Engenharia de Controle e Automação

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Ferramenta de identificação de processos e sintonia de controladores PID aplicada a uma planta didática
(2008-07) Gasparini, Gustavo; Schaeffer, Robson Dagmar; http://lattes.cnpq.br/2602347077478476; Schaeffer, Robson Dagmar; Husemann, Ronaldo; Curcio, Vinicius L.
Controladores do tipo Proporcional-Integral-Derivativo (PID), amplamente empregados e difundidos no meio industrial, constituem um tópico importante dentro da área de controle e automação. O ajuste dos seus parâmetros, o qual implica no desempenho e segurança da aplicação em que atua, pode ser realizado com base em um modelo disponível do processo. Este trabalho apresenta o desenvolvimento de uma ferramenta computacional para auxílio à identificação de processos e à sintonia de controladores PID usando o software MATLAB®. Utilizaram-se o teste da resposta ao degrau e a regressão não-linear como técnicas de identificação de sistemas e o método do IMC (Controle por Modelo Interno) para a sintonia de controladores PID a partir do modelo identificado. A ferramenta desenvolvida é aplicada em um sistema de controle de nível implementado em uma planta de líquidos didática. O MATLAB® é utilizado como um cliente OPC (OLE for Process Control), podendo acessar os dados do processo através da rede industrial Foundation Fieldbus.
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Automatização do processo de contenção de ameaças baseada em ferramenta de IDS/IPS (Sistema de Detecção e Prevenção de Intrusão)
(2012-03-07) Coser, Ezequiel; Schneiders, Luís Antônio
A área de segurança de redes não era tão importante na década de 90 como tem sido nos dias atuais, pois encontrava-se disponível somente em universidades e grandes empresas, e apenas pessoas que possuíam vínculos com essas instituições podiam usufruir desse benefício. Com o passar do tempo, essa realidade tem se alterado, pois com o avanço da tecnologia e a queda nos custos de implantação, a rede de dados está cada vez mais interconectada. Essa evolução tem facilitado a rotina de pessoas que fazem uso de uma rede de computadores, mas, em contrapartida, isso trouxe diversos problemas quanto à segurança da rede de dados. Sendo assim, automatizar um processo que detecte uma intrusão é extremamente importante, pois pode-se evitar um ataque antes que este afete a integridade da rede. Diante desse contexto este estudo apresenta e implementa ferramentas que podem elevar a segurança de uma rede de dados, e tornar possível o processo automático de bloqueio de intrusos e tráfegos não desejados por meio de um sistema de detecção e prevenção de intrusão. Palavras-chaves: Segurança à rede. Sistema de detecção e prevenção de intrusão, Ataques. Ameaças.
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Avaliação metrológica de sistemas de medição de vazão
(2012-03-07) Bergmann, Guilherme; Schaeffer, Robson Dagmar
Este trabalho descreve uma avaliação metrológica de três medidores de vazão, Smar LD302, Emerson 8742 e Applitech AP-7000. Para a realização dos ensaios utilizou-se uma planta piloto de processos com barramento de campo Foundation Fieldbus. Tal avaliação consiste na comparação metrológica do desempenho de três medidores de vazão com princípios de funcionamento distintos: pressão diferencial por placa de orifício, eletromagnético e área variável. A motivação para este trabalho surgiu através de estudos e pesquisas sobre o estado da arte de avaliações metrológicas de medidores de vazão. O trabalho tem por objetivo a caracterização dos medidores de vazão Smar LD302, Emerson 8742 e Applitech AP-7000. A avaliação do desempenho de cada um deles é demonstrada através dos resultados obtidos nos ensaios, fazendo-se o levantamento das curvas de calibração e de erro utilizando uma Planta de Líquidos do Laboratório de Automação Industrial (LAI) do Universidade do Vale do Taquari UNIVATES que é baseada no protocolo de comunicação industrial Foundation Fieldbus. Palavras-chave: Sistemas de medição de vazão, Calibração, Incerteza de Medição, Metrologia, Instrumentação, Controle e Automação e Barramentos de campo.
