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CPGEI (Mestrado): Vitor Alexandre Santos-29/09/16

Defesa Pública de Mestrado do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrial
Quando 29/09/2016
das 09h00 até 12h00
Onde Sede Central: Sala C-301
Nome do Contato Prof. Carlos Raimundo Erig Lima
Participantes Prof. Carlos Raimundo Erig Lima, Dr. Orientador - UTFPR
Banca examinadora:
Prof. Carlos Raimundo Erig Lima, Dr. Presidente - UTFPR
Prof. Hervé Panetto, Dr. - Université de Lorraine (Nancy-Univ) - França
Prof. Jean Marcelo Simão, Dr. - UTFPR
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Estudo de caso de sistema de emulação em hardware para aplicação com controlador lógico programável

Resumo: Este trabalho consiste na elaboração de um modelo de planta industrial implementada em FPGA (Field-programmable gate array), a fim de emulação da mesma sob o contexto de algoritmo de controlador lógico programável (CLP). Com isso, fundamentado na indústria de manufatura, resultados práticos de um protótipo de processo industrial são confrontados com os resultados de um modelo aplicado em FPGA. Dessa maneira, testes em níveis de validação de aplicação em desenvolvimento, aproximação de condições de chão de fábrica, otimização de controle de processo e treinamento em automação industrial baseada em CLP, se tornam mais significativos por meio do viés da análise e desenvolvimento em laboratório. Como proposta de modelos, a pesquisa utiliza características de um sistema em malha fechada de controle de velocidade de esteira e a partir desse, um processo de sistema discreto, o qual faz uso do conceito de lógica sequencial no que diz respeito a técnicas de controle industrial. Inicialmente a pesquisa bibliográfica aborda conceitos da indústria de manufatura com a aplicação do CLP no cenário apresentado, assim como as técnicas de programação para sistemas sequenciais, redes industriais e sistemas de supervisão. Em seguida, trata de assuntos referentes à teoria de controle e na sequência analisa as questões referentes á lógica reconfigurável em torno dos dispositivos FPGA, assim como os microcontroladores, os quais são utilizados no protótipo físico da planta industrial. Na sequência da explanação do tema, é apresentado um sistema de controle de velocidade de esteira e um exemplo de máquina ferramenta, comumente encontrados no setor fabril, ambos modelados na FPGA para a comparação com a solução real de automação baseada em controlador lógico programável, sistema de supervisão e aplicação de rede industrial.
Palavras-chave: Controlador lógico programável. Emulação. Automação industrial. FPGA.

Case study of emulation system in hardware for application with programmable logic controller

Abstract: This work consists in the development of an industrial plant model implemented in FPGA (Field-programmable Gate Array), for the purpose of its emulation under the context of Programmable Logic Controllers (PLC) algorithm. Thus, based on the manufacturing industry, practical results of an industrial process prototype are confronted with results obtained from a model applied in FPGA. Thereby validations of application in development, approximation of shop floor conditions, optimization of process controlling and training in industrial automation based on PLC become more significant considering the analysis and development acquired in the lab. As model proposal, the research uses attributes of a closed-loop system of a conveyor velocity control and, from this, a discrete system process, which uses the concept of sequential logic regarding industrial controlling techniques. The literature review addresses to concepts of the manufacturing industry with application of PLC in the presented conditions as well as programming techniques to sequential systems,industrial nets and supervisory systems. As it follows it refers to subjects of control theory and analyzes questions of reconfigurable logic surrounding FPGA devices as well as microcontrollers, which are present in the physical prototype on the industrial plant. A system of control for a conveyor velocity and an example for a machine tool commonly found in the manufacturing sector are then presented. Both of them modelled in FPGA for comparison purposes with the real automation solution based in PLC, supervisory systems and industrial nets application.
Keywords: Programmable logic controller. Emulation. Industrial automation. FPGA.

Lista de publicações:

SANTOS, V. A.; ERIG LIMA, Carlos Raimundo; Processo de Manufatura Implementado em Hardware Reconfigurável para Simulação de Controlador Lógico Programável. In: XII Simpósio Brasileiro de Automação Inteligente. In XII Simpósio Brasileiro de Automação Inteligente, 2015. Natal, 2015. p. 1035-1040.

SANTOS, V. A.; ERIG LIMA, Carlos Raimundo; Aplicação de Servidor Web Embarcado em Controlador Lógico Programável para Monitoração e Diagnóstico em Redes Industriais - Profinet e Profibus DP. In: XLIII Congresso Brasileiro em Ensino de Engenharia, 2015. São Bernardo do Campo, 2015. p. 1-11.

SANTOS, V. A.; ERIG LIMA, Carlos Raimundo; Simulação de Ambiente de Automação para Ensino de Controlador Lógico Programável Através de Hardware Baseado em FPGA. In: XLII Congresso Brasileiro de Ensino em Engenharia, 2014. Juiz de Fora, 2014. p. 1-12.

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