no controlador do robô. Devido à diferença de caracterìsticas elétricas entre as interfaces utilizadas, foi necessáio projetar um dispositivo que permitisse o ajuste dos niveis de tensão entre os sinais. Osistema foi elaborado visando sua utilização por programas desenvolvidos pelos usuários em ambiente Windows, sendo disponibilizadas rotinas para envio e recebimento de dados através de um protocolo próprio. Na plataforma PC as rotinas estão encapsuladas em um arquivo compilado no formato DDL (Dynamic Link Library). No controlador do robô as rotinas foram criadas em linguagem ABB RAPID. O programa desenvolvido pelo usuário é responsável por todo o processamento das informações, que são então enviadas através do sistema de comunicação a um outro programa específico sendo executado no controlador do robô, o qual interpreta os dados e ativa as tarefas correspondentes. Os resultados obtidos foram satisfatórios, sendo a velocidade de transmissão limitada pela velocidade da Placa E/S do robô. Utilizando-se uma placa ABB DSQC 223, atingiram taxas de transmissão da ordem de 12,5 bytes/s para envio e 6,1 bytes/s para o recbimento de informaçãoes a partir do PC. O sistema demonstrou ser uma alternativa viável para o controle do robô através de um microcomputador PC, apresentando boa confiabilidade, baixo custo e faciliadade de implementação.

Framework orientado a objetos para o desenvolvimento de aplicações de automação predial e residencial

O crescente aumento pela exigência de funcionalidades na implementação dos atuais sistemas de automação predial, vem provocando um aumento da complexidade de projeto e de gerenciamento desses sistemas. O grande desafio que se apresenta atualmente é como, a partir de dispositivos isolados e subsistemas, conseguir sistemas totalmente integrados, os quais permitam economia no investimento inicial, na operação e na manutenção dos sistemas de automação, garantindo um aumento no desempenho geral da edificação Acredita-se que uma etapa importante para avaliar a real necessidade da integração seja projetar o sistema de automação sem foco em uma tecnologia específica, o que não ocorre atualmente, uma vez que, pela carência de ferramentas de apoio ao projeto, as etapas de especificação e projeto geralmente já estão focadas em uma tecnologia disponível para implementação. Este trabalho busca preencher a lacuna deixada pela carência dessas ferramentas, tendo por finalidade a especificação de um framework orientado a objetos para o desenvolvimento de aplicações de automação predial e residencial que permita modelar estes sistemas de forma independente da tecnologia que ele irá utilizar, possibilitando o mapeamento posterior para a mais adequada ou disponível. Serviram como base para o framework proposto a análise de vários padrões abertos disponíveis para implementação de sistemas de automação predial e a especificação ISO/IEC10746, o modelo de referência para processamento distribuído aberto, usado como suporte a metodologia de projeto proposta. O trabalho também discute o mapeamento dos conceitos definidos para uma arquitetura alvo, apresentado um estudo de caso para validação da metodologia proposta.

Desenvolvimento e aplicação de um sistema de visão para robô industrial de manipulação

O presente trabalho aborda o desenvolvimento e aplicação de um sistema de visão para um robô industrial, dedicado a tarefas de manipulação. Para seu desenvolvimento, foi feita a integração de equipamentos comerciais de captação de vídeo com um PC, onde é executada a análise das imagens. Os resultados são enviados ao controlador do robô através de um sistema de comunicação, sendo recebidos por um programa de manipulação que executa as tarefas. Como peça central do sistema de captura e processamento de imagens tem-se o programa RobVis, desenvolvido em linguagem Visual Basic e que tem a função principal de identificar a posição e orientação de objetos a serem manipulados pelo robô, que interpreta as imagens captadas por uma câmera de vídeo do tipo CCD, ligada a uma placa de captura de imagens. Após definidas as variáveis de interesse, estas são transmitidas ao controlador do robô, através de um sistema de comunicação IRBCom, desenvolvido no Laboratório de Robótica da UFRGS. No controlador, um programa de manipulação escrito em linguagem Rapid, nativa do manipulador empregado, recebe as variáveis para execução da tarefa de captura de objetos em posições aleatórias e depósito em um ponto de descarga pré-definido. O sistema de visão desenvolvido caracteriza-se como de fácil implementação e aplicação em tarefas de manipulação robótica industrial que exijam a determinação da posição e orientação de objetos de trabalho dentro de uma porção do volume de trabalho do robô, coberta por um sistema de visão.

Automação e robótica nas indústrias brasileiras: um estudo exploratório

A Automação e o processo de Robotização vêm, cada vem mais, se tornando pauta nas discussões de centenas de indústrias brasileiras, onde a tendência clara e identificada é a de investimentos expressivos na melhoria de processos e produtos, por intermédio dessas tecnologias; com foco, sempre que possível, na nacionalização de equipamentos. O presente trabalho tem como objetivo avaliar o modelo proposto por Paul Kennedy (1993) com relação à tendência de Automação e Robotização nas Indústrias Mundiais, analisando o estudo realizado diante de uma economia emergente como a brasileira. Para tanto, foram pesquisadas empresas no Brasil, em diferentes segmentos industriais, o estado da arte em termos de tecnologia de automação e robótica aplicada a processos industriais, e sugerido um modelo diferente do idealizado originalmente por Kennedy. A análise do autor se baseou no teorema que, na matemática discreta, chamamos de “law of the excluded middle”, ou seja, segundo Kennedy, o Brasil estaria vivendo hoje uma migração gradual das indústrias para os países ricos. O Brasil é um exemplo de país industrializado, de economia emergente, que investe intensamente em processos automatizados, mas que não é classificado dentro do grupo desses países ricos. Através da pesquisa realizada será apresentado um novo modelo, no qual países emergentes como o Brasil têm acesso à tecnologia de ponta em automação e robótica, aplicando a mesma em seus processos industriais.

Aplicação de opções reais em projetos de automação : um estudo de caso na indústria de cerveja

Projetos de automação industrial são avaliados financeiramente através dos métodos bastante utilizados de Valor Presente Líquido (VPL) e Taxa Interna de Retorno (TIR). Estudos recentes mostram uma tendência para a utilização de outros métodos para realizar esta avaliação. Este trabalho explora o método alternativo de Opções Reais para avaliação desses projetos que busca se aproximar mais do mundo real considerando maior incerteza e flexibilidade do que o VPL. Inicialmente será feita uma revisão de literatura focando o método binomial dentro de Opções Reais. A metodologia proposta é um estudo de caso de um projeto no mercado de cerveja no Brasil, utilizando como fonte uma empresa multinacional de grande porte fornecedora desse projeto. Posteriormente será feita uma análise financeira primeiramente utilizando somente o VPL e posteriormente incorporando o método binomial de Opções Reais, resultando no VPL estendido. O objetivo é precificar a flexibilidade das Opções Reais presentes no contrato de fornecimento do projeto em estudo que normalmente não são consideradas. Com isso pretende-se verificar se o método binomial de Opções Reais faz real diferença no projeto em estudo.