Programação
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OBJETIVOS FUNDAMENTAIS
Os Sistemas Produtivos vem passando por processos de digitalização e integração de Sistemas Ciber-Físicos e IoT (Internet das Coisas) que compõem sistemas de controle de Sistemas Produtivos.
Neste contexto, é necessário estabelecer um conjunto de sistemáticas e metodologias aplicadas para o desenvolvimento de Sistemas de Controle de SPs que se baseia em três aspectos fundamentais:
- O ciclo de vida dos produtos.
- Os processos de produção.
- Fluxo das informações de controle.
- A modelagem estrutural do sistema e a representação de seus dispositivos.
- A modelagem funcional dos dispositivos que interagem com o sistema de controle.
- A modelagem comportamental do sistema descrevendo os diversos processos a serem executados.
- Controle de malha aberta temporizado.
- Controle de malha fechada.
- Controle de utilização de recursos compartilhados.
- Técnicas para definição da arquitetura do sistema de controle a partir do modelo comportamental.
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O projeto de sistemas de controle de SPs envolve o conhecimento de diferentes técnicas de análise e síntese de sistemas artificiais dirigidos por eventos que não é trivial, principalmente se o comportamento desses sistemas for resultado da realização de vários de processos que compartilham um conjunto finito de recursos que possuem autonomia.
É necessário considerar procedimentos adequados que permitam tratar o problema e que garanta obter a solução desejada de forma sistemática considerando a necessidade de atender aos requisitos para realizar produção customizada e atender a variações na demanda.
Uma comprovação desta afirmação pode ser observada a partir da evolução do conceito de Indústria 4.0 que permeia os SPs. Trata-se de um novo paradigma em que os elementos ativos que compõem um SP passam a elementos que possuem uma identificação digital que lhes garantem conectividade em uma rede em que podem estar sendo capacitados a atuar com diferentes níveis de autonomia, conforme a capacidade de Inteligência Artificial lhe forem atribuídas.
Por fim, é fundamental que haja a compreensão de que quanto maior for a autonomia de um SP, mais crítico passa a ser este sistema, ou seja, torna-se diretamente proporcional à autonomia, a realização de uma Análise de Risco adequada para que controles de prevenção e mitigação de falhas possam se projetados.
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Para o desenvolvimento das atividades que serão realizadas nesta disciplina pretende-se utilizar esta plataforma e-Disciplinas da USP utilizando os seguintes métodos:
- Aulas expositivos on-line, utilizando o ambiente Google Meet, que se torna excelente para utilização junto ao Moodle. Serão selecionadas as aulas fundamentais para serem gravadas e disponibilizadas para os alunos no próprio Moodle.
- Serão disponibilizados textos para leitura prévia e serão organizadas salas de discussões sobre os temas com apresentação em duplas. Todo o material em termos de textos e vídeos será disponibilizado.
- Serão desenvolvidos projetos de automação, no tocante ao desenvolvimento de sistemas de controle. Os alunos poderão utilizar software para simulação de modelos em Redes de Petri (PIPE, por exemplo) para apresentar os modelos desenvolvidos e a validação dos mesmos. Os modelos podem ser apresentados utilizando os recursos de apresentação do Google Meet.
- Poderá, também, ser utilizado o ambiente CodeSys para a programação dos algoritmos de controle em linguagens específicas onde serão discutidos aspectos voltados para o isomorfismos entre modelos formais.
- As avaliações serão aplicadas da seguinte forma:
- A partir das apresentações em dupla das discussões que forem encaminhadas durante as aulas.
- O desenvolvimento e apresentação na forma de seminário de um projeto final que deverá ser desenvolvido em duplas.
- Uma avaliação final baseado em conceitos vistos no curso e material que será disponibilizado para leitura prévia.
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Esta aula introdutória apresenta os aspectos básicos a serem contemplados nesta disciplina.
- Objetivos fundamentais
- Justificativas para cursar esta disciplina
- Metodologia de ensino a ser aplicada
- Programação básica
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PMR5402 A01 Arquivo
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Vídeo PMR5402 A01 Arquivo
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Nesta aula apresentam-se aspectos fundamentais sobre a caracterização dos sistemas de controle:
- Características gerais dos sistemas
- Modelagem
- Aplicação em Controle Lógico
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PMR5402 A02 Arquivo
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Artigo - On the history of DES Arquivo
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Vídeo PMR5402 A02 Arquivo
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Nesta aula o objetivo é analisar as linguagens de programação prescritas pela Norma IEC61131-3 e seus recursos para programação de Controladores Programáveis.
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PMR5402 A03 Arquivo
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Vídeo PMR5402 A03 Arquivo
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Nesta aula o objetivo é continuar a análise das linguagens de programação prescritas pela Norma IEC61131-3 e seus recursos para programação de Controladores Programáveis e realização de aplicações envolvendo casos de uso.
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PMR5402 A04 Arquivo
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Vídeo PMR5402 A04 Arquivo
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Nesta aula apresenta-se uma discussão sobre a sistemática de programação de controladores programáveis utilizando as quatro linguagens fundamentais prescritas pela norma IEC-61131-3 considerando os seguintes aspectos:
- Eficiência do processo de modelagem.