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Computação paralela com arquitetura de processamento gráfico CUDA aplicada a um codificador de vídeo H.264
(2013-06-11) Lenz, Augusto Limberger; Hüsemann, Ronaldo
Este trabalho investiga a utilização de processadores gráficos (GPUs) como coprocessadores em arquiteturas de computadores no contexto da codificação de vídeo. O objetivo específico é implementar módulos do codificador H.264 em tecnologia CUDA, presente nas placas de vídeo da empresa NVIDIA. Dessa forma, algoritmos paralelizáveis são executados na GPU de forma a acelerar a codificação e aliviar a carga da CPU principal. O primeiro estudo de caso foi a implementação do módulo computacional, situado no codificador intraquadro, que foi integrado ao software de referência para validação e testes. Os resultados obtidos apontam um ganho de cerca de 3,9 vezes no tempo de execução deste módulo para vídeos de alta definição. No segundo estudo de caso foi abordado o codificador interquadros através da estimação de movimento. Um algoritmo de busca adequado à arquitetura paralela em questão foi proposto e implementado, além da implementação do cálculo de SAD. Os resultados obtidos na estimação de movimento apontam para um aumento na velocidade de execução em torno de 5,7 vezes para vídeos de alta definição.
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Projeto de uma estação fluviométrica automática
(2014-03-20) Chaves, Haroldo Augusto Tonetto; Hüsemann, Ronaldo
Este trabalho descreve o projeto de uma estação fluviométrica automática para monitoramento remoto de nível de rios e lagos utilizando um sensor de pressão diferencial não submersível. O projeto em questão adota um módulo de comunicação que usa tecnologia de celulares possibilitando recursos de telemetria. Este conjunto é capaz de obter e transmitir o nível do rio de forma programada para um servidor, o qual recebe esta informação e distribui para os órgãos responsáveis. Por segurança, os dados são armazenados em um cartão de memória, também instalado na estação. Nesse sistema também é possível interagir com a estação e solicitar informações de nível a qualquer momento através de mensagens de texto de telefone celular, ou até mesmo receber alertas de enchentes ou da ultrapassagem de um nível qualquer pré-configurado. Para validação do funcionamento dos sensores utilizados este sistema foi testado na Barragem eclusa do rio Taquari, no município de Bom Retiro do Sul, onde também foram feitos os testes iniciais com um protótipo.
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Desenvolvimento de um dispositivo de realização de ensaios não destrutivos em metais por correntes de Foucault
(2014-03-21) Cantú, Rafael De Moraes; Porto, Rodrigo Wolff
Este trabalho tem como objetivo estudar o efeito das correntes de Foucault e utilizá-las na realização de testes não destrutivos em metais, uma vez que estas apresentam perfil variante de acordo com a estrutura do metal em que estão sendo induzidas, sendo possível criar uma relação entre a estrutura do metal e o perfil das correntes de Foucault induzidas no mesmo. A fim de se obter um sinal que varie de acordo com o perfil dessas correntes pode-se usar um sensor de magnetorresistencia gigante, que varia a sua tensão de saída de acordo com a intensidade do campo magnético que incide sobre ele. Desta forma objetiva-se construir um dispositivo que induza correntes no material a ser investigado e faça a leitura do sinal do sensor, permitindo mensurar a presença ou não de falhas na estrutura do material.
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Desenvolvimento de um sistema para medir o conjugado de um motor de indução
(2014-03-27) Devitte, Willian; Porto, Rodrigo Wolff
Este trabalho apresenta um sistema capaz de mensurar o conjugado desenvolvido em um motor de indução trifásico, através de transdutores, sensores de força do tipo célula de carga. O conjugado do sistema proposto pode ser obtido de duas formas: medição direta através de um torquímetro rotativo acoplado ao eixo do motor, ou medição indireta, utilizando células de carga acopladas à base do motor. Neste contexto, são analisadas algumas vantagens de medir-se o conjugado do motor pela forma indireta. Um sistema foi adaptado ao eixo do motor para reproduzir o efeito de uma carga mecânica, possibilitando assim variar a força exercida pelo motor nas células de carga. A leitura da variação da medição nas células de carga é convertida em conjugado disponível no eixo e disponibilizada de forma gráfica. Os resultados apresentam o funcionamento do sistema proposto com faixa de medição de conjugado de 0 a 50 N.m para uma tensão de saída de 0 a 10 V mensurado com o auxilio em uma placa de aquisição específica. Este sistema apresenta medidas satisfatórias que possibilitaram comparar os sinais medidos e validar o método desenvolvido para mensurar o conjugado. Além disso, este sistema possibilita mensurar o conjugado de motores, avaliando qual deve ser utilizado, também como, qual o esforço que a base onde o mesmo será fixado deve suportar.
