Objectivos

 

Programa

 

Horário

 

Avaliação

 

Lab

 

Bibliografia

 

Automação de Processos Industriais

(Industrial Processes Automation)

 

 

 

Mestrado Integrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

Área de Sistemas, Decisão e Controlo

 

 

 

1º Semestre 2017/2018

 

 

 

Docente: Prof. José Gaspar

jag (at) isr.tecnico.ulisboa.pt

21 8418293 Ext. 2293

 

 

 

Aviso: em 2018/2019 a cadeira decorre no 2ºSemestre

Warning: in 2018/2019 the course runs in the 2nd Semester

 

 

 

Última alteração: 9 de Fevereiro de 2018

 

Link para a página no fénix: https://fenix.tecnico.ulisboa.pt/disciplinas/APInd/2017-2018/1-semestre

Link para o ano anterior: http://users.isr.ist.utl.pt/~jag/courses/api16/api1617.html

 

Avisos:

 

06.02.2018 - Publicadas notas do 2º exame (ver mais abaixo, nesta página)

29.01.2018 - Publicadas notas do 1º exame (ver mais abaixo, nesta página)

08.01.2018 - Horários de dúvidas para 1º exame

08.01.2018 - Actualização da colecção de slides. Ver nesta página a secção "Programa"

20.11.2017 - Publicado enunciado da parte C do segundo trabalho de laboratório.

20.11.2017 - Publicado enunciado da parte B do segundo trabalho de laboratório.

20.11.2017 - Publicado enunciado da parte A do segundo trabalho de laboratório.

01.11.2017 – Lab3 guia visita e OpenPLC Arduino ou Raspberry-pi.

23.10.2017 - Publicado enunciado da parte C do primeiro trabalho de laboratório.

23.10.2017 - Publicado enunciado da parte B do primeiro trabalho de laboratório.

18.10.2017 - Publicado enunciado da parte A do primeiro trabalho de laboratório.

10.10.2017 – Publicado trabalho preliminar 02.

03.10.2017 – Publicado trabalho preliminar 01.

01.09.2017 - O processo de inscrições de grupos em laboratório será definido na primeira aula teórica.

01.09.2017 - Os acetatos das aulas teóricas irão ser publicados ao longo do semestre. Para ter uma antevisão dos acetatos continuam disponíveis os acetatos do ano anterior.

01.09.2017 - As notas de laboratório obtidas no ano anterior são válidas para o ano lectivo actual.

 

 

 

Objectivos da Cadeira:

 

 

 

Pretende-se dotar os alunos com a capacidade para a resolução de problemas de automação. Com esse objectivo estudam-se metodologias de análise e síntese de sistemas de eventos discretos, na forma de controladores de supervisão que se implementam em dispositivos industriais. A formação nas seguintes componentes será aprofundada:

 

 

 

Análise de sistemas para automação industrial.

 

Metodologias para a implementação de soluções em automação industrial.

 

Linguagens de programação de Autómatos Programáveis (PLCs).

 

Máquinas de Controlo Numérico Computorizado.

 

Modelação de sistemas de eventos discretos.

 

Supervisão de Processos de Automação Industrial.

 

 

 

 

 

Programa:

 

 

Cap. 1 - Introdução à Automação [1 semana] Introdução aos dispositivos utilizados em automação industrial. Lógica cablada e lógica programada. Introdução às metodologias de descrição de problemas em automação industrial. Apresentações de motivação.

 

Cap. 2 - Introdução aos PLCs [1 semana] Componentes constituintes dos Autómatos Programáveis (PLCs). Estrutura interna e funcionamento. Interfaces de entrada e de saída. Interligação entre PLCs.

 

Cap. 3 - Linguagens de Programação de PLCs [2 semanas] Ladder diagrams; Instruction List; Structured Text. Networking. Descrição dos componentes de uma linguagem típica. Estruturas de controlo de fluxo. Ambientes de desenvolvimento.

 

Cap. 4 – GRAFCET [2 semanas] A norma GRAFCET. Técnicas de modelação utilizando GRAFCET. Ambiente de desenvolvimento. Interpretação de GRAFCET utilizando Ladder.