- Potencial de reutilização.
- Forma de validação do código.
- Representação de variáveis de entrada, saída e de estado.
- Definição de arquiteturas lógica e física.
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PMR5402 A05 Arquivo
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Vídeo PMR5402 A05 Arquivo
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O Objetivo desta aula é discutir o método dedutivo para a modelagem de Sistemas de Controle baseado no conceito de SED. Neste contexto discute-se:
- Hipóteses adotadas para geração de modelos.
- O conceito de Tarefa baseado na processamento de controle sequencial e o modelo de software baseado na norma IEC 61131-3.
- Modelo Estrutural padrão baseado no conceito de ativos e classes de dispositivos.
- Modelo Comportamental e as características envolvendo:
- Explosão combinatória de estados.
- Sistemas lógicos e método indutivo e dedutivo.
- O impacto do ciclo de varredura no modelo de diagrama de blocos do dispositivo de controle.
- Técnicas de processamento do controle.
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PMR5402 A06 Arquivo
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Vídeo PMR5402 A06 Arquivo
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Neste aula o foco é esclarecer as dúvidas a respeito do uso de Redes de Petri para a modelagem de Sistemas Produtivos. Neste aspecto é importante compreender os seguintes aspectos:
- Modelo conceitual dos elementos estruturais de uma RdP.
- A modelagem das características fundamentais de um Sistema Produtivo: (i) modelagem de processo independentes; (ii) competição de uso de recursos; (iii) cooperação entre processos.
- Discussão dos modelos básicos de interação em Redes de Petri C/E: (i) fluxos alternativos; (ii) divisão e junção de processos; (iii) compartilhamento de recursos.
- O conceito de Redes de Petri Interpretadas para modelagem do sistema de controle.
- Sistemática para a conversão de modelos em RdP para LD.
Além disso, nesta aula é apresentado o conceito de Autômatos Finitos e como modelar sistemas sequenciais utilizando o conceito de estado global de um sistema.
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PMR5402 A07 Arquivo
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Vídeo PMR5402 A07 Arquivo
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Nesta aula é apresentado o conceito de Grafo Reduzido discutindo-se os seguintes aspectos:
- Uma abordagem algorítmica para a modelagem de sistemas sequenciais.
- A diferença entre receptividade e sensibilidade na mudança de estados.
- A representação de estados globais.
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PMR5402 A08 Arquivo
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Vídeo PMR5402 A08 Arquivo
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Esta aula aborda a questão de como resolver o problema de controle de Sistemas Produtivos Complexos em virtude da alta flexibilidade de seus ativos utilizados na produção de itens manufaturados ou prestação de serviços em um ambiente com as seguintes características:
- Há um conjunto finitos de processos simultâneos que podem ocorrer em determinados Sistemas Produtivos para a fabricação de itens manufaturados.
- O conjunto de recursos flexíveis para a fabricação é limitado provocando um forte compartilhamento dos mesmos.
- Existe a possibilidade de ocorrência de travamentos indesejáveis por bloqueio no fluxo de materiais.
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Task Control of Intelligent Transportation Vehicles in Manufacturing Systems Arquivo
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O objetivo desta aula é realizar a análise de estudos de caso e como metodologias de modelagem da lógica de controle podem ser aplicadas verificando-se:
- A questão de modelagem orientada a processos.
- O conceito de funcionalidade, operação e ação direta por meio dos elementos finais de controle.
- A transição de redes não marcadas e marcadas durante o processo de modelagem.
- As formas de compartilhamento de recursos.
- A comunicação com as entradas e saídas físicas.
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Vídeo PMR5402 A10 Arquivo
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Nesta aula discute-se aspectos fundamentais para que haja discernimento sobre assuntos muito importantes para o projeto do controle de sistemas produtivos:
- Detalhes sobre as fontes de complexidade no processo de modelagem de Sistemas Produtivos.
- Aplicação do conceito de algoritmo computável em controle.
- Estruturação do processo de modelagem.
- Uso de "modelos invertidos" para modelagem de processos globais.
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PMR5402 A11 Arquivo
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Leitura - CONTROLE DE RECURSOS EM SISTEMAS PRODUTIVOS Arquivo
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Leitura - Estudo de Caso Arquivo
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Leitura Opcional - SIS Arquivo
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Vídeo PMR5402 A11a Arquivo
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Vídeo PMR5402 A11b Arquivo
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Vídeo PMR5402 A11c Arquivo
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Vídeo PMR5402 A11d Arquivo
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Esta aula tem como objetivo fazer uma revisão dos principais conteúdos aprendidos envolvendo desde a questão de formalismos para modelagem de Sistemas de Controle de Sistemas a Eventos Discretos, a representação de estados globais e estados locais, a aplicação de uma abordagem algorítmica e normas técnicas e o impacto no projeto de sistemas envolvendo processos individuais e processos globais. Neste contexto foi amplamente discutido o aspecto de complexidade causada por indeterminismo quanto a sequência de ocorrência de eventos.
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Vídeo PMR5402 A12 Arquivo
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