Integração on-line entre um sistema didático de manufatura controlado por CLP e um ambiente de planejamento automático hospedado em nuvem
| dc.contributor.advisor1 | Fosenca, João Paulo da Silva | |
| dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/5217261758266411 | |
| dc.contributor.referee1 | Fosenca, João Paulo da Silva | |
| dc.contributor.referee2 | Pimentel, Sérgio Pires | |
| dc.contributor.referee3 | Tavares, José Jean-Paul Zanlucchi de Souza | |
| dc.creator | Motta, Hiago Silva | |
| dc.creator.Lattes | https://lattes.cnpq.br/7531591753007452 | |
| dc.date.accessioned | 2026-02-24T15:39:44Z | |
| dc.date.available | 2026-02-24T15:39:44Z | |
| dc.date.issued | 2026-02-20 | |
| dc.description.abstract | Programmable Logic Controllers (PLCs), although fundamental to traditional automation architectures, require considerable time for their programming development. The proposed approach aims to increase flexibility, modularity, and adaptability by using a high-level programming language. The work is based on PlanPAS, a developed solution that executes abstract actions (obtained from automated planners) directly in the field through the use of PLCs, sensors, actuators, and industrial communication networks. This approach is capable of integrating knowledge-based engineering (domain modeling, problem definition, and the generation of an action plan) with applied industrial automation (sensors, actuators, PLCs, and field data communication protocols). Despite the significant technical progress achieved at the time, PlanPAS operates in an offline manner, a non-intuitive methodology that limits operator adaptation to the system due to the need for manual reconfiguration of the plan. The proposed methodology is based on the implementation of an Application Programming Interface (API) developed in Python, capable of obtaining from planning.domains (an AI-planning platform) a solution file that specifies preconditions and describes all actions required to solve a given problem, which must be structured as representations of an initial scenario and a goal scenario. The planning problem is then formalized using information obtained directly from the field: the objectives to be achieved by the system are entered by the operator through an industrial interface, while the initial conditions of the process are constructed from the state of the sensors at the moment a new solution is requested. Within the proposed system, relevant information is exchanged at two distinct levels: from the API to the PLC, and vice versa, via an Industrial Ethernet network using the Modbus TCP protocol; and from the API to the AI-planning framework (PDDL Domains), and vice versa, via the HTTPS protocol using POST and GET methods. Physical process automation based on symbolic planning logic demonstrated: a flexible integration, tested on more than one PLC model supporting Modbus TCP communication; scalable, as demonstrated by domain expansion; and robust, presenting a contingency mechanism such that, in critical cases, the system remains operational even in the event of a temporary loss of communication with the API. This work enabled the integration between high-level decision-making processes, performed by an automated planner, and low-level execution, carried out by means of PLCs, which is characteristic of industrial applications. | eng |
| dc.description.resumo | Os controladores lógicos programáveis (CLPs), embora fundamentais para as arquiteturas de automação tradicionais, demandam um tempo considerável para o desenvolvimento da sua programação. A abordagem proposta busca aumentar flexibilidade, modularidade e adaptabilidade, utilizando uma linguagem de programação de alto nível. O trabalho baseia-se no PlanPAS, solução desenvolvida que executa ações abstratas (obtidas de planejadores automáticos) diretamente no campo com o uso de CLPs, sensores, atuadores e redes de comunicação industrial. Tal abordagem é capaz de integrar engenharia baseada em conhecimento (modelagem de domínio, definição de problema e a obtenção de um plano de ações) com a automação industrial aplicada (sensores, atuadores, CLPs e protocolos de comunicação de dados em campo). Apesar do expressivo progresso técnico para a época, o PlanPAS opera de maneira offline, metodologia não intuitiva que limita a adaptação dos operadores ao sistema devido à necessidade de reconfiguração manual do plano. A metodologia proposta baseia-se na implementação de uma Application Programming Interface (API) desenvolvida em Python, capaz de obter do planning.domains (uma plataforma de AI-Planning) um arquivo solução que prevê precondições e descreve todas as ações necessárias para a solução de um determinado problema, o qual deve ser estruturado como representações de um cenário inicial e um cenário objetivo. O problema de planejamento é então formalizado com informações obtidas diretamente do campo: Os objetivos a serem alcançados pelo sistema são inseridos pelo operador em uma interface industrial, enquanto as condições iniciais do processo são construídas a partir do estado dos sensores no momento da requisição de uma nova solução. Dentro do sistema proposto, as informações relevantes são trafegadas em dois níveis distintos: da API para o CLP, e vice-versa, via rede Ethernet Industrial com protocolo Modbus TCP; da API para o framework de AI-Planning (PDDL Domains), e vice-versa, via protocolo HTTPS, via métodos POST e GET. A automação de processos físicos baseada em lógica simbólica de planejamento demonstrou uma integração: flexível, testada em mais de um modelo de CLP que possuía comunicação Modbus TCP; escalável, demonstrada através da expansão do domínio; e robusta, apresentando um recurso de contingência, de modo que, em casos críticos, o sistema se mantém operante mesmo com uma eventual perda de comunicação com a API. O trabalho permitiu a integração entre os processos decisórios de alto nível, realizados por um planejador automático, e a execução de baixo nível, conduzida por meio de CLPs, características de aplicações industriais. | |
| dc.description.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES | |
| dc.identifier.uri | https://repositorio.bc.ufg.br/tede/handle/tede/15097 | |
| dc.language | Português | por |
| dc.publisher | Universidade Federal de Goiás | por |
| dc.publisher.country | Brasil | por |
| dc.publisher.department | Escola de Engenharia Elétrica, Mecânica e de Computação - EMC (RMG) | |
| dc.publisher.initials | UFG | por |
| dc.publisher.program | Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica | |
| dc.relation.references | MOTTA, H. Integração on-line entre um sistema didático de manufatura controlado por CLP e um ambiente de planejamento automático hospedado em nuvem. 2026. 83 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Escola de Engenharia Elétrica, Mecânica e de Computação, Universidade Federal de Goiás, Goiânia, 2026. | |
| dc.rights | Acesso Aberto | |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | |
| dc.subject | Indústria 4.0 | por |
| dc.subject | Indústria 5.0 | por |
| dc.subject | Planejamento automático | por |
| dc.subject | AI-Planning | por |
| dc.subject | Integração de sistemas PDDL | por |
| dc.subject | Python | por |
| dc.subject | Industry 4.0 | eng |
| dc.subject | Industry 5.0 | eng |
| dc.subject | Automated planning | eng |
| dc.subject | AI planning | eng |
| dc.subject | PDDL-python system integration | eng |
| dc.subject.cnpq | ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA | |
| dc.title | Integração on-line entre um sistema didático de manufatura controlado por CLP e um ambiente de planejamento automático hospedado em nuvem | |
| dc.title.alternative | Online integration between a PLC-controlled manufacturing learning system and a cloud-hosted automated planning environment | eng |
| dc.type | Dissertação |