 

Cap. 5 – CAD/CAM e Máquinas CNC [1 semana] Tipos de máquinas e seu funcionamento. Métodos de interpolação para geração de trajectórias. Utilização em células de fabricação flexível.

 

Cap. 6 – Sistemas de Eventos Discretos [2 semanas] Modelação de Sistemas de Eventos Discretos (SEDs). Autómatos (Turing / Busy Beaver). Redes de Petri: dinâmica e modelação. Modelos restritos e estendidos. Subclasses de redes.

 

Cap. 7 - Análise de Sistemas de Eventos Discretos [2 semanas] Propriedades de SEDs. Metodologias para análise de SEDs. Decidability. Simulação de redes de Petri com inputs e outputs.

 

Cap. 8 - SEDs e Automação Industrial [1 semana] Relação GRAFCET/Redes de Petri. Análise das soluções de automação industrial por analogia com os sistemas de eventos discretos.

 

Cap. 9 – Supervisão de Sistemas de Automação Industrial [2 semanas] Método SCADA e Controlo supervisionado de SEDs. Síntese de controladores.

 

 

 

Avaliação:

 

A avaliação consistirá em três trabalhos de laboratório (20% cada) e um exame final (40%). Cada grupo é constituído por até quatro elementos. Com uma semana de antecedência, pôr-se-ão disponíveis guiões de acompanhamento para ajudar na concretização das fases dos dois primeiros trabalhos de laboratório. Estes devem ser preparados apriori e entregues no final de cada sessão. O terceiro trabalho é sobre um tema afim com API e que deverá ser acordado com cada um dos grupos.

 

Serão efectuados dois exames finais, onde será contada a melhor nota. Em cada componente de avaliação a nota mínima é de 9 valores. Os alunos que o desejem podem substituir o 2º exame escrito por uma prova oral.

 

As notas de laboratório obtidas no ano anterior são válidas para o ano lectivo actual.

 

Será atribuído um valor extra aos alunos que assistam a mais de 70% das aulas teóricas e realizem sumários das aulas. Clicar aqui para download de ficheiro XLS para anotação de sumários. Ver exemplo aqui. Nota: sugere-se utilizar Google-docs / Create Spreadsheet / File-import (Upload file): 17_18_sem1_API.xls

 

Notas finais superiores a 17 valores implicam realização de prova oral para confirmação de nota. No caso de não realização de prova oral para confirmação de nota, a nota final será de 17 valores.

 

 

 

Resultados da avaliação:

 

Notas após revisão de provas do segundo exame e orais, pdf.

 

 

Calendário da Avaliação1

 

Laboratório

Inscrição nos laboratórios.
(Representante alunos)

1ª semana

Trabalhos
preliminares

1º trabalho
2º trabalho

1 semana
1 semana

1º Trabalho

Início
Fim

20/Out
13/Nov

2º Trabalho

Início
Fim

17/Nov
15/Dez

3º Trabalho
seminários

Proposta de temas
Exposição oral

1 data
semana >= 8

Exame

1º Exame escrito
2º Exame escrito ou oral

1ªep 18/01/2018 18:30 (F4)
2ªep 02/02/2018 18:30 (F4)

 

1 Datas dos exames conforme acordado em reunião de Coordenação do MEEC. Verificar informação oficial no Fénix.

 

Exames de anos anteriores:

 

Exames de 2004/5 a 2012/13 em PDF.

1º exame de 2013/14 em PDF.

2º exame de 2014/15 em PDF.

1º exame de 2015/16 em PDF.

1º exame de 2016/17 em PDF.

1º exame de 2017/18 em PDF.

 

 

Trabalhos de Laboratório:

 

(a preencher ao longo do semestre)

 

Manuais dos PLCs e do software de controlo:
(i) SW Unity Intro,
(ii) SW Unity Reference,
(iii) HW IO Module.
Extra (see this in the online help) SW Unity Standard Library Reference.

PLC experiments:
Memory data dump Unity Project and Matlab plot (written for P57 1634 with 28FK in slot3)

 

Enunciado do primeiro trabalho preliminar de laboratório, em formato Word.