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Sistema de medição, controle e acionamento para sistema de aquecimento solar fototérmico com circulação forçada
(2014-08-14) Dexheimer, Guilherme Muccillo; Porto, Rodrigo Wolff
Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um sistema capaz de gerir medições de temperatura, luminosidade, vazão e que tem o objetivo de aumentar rendimento de um sistema de aquecimento solar com circulação forçada. Na busca pelo melhor rendimento foram implementadas duas funções para o acionamento da bomba de circulação forçada da água, que foi executada através de um inversor de frequência monofásico. Estes acionamentos ocorreram de forma proporcional à luminosidade, um de forma contínua, ou seja, variando a vazão durante todo o dia. Já a outra forma, foi descontínua, onde o acionamento da bomba dependia também das temperaturas do sistema. Estas aplicações atingiram rendimentos de até três vezes o rendimento do sistema inicial do laboratório solar o que proporcionou um incremento de aproximadamente 15ºC à temperatura de consumo.
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Análise e desenvolvimento de um inversor monofásico de baixa potência aplicado a sistemas de transporte
(2014-08-21) Tiggemann, Henrique; Schuch, Luciano
O presente trabalho apresenta o Trabalho de Conclusão de Curso que objetiva a análise e o desenvolvimento de um inversor monofásico de baixa potência. Através da revisão bibliográfica e das simulações realizadas, constata-se que a topologia em ponte completa com isolação galvânica em alta freqüência, utilizando modulação SPWM (Sinusoidal Pulse-Width Modulation) apresenta o menor conteúdo harmônico de baixa ordem, sendo esta eleita para ser implementada. São apresentadas, no decorrer do trabalho, formas de modulação da tensão de saída, as topologias básicas de inversores, bem como a metodologia de trabalho e os resultados experimentais obtidos.
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Projeto de uma planta de manufatura flexível multidisciplinar
(2014-09-12) Bildhauer, Alex; Hüsemann, Ronaldo
Neste trabalho é apresentado o projeto de uma planta de manufatura flexível multidisciplinar, capaz de simular, em um laboratório acadêmico, ambientes típicos de uma linha de produção industrial. O objetivo principal consiste em auxiliar os alunos de diferentes cursos de engenharia nas atividades práticas no decorrer do curso. O projeto é constituído de três esteiras transportadoras que realizam o deslocamento de produtos, interligadas por dois buffers (pulmão industrial), que permitem o acúmulo dos produtos e tornam as esteiras independentes, e ainda, duas esteiras de trinta centímetros com células de cargas para a pesagem dos potes. No processo estão previstas as etapas de envase, colocação da tampa e do lacre, pesagem e inspeção do produto, representando uma linha de produção. A planta, por ser flexível, permite não só a alteração do layout, como também a colocação e alteração de diferentes equipamentos industriais (motores, sensores e atuadores). O controle dos processos ocorre por intermédio de um CLP, conectado a inversores de frequência, drivers, relés e contatoras, e, com o intuito de monitorar a planta, desenvolveu-se um supervisório. Este trabalho contempla o projeto mecânico dos módulos, assim como sua automação.
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Modelo para Sistema de Registro Eletrônico de Ponto (SREP) sobre plataforma de telefonia IP
(2014-09-17) Veloso, Rick Schönhalz; Schneiders, Luis Antônio
Este trabalho foi concebido com a intenção de desenvolver um sistema de REP (Registrador Eletrônico de Ponto), sobre uma plataforma de telefonia IP. De acordo com o que será exposto no decorrer do trabalho, pode-se ver a complexidade das legislações sobre as relações de trabalho versus a evolução dos modelos de empregabilidade. Buscou-se nas redes de telecomunicações, públicas e privadas o meio para preencher essa lacuna, uma vez que com ela é possível ter a capilaridade desejada para atingir todos os usuários do sistema. O desafio foi montar um sistema convergente que atendesse todos os critérios e recomendações das entidades reguladoras.
