Controle modular local de sistemas ciberfísicos: uma proposta de implementação distribuída aderente à IEC 61499

• Main Author: Rech, Ricardo Paes
• Publication Date: 2023
• Format: Master thesis
• Language: por
• Source: Repositório Institucional da Udesc
• dARK ID: ark:/33523/001300000fk82
• Download full: https://repositorio.udesc.br/handle/UDESC/18067
• topic: Engenharia elétrica; Sistemas Ciberfísicos; Indústria 4.0; Sistemas de tempo discreto; Sistemas de controle supervisório

O avanço tecnológico decorrente do advento da Indústria 4.0 exige altos níveis de integração e flexibilidade a fim de atender um mercado cada vez mais competitivo e dinâmico. À automação da manufatura cabe o desafio de elaborar soluções compostas por dispositivos heterogêneos e distribuídos, conceitos para os quais abordagens tradicionais não foram concebidas. Neste contexto, os sistemas ciberfísicos são fonte de intensa pesquisa tanto no meio acadêmico quanto industrial. Ademais, os sistemas de manufatura crescem em tamanho e complexidade, sendo muitas vezes inviável contar somente com a experiência e intuição dos programadores para elaborar projetos de automação distribuída. Este trabalho introduz uma metodologia para a imple- mentação distribuída de lógicas de controle usando blocos de função definidos pela norma IEC 61499. A abordagem modular local de síntese de supervisores para sistemas a eventos discretos é adotada para a obtenção de uma lógica de controle minimamente restritiva e não bloqueante. A estrutura de controle obtida é então distribuída em dois ou mais dispositivos programáveis e a comunicação entre os dispositivos e a planta é feita via protocolo de comunicação OPC UA. Os dispositivos programáveis leem das plantas de manufatura os sinais referentes aos sensores, atualizam os blocos de função que embarcam os modelos dos autômatos obtidos no processo de síntese modular de supervisores e lidam com as desabilitações dos atuadores. A validação da metodologia proposta foi feita por intermédio de sua aplicação em dois estudos de casos, desenvolvidos sobre plantas virtuais do software Factory I/O: um sistema de separação de peças e outro sistema de montagem de peças. Cada sistema foi implementado usando a abordagem centralizada e distribuída, totalizando assim quatro provas de conceito. Em todos os casos o controle se deu de forma adequada, satisfazendo os limites de tempo de execução e latência da rede. Os resultados obtidos comprovaram a viabilidade técnica do método proposto