Enunciado do segundo trabalho preliminar de laboratório, em formato Word.

 

Enunciado da parte A do Primeiro Trabalho de Laboratório, em formato Word.

Enunciado da parte B do Primeiro Trabalho de Laboratório, em formato Word.

Enunciado da parte C do Primeiro Trabalho de Laboratório, em formato Word.

Software de apoio ao primeiro trabalho:
PLC data logging webpage

Enunciado da parte A do Segundo Trabalho de Laboratório, em formato Word.

Enunciado da parte B do Segundo Trabalho de Laboratório, em formato Word.

Enunciado da parte C do Segundo Trabalho de Laboratório, em formato Word.

Software de apoio ao segundo trabalho (new info):
(i) PN_editor_MATLAB_sim_and_Manual.zip, version 3. Click here for help on simulating Petri nets.
(ii) Simulation of the "Five Philosophers Dinner" Petri net (in Matlab), complete demo (v3 for recent Matlab versions which are case sensitive)
(iii) Keyboard simulation (in Matlab), function prototypes v6 (you have to complete some functions, as indicated in the lab2 guide),
(iv) Supervised control toolbox spnbox.zip.
(v) Petri net compiler & demo, pn_to_plc_v3.zip. Click here for help on how to specify input to transition mappings.

Enunciado do Terceiro Trabalho de Laboratório - Visita a uma empresa, em formato PDF.

Site para registo de marcações de visitas a empresas, Google Spreadsheet.

Sugestões de trabalhos alternativos às visitas às empresas:
(i) Finding a paper to present
(ii) Finding an alternative work to present
(iii) OpenPLC testing on Arduino or Raspberry-pi (max three groups).
                 Register for Arduino. Register for Raspberry-pi.

Trabalhos de Laboratório, Apresentação de Seminários:

Dia

Hora

Nomes

[a preencher mais tarde]

 

 

Trabalhos de Laboratório, inscrições:

 

Turno de 2a-Feira

Grp

Número

Nome

A1

 

 

 

Turno de 6a-Feira

Grp

Número

Nome

B1

 

 

 

Floor plan of the laboratory: click here to see it.

Horário

 

 

Horário de dúvidas durante o período de exames:

API Exame #1, Dia 18/01/2018, 5ªFeira, às 18:30 (F4)
              6ªFeira, 12/01/2018, 11:30-13:00, sala 5.15, piso5 torre norte
              3ªFeira, 16/01/2018, 11:30-13:00, sala 5.15, piso5 torre norte
              4ªFeira, 17/01/2018, 11:30-13:00, sala 5.15, piso5 torre norte

API Exame #2, Dia 02/02/2018, 6ªFeira, às 18:30 (F4)
              3ªFeira, 30/01/2018, 11:30-13:00, sala 5.15, piso5 torre norte
              5ªFeira, 01/02/2018, 11:30-13:00, sala 5.15, piso5 torre norte

 

Notas:

- Cada aula de dúvidas será realizada havendo pelo menos uma pessoa interessada. Agradeço à(s) pessoa(s) interessada(s) que me envie(m) um email a informar no dia anterior (ou antes) o interesse na aula de dúvidas.

- Podem também contactar-me por email para esclarecimento de dúvidas ou marcação de horários adicionais de esclarecimento de dúvidas.

- A aula de dúvidas termina no caso de não existirem alunos após 20min da hora de início da sessão.

 

 

Bibliografia:

 

Petri Net Theory and the Modelling of Systems, James L. Peterson, Prentice-Hall,1981.

 

Supervisory Control of Discrete Event Systems using Petri Nets, J. Moody and P. Antsaklis, Kluwer Academic Publishers, 1998.

 

Introduction to discrete event systems, Christos G. Cassandras, Stéphane Lafortune, Kluwer / Springer, 1999 / 2008

 

Supervisory Control of Concurrent Systems: A Petri Net Structural Approach, Iordache M. V. and P. J. Antsaklis, Birkhauser Boston (2006)

 

Programmable Logic Controllers, Frank D. Petruzella, McGraw-Hill, 1996

 

Automating Manufacturing Systems, Hugh Jack, última versão, 2008.

 

 

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