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Desenvolvimento de um sistema automatizado para prototipagem de placas de circuito impresso
(2015-02-13) Gobbi, Marco Antonio; Back, Jaime André
Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um sistema automatizado de pequeno porte e baixo custo para prototipagem de placas de circuito impresso (PCI), cujo objetivo é auxiliar estudantes e técnicos nas tarefas de confecção de circuitos eletrônicos, automatizando as etapas de isolação de trilhas e furação de PCIs, que em geral são feitas de forma manual. O sistema desenvolvido consiste em uma plataforma composta por uma máquina fresadora, módulos de hardware e um software gráfico próprio. A estrutura da máquina possui um sistema mecânico de movimentação em três dimensões (X, Y e Z) capaz de deslocar a ferramenta conforme posição comandada pelo sistema embarcado para usinagem da placa. A execução do movimento é realizada através da sequência de comandos gerados a partir de desenhos de placas eletrônicas feitos em softwares especializados. O software gráfico tem a função de servir como uma interface de comando para o usuário operar a máquina e permite carregar arquivos contendo instruções para prototipagem de placas. O sistema desenvolvido foi validado com testes de prototipagem de um circuito eletrônico, que são apresentados neste trabalho. Os resultados obtidos nestes testes demonstraram que o equipamento é capaz de executar a prototipagem de PCI de forma compatível com sistemas similares.
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Desenvolvimento de um protótipo de um robô de cinemática paralela do tipo delta para impressão tridimensional de peças
(2015-02-13) Tomei, Gabriel Pimentel De Souza; Schaeffer, Robson D.
Este trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de um protótipo de um robô paralelo do tipo delta para impressão tridimensional de peças. A impressão 3D tem sido muito usada atualmente para prototipagem rápida e permite a fabricação de peças individualizadas. A arquitetura paralela de robôs apresenta vantagens em relação à tradicional arquitetura serial, predominante na indústria, pela rigidez, leveza, precisão, velocidade e repetibilidade. Estas características são compatíveis com a tarefa proposta. A arquitetura visa flexibilidade, permitindo que o robô execute operações de pick-and-place, ou marcação de peças, através da simples troca de ferramenta do atuador final do robô. Este protótipo foi desenvolvido e construído em formato de parceria com a empresa Pedras Oriente, para a fabricação de moldes e concepção de novos produtos. O resultado final alcançado foi a construção de um protótipo funcional de um robô delta linear capaz de realizar a impressão de peças tridimensionais com bom acabamento e precisão, atendendo às necessidades da empresa.
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Automação e aperfeiçoamento de uma planta de manufatura flexível para atividades acadêmicas
(2015-02-13) Pelegrini, Mateus Samuel; Hüsemann, Ronaldo
Neste trabalho, apresenta-se o aperfeiçoamento e automação de uma planta de manufatura flexível, com inclusão de estações de trabalho que possam simular o ambiente industrial, sendo o principal objetivo auxiliar os estudantes dos cursos de engenharia em suas práticas acadêmicas. Esta planta é composta por três esteiras transportadoras para o deslocamento de produtos, interligadas por mesas giratórias, tornando as esteiras independentes, além de duas esteiras que servem para a pesagem de produtos. Foram adicionados neste processo três módulos de automação, sendo cada módulo controlado por um Controlador Lógico Programável (CLP) e dispositivos que atuam no processo, para que o aluno tenha interface prática com acionamentos cotidianos da indústria. Além disto, foram projetados e implementados um sistema de alimentação de potes e um sistema de fechamento de tampas. Com estas alterações, propõe-se criar um supervisório para uma Interface Homem-Máquina (IHM) para testes destas funcionalidades.
