Desenvolvimento de uma arquitetura de hardware modular para ambientes industriais

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Alves, Jorge Miguel da Silva
Data de Publicação: 2022
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/10316/103020
Resumo: Dissertação de Mestrado em Engenharia Física apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia
id RCAP_267892b648b9552a5166792b3ce043bd
oai_identifier_str oai:estudogeral.uc.pt:10316/103020
network_acronym_str RCAP
network_name_str Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
repository_id_str 7160
spelling Desenvolvimento de uma arquitetura de hardware modular para ambientes industriaisDevelopment of a modular hardware architecture for industrial environmentssistema modularindústriahardwaremódulos de expansãosinais elétricos e de vibraçãomodular systemindustryhardwareexpansion moduleselectrical and vibrational signalsDissertação de Mestrado em Engenharia Física apresentada à Faculdade de Ciências e TecnologiaA indústria tem sido marcada por uma alteração constante das suas legislações ambientais, necessidade de uma gestão eficiente da energia e dos recursos, tendência de zero defeitos, entre outros fatores. Estes fatores levaram ao aparecimento da Indústria 4.0, caracterizada por um controlo eficiente, flexível e fiável dos processos de produção. O desenvolvimento de um sistema de hardware modular desenhado para a indústria permite simplificar a gestão dos sistemas na indústria e um melhor controlo dos processos industriais, através da aquisição e tratamento de dados. Este sistema diminui a intervenção humana, com o conceito plug & play, facilitando a adição e substituição de novos módulos. Neste projeto, é desenvolvido um sistema de hardware modular para a indústria. Este sistema modular é constituído por um módulo principal de processamento (mPP) e os seguintes módulos específicos de expansão (mEX): o módulo de expansão de sinais elétricos (mSE) e o módulo de expansão de sinais de vibração (mSV). No desenvolvimento do mPP são apresentados os seus periféricos e meios de proteção para o meio industrial. Os mEX são constituídos pelos sensores, respetivos circuitos de condicionamento e pelo conversor analógico/digital, sendo estes responsáveis pela aquisição dos sinais de campo e a sua transmissão para o mPP. Os mEX desenvolvidos foram testados em ambiente industrial. Para a validação do mSE e do mSV, dois casos de estudo foram implementados recorrendo à inteligência computacional. O primeiro caso de estudo, relativo ao mSE, foi utilizado na captura do sinal de tensão e corrente de um quadro elétrico, e o método de desagregação de cargas foi aplicado para a monitorização do funcionamento de cada motor. O segundo caso de estudo, relativo ao mSV, foi utilizado na estimação do enchimento do moinho de cimento. Os resultados obtidos validam a arquitetura de hardware modular e os módulos industriais desenvolvidos. Este projeto apresenta o estudo desenvolvido e as características a ter em conta para o desenvolvimento e aplicação destes sistemas modulares na indústria, demonstrando a versatilidade dos mesmos para novas aplicações.The industry has been marked by a constant change in environmental legislation, the need for efficient management of energy and resources, and the trend toward zero defects, among other factors. These factors led to the arising of Industry 4.0, characterized by efficiency, flexibility, and reliable control of production processes. The development of a modular hardware system designed for industry allows the management simplification of systems in industry and improvement in the control of industrial processes through data acquisition and processing. This system reduces human intervention, with the plug & play concept, simplifying the addition and replacement of new modules. In this project, a modular hardware system for the industry is developed. This modular system consists of a main processing module (mPP) and the following specific expansion modules (mEX): the electrical signals expansion module (mSE) and the vibration signals expansion module (mSV). In the development of the mPP, its peripherals and protection devices for the industrial environment are presented. The mEX are composed of sensors, their conditioning circuits, and an analog/digital converter, which are responsible for the acquisition of field signals and their transmission to the mPP. The developed mEX were tested in an industrial environment. For the validation of the mSE and the mSV two case studies were implemented using machine learning techniques. In the first case study, the module mSE was used to capture the voltage and current signals of an electrical switchboard, and the load disaggregation method was applied for monitoring the operation of each motor. In the second case study, the module mSV was used to estimate the cement mill filling. The results obtained validate the developed modular hardware architecture and the industrial modules. This project presents the developed study and the characteristics to be taken into account for the development and application of these modular systems in the industry, demonstrating their versatility for new applications.Outro - Esta dissertação/tese foi elaborada no projeto iProMo, sendo financiada pela Agência Nacional de Inovação.2022-09-28info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesishttp://hdl.handle.net/10316/103020http://hdl.handle.net/10316/103020TID:203079655porAlves, Jorge Miguel da Silvainfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2022-10-19T20:36:41Zoai:estudogeral.uc.pt:10316/103020Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T21:19:53.840083Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
dc.title.none.fl_str_mv Desenvolvimento de uma arquitetura de hardware modular para ambientes industriais
Development of a modular hardware architecture for industrial environments
title Desenvolvimento de uma arquitetura de hardware modular para ambientes industriais
spellingShingle Desenvolvimento de uma arquitetura de hardware modular para ambientes industriais
Alves, Jorge Miguel da Silva
sistema modular
indústria
hardware
módulos de expansão
sinais elétricos e de vibração
modular system
industry
hardware
expansion modules
electrical and vibrational signals
title_short Desenvolvimento de uma arquitetura de hardware modular para ambientes industriais
title_full Desenvolvimento de uma arquitetura de hardware modular para ambientes industriais
title_fullStr Desenvolvimento de uma arquitetura de hardware modular para ambientes industriais
title_full_unstemmed Desenvolvimento de uma arquitetura de hardware modular para ambientes industriais
title_sort Desenvolvimento de uma arquitetura de hardware modular para ambientes industriais
author Alves, Jorge Miguel da Silva
author_facet Alves, Jorge Miguel da Silva
author_role author
dc.contributor.author.fl_str_mv Alves, Jorge Miguel da Silva
dc.subject.por.fl_str_mv sistema modular
indústria
hardware
módulos de expansão
sinais elétricos e de vibração
modular system
industry
hardware
expansion modules
electrical and vibrational signals
topic sistema modular
indústria
hardware
módulos de expansão
sinais elétricos e de vibração
modular system
industry
hardware
expansion modules
electrical and vibrational signals
description Dissertação de Mestrado em Engenharia Física apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia
publishDate 2022
dc.date.none.fl_str_mv 2022-09-28
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv http://hdl.handle.net/10316/103020
http://hdl.handle.net/10316/103020
TID:203079655
url http://hdl.handle.net/10316/103020
identifier_str_mv TID:203079655
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informação
instacron:RCAAP
instname_str Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informação
instacron_str RCAAP
institution RCAAP
reponame_str Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
collection Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
repository.name.fl_str_mv Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informação
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1799134092780896256

Registros relacionados