Aplicação da teoria de controle supervisório à planta de produção de hidrogênio do Parque Tecnológico Itaipu

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Main Author: Quispe, Angel Ambrocio
Publication Date: 2020
Format: Master thesis
Language: por
Source: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do UNIOESTE
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Summary: Nowadays, process industries are looking for efficiency and cost reduction to improve market competitiveness. Therefore, automation technology plays a fundamental role in the industry through the coordination of subsystems, so that individual operations and the overall functioning of the system are guaranteed, but also by the possibility of having greater control over the production process, and product quality. Hydrogen Power Plants (PPH) are infrastructures that need these automation technologies, in order to optimize the performance of the production process. The present work proposes the application of an approach for the implementation of a logical control of the subsystems and another approach for the sequential control of the operation of the PPH installed at the Technologic Park Itaipu (PTI). The first one is based on the application of the Supervisory Control Theory (TCS), to provide an automatic synthesis process for minimally restricted controllers. For the modeling, regular language was used in the form of deterministic automata of finite states, which were applied to model the free behavior and the specifications of logical control of the plant subsystems. Also, it was discussed the architecture for implementing TCS in Programmable Logic Controllers (PLCs) and the methodology for implementing a control project. The second approach is based on the development of a flowchart where the sequence of states of operation of the hydrogen production cycle was modeled. To verify these two approaches, a laboratory benchtop that represents PTI's hydrogen plant was built and the codes of both approaches were implemented in PLC's. The results obtained demonstrate the systematization, flexibility and efficiency to carry out the design of system control of a hydrogen plant, in addition to allowing the structuring and verification of these in a laboratory benchtop.
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Therefore, automation technology plays a fundamental role in the industry through the coordination of subsystems, so that individual operations and the overall functioning of the system are guaranteed, but also by the possibility of having greater control over the production process, and product quality. Hydrogen Power Plants (PPH) are infrastructures that need these automation technologies, in order to optimize the performance of the production process. The present work proposes the application of an approach for the implementation of a logical control of the subsystems and another approach for the sequential control of the operation of the PPH installed at the Technologic Park Itaipu (PTI). The first one is based on the application of the Supervisory Control Theory (TCS), to provide an automatic synthesis process for minimally restricted controllers. For the modeling, regular language was used in the form of deterministic automata of finite states, which were applied to model the free behavior and the specifications of logical control of the plant subsystems. Also, it was discussed the architecture for implementing TCS in Programmable Logic Controllers (PLCs) and the methodology for implementing a control project. The second approach is based on the development of a flowchart where the sequence of states of operation of the hydrogen production cycle was modeled. To verify these two approaches, a laboratory benchtop that represents PTI's hydrogen plant was built and the codes of both approaches were implemented in PLC's. The results obtained demonstrate the systematization, flexibility and efficiency to carry out the design of system control of a hydrogen plant, in addition to allowing the structuring and verification of these in a laboratory benchtop.Nos tempos atuais, sistemas na indústria de processos buscam eficiência e redução de custos para melhorar a competitividade do mercado. Diante disso, a tecnologia de automação exerce um papel fundamental na indústria por meio da coordenação dos subsistemas, a fim de que as operações individuais e o funcionamento global do sistema sejam garantidos, mas também pela possibilidade de ter um maior controle sobre o processo da produção e qualidade do produto. Plantas de Produção de Hidrogênio (PPH) são infraestruturas que necessitam destas tecnologias de automação, com o objetivo de otimizar o desempenho de seu processo de produção. O presente trabalho propõe a aplicação de duas abordagens: uma para a implementação do controle lógico dos subsistemas e outra abordagem para o controle sequencial da operação da PPH do Parque Tecnológico Itaipu (PTI). A primeira abordagem baseia-se na aplicação da Teoria de Controle Supervisório (TCS), para propiciar um processo automático de síntese de controladores minimamente restritivos. Para a modelagem utilizou-se linguagem regular em forma de autômatos deterministas de estados finitos, que foram aplicados para modelar o comportamento livre e as especificações de controle lógico dos subsistemas da planta. Foi discutida também a arquitetura da implementação da TCS em Controladores Lógicos Programáveis (CLP’s) e a metodologia de implementação de um projeto de controle. A segunda baseia-se no desenvolvimento de um fluxograma onde foi modelada a sequência de estados da operação do ciclo de produção de hidrogênio. Para a comprovação destas duas abordagens foi construída uma bancada laboratorial que representa planta de hidrogênio do PTI e os códigos das duas abordagens de controle foram implementados em CLP’s. Os resultados obtidos demostram a sistematização, flexibilidade e eficiência para realização do projeto do sistema de controle de uma planta de hidrogênio, além de permitir a estruturação e comprovação destas em uma bancada laboratorial.Submitted by Wagner Junior (wagner.junior@unioeste.br) on 2020-09-14T14:31:19Z No. of bitstreams: 2 Angel_Ambrocio_Quispe_2020.pdf: 2819225 bytes, checksum: 1a69b6d1bf6d28ee81fb0160ff14acad (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5)Made available in DSpace on 2020-09-14T14:31:19Z (GMT). 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