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Projeto de um sistema de abastecimento de energia elétrica auxiliar a partir de painéis fotovoltaicos para uso residencial
(2015-06) Scheibler, Gustavo; Worm, Henrique; http://lattes.cnpq.br/9412700158986839; Worm, Henrique; Porto, Rodrigo W.; Mottin, Alex; Porto, Rodrigo Wolff
A procura por formas alternativas de geração de energia elétrica observada nas últimas décadas tornou crescente o uso de placas fotovoltaicas capazes de utilizar a luz solar para tal finalidade. Essa fonte de energia não objetiva substituir, mas complementar o modelo energético já existente. Este trabalho apresenta uma proposta de um sistema de geração de energia fotovoltaica de pequeno porte, com capacidade para atender as necessidades básicas de uma residência. O trabalho descreve os principais componentes do sistema proposto que é composto por um conjunto de nove placas fotovoltaicas, um conversor de tensão e um controlador microprocessado. Para validação desta proposta foram realizados experimentos práticos com uma placa fotovoltaica durante um período de sete dias. Em seguida, esses dados foram comparados com dados de radiação solar incidente coletado por uma estação meteorológica localizada no campus da Univates. Além disso, foi construído e testado um inversor de corrente continua para corrente alternada com potência de 200W, gerando frequência de 60Hz e tensões de saída de 220Vca.
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Sistema autônomo de desinfecção de bactérias com uso de lâmpadas ultravioletas alimentado por energia fotovoltaica
(2015-11) Altmann, Mateus; Husemann, Ronaldo; http://lattes.cnpq.br/3960175537782348; Husemann, Ronaldo; Konrad, Odorico; Giacomolli, Anderson Antônio
O alto custo dos processos de desinfecção nas indústrias alimentícias e o elevado gasto com energia elétrica para o funcionamento dos equipamentos levam empresas a optarem por tecnologias alternativas, mas com a mesma eficiência. Neste sentido, o presente estudo tem por objetivo tornar um processo de higienização de garrafas PET sustentável, gerando energia elétrica através de painéis solares fotovoltaicos para ativar duas lâmpadas ultravioletas germicidas de 20W utilizadas na desinfecção externa de bactérias de garrafas PET em uma industria de bebidas, localizada na cidade de Lajeado/RS. Foram demonstrados cálculos de dimensionamento dos equipamentos utilizados no projeto e criado um controle para supervisão das grandezas elétricas envolvidas no projeto com a utilização de um sistema microcontrolado Arduino e monitoradas através de um display LCD sensível ao toque. Ao fim do estudo, o sistema foi acionado e, através da criação de um programa de aquisição de dados, as grandezas elétricas foram monitoradas durante um período de 16 dias. Com os resultados obtidos, comprovou-se a utilização da metodologia para o dimensionamento do sistema solar fotovoltaico.
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Projeto de um display holográfico volumétrico rotativo
(2015-11) Lieberknecht, Eduardo Augusto; Hüsemann, Ronaldo; http://lattes.cnpq.br/3960175537782348; Hüsemann, Ronaldo; Wolf, Alexandre Stürmer; Giacomolli, Anderson Antônio
Este trabalho descreve o desenvolvimento de um display gráfico rotativo que destoa através dos princípios de funcionamento dos displays convencionais pelo seu arranjo mecânico. Toda a exibição das imagens desenvolvida a partir deste trabalho é gerada através de múltiplas linhas de LEDs, empilhadas sobre o eixo de giro, acoplado a um motor e a um mecanismo de transferência de energia. Este mecanismo girando acima da persistência da retina humana e piscando de forma controlada, gera a ilusão de uma imagem tridimensional formada no ar. A exibição das imagens se dá na parte interna do cilindro transcrito pela rotação das barras de LED. Para o controle é utilizado um microcontrolador ARM Cortex-M3, que através do barramento SPI comunica-se com drivers que controlam 24 LEDs RGB existentes em cada um dos 8 níveis de exibição. O projeto prevê a interpretação de arquivos tridimensionais no formato IGES, que são convertidos através de um software e são lidos de um cartão SD embarcado na placa de controle. O display apresenta em até 8 cores as projeções volumétricas simulando 30.072 pixels a cada rotação, girando 20 voltas por segundo.
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Sistema de controle e monitoramento de ambiência para aviários do tipo pressão negativa
(2016-02-03) Tiggemann, Fabricio; Husemann, Ronaldo; http://lattes.cnpq.br/3960175537782348; Husemann, Ronaldo; Pretto, Fabrício; Schirmbeck, Juliano
Aviários com sistema de ventilação forçada têm sua eficiência aumentada se tiverem controle de parâmetros, tais como temperatura e umidade. A inter-relação das diferentes variáveis de um aviário dificulta o uso de sistema de controle manual. Com base neste cenário se propõe o desenvolvimento de um sistema de controle automatizado para aviários com capacidade de monitorar as principais variáveis (temperatura, umidade, pressão estática e qualidade do ar), atuando sobre os sistemas de ventilação, cooling, nebulização, inlets e cortinas. O sistema proposto utiliza tecnologia embarcada, contendo elementos de hardware e software. O hardware desenvolvido pode ser dividido em três módulos: placas de controle, interface e sensoriamento. O controle é composto por um computador de placa única (Raspberry Pi), que se comunica com as placas de interface e sensoriamento através dos barramentos de comunicação I²C e EIA485, respectivamente. As placas de interface são utilizadas para a conexão de sinais digitais internos ao painel elétrico enquanto as placas de sensoriamento serão utilizadas para conexão de sinais digitais e analógicos externos, ao longo do aviário. O software desenvolvido foi dividido em três aplicações, uma aplicação embarcada nas placas de sensoriamento e outras duas embarcadas na placa de controle, responsáveis por realizar respectivamente o controle do sistema e a interface com o usuário. Ambas as aplicações embarcadas no circuito de controle foram desenvolvidas na linguagem de programação Java e utilizam um banco de dados MySQL. O aplicativo de interface foi desenvolvido com abordagem Web, permitindo sua utilização tanto em computadores como em dispositivos móveis. Experimentos foram realizados em um aviário com 2400 m², apresentando uma funcionalidade adequada.
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Desenvolvimento de uma fresadora CNC para a usinagem em 5 eixos
(2016-05-25) Werner, Gerson; Schaeffer, Robson Dagmar; http://lattes.cnpq.br/2602347077478476; Schaeffer, Robson Dagmar; Izquierdo, Rafael Crespo; Rosa, Guilherme Cortelini Da; Porto, Rodrigo Wolff
Com o objetivo de reduzir paradas para reposicionamento de peças com geometrias complexas, reduzir o número de ferramentas envolvidas no processo de usinagem e consequentemente o tempo e o custo do produto final, máquinas-ferramenta com cinco ou mais eixos ganham cada vez mais espaço na indústria. Este trabalho tem como objetivo o projeto e a implementação de uma fresadora CNC com cinco eixos, para usinagem de peças de pequenas dimensões. Esta fresadora consiste em um conjunto mecânico, módulos de hardware e um software de interface gráfica. A estrutura mecânica da máquina permite a movimentação linear dos eixos X, Y e Z, operando juntamente com a rotação da mesa de trabalho nos eixos B e C, totalizando cinco eixos. A movimentação dos eixos é realizada através de uma sequência de comandos gerados com o auxílio de softwares CAM, que são carregados no software desenvolvido, onde são processados e posteriormente enviados, por transmissão serial, para uma plataforma microcontrolada que exerce o controle dos motores da máquina. O protótipo desenvolvido se diferencia de outras máquinas existentes pelas dimensões reduzidas e pelo baixo custo, proporcionando o acesso a este tipo de tecnologia a pequenas empresas e instituições de ensino.
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Desenvolvimento de um sistema de execução da manufatura online para uso em indústria de ração animal
(2017-01) Wolf, Augusto Junqueira; Worm, Henrique; http://lattes.cnpq.br/9412700158986839; Worm, Henrique; Wolf, Alexandre Stürmer; Schaeffer, Robson Dagmar
O presente trabalho aborda o desenvolvimento de um Sistema de Execução da Manufatura (MES) online para uso em indústria de ração animal, identificando as tecnologias utilizadas para o desenvolvimento do mesmo, bem como as definições do processo de produção em uma fábrica de rações, além dos requisitos necessários em um MES. Para isso, além do sistema web, um conector em Java foi desenvolvido, devido a necessidade de efetuar a troca de comunicações entre um Controlador Lógico Programável (CLP) e o Banco de Dados. Este sistema deve efetuar o controle automático das receitas de rações, gerenciando seus ingredientes, quantidade de bateladas, provendo informações online acerca da precisão das dosagens, bem como quantitativos inerentes ao processo.