Software and hardware architecture behind an experimental multi-goods micro-grid in Politecnico di Milano

The objective of this thesis is to create a technical manual that summarizes the possible configurations, both from a hardware and software point of view, that can be adopted by the micro-grid and how these affect the ability of the plant to simulate particular conditions or different types of plant. First of all, the current state of the Politecnico di Milano plant, managed by the Laboratory of Micro-Grids, was reviewed. In particular, the hardware structure of the plant was examined in depth, taking into consideration the different components and explaining their division into Power Centers. After having completed the description phase of the plant, the software side of the PLC was taken into consideration, i.e. the set of management logics. In this way, the state machine architecture of the components and of the micro-grid in general was studied in detail, with particular attention paid to the actions carried out by the machines and the possible transitions. Once the working part of the components had been dealt with, the attention was turned towards the communication logics and their organization, therefore the Master and Slaves controllers and the Profinet communication protocol were analyzed. Finally, the Human Machine Interface (HMI), a graphic interface with which the user must relate to control the plant or to display certain data was discussed. The entire thesis work is based on the programs used in the Laboratory of Micro-Grids of the Politecnico di Milano: Phoenix PC Worx for the PLC and the Profinet, and Home View for the HMI.

L’obiettivo di questa tesi è creare una manuale tecnico che riassuma le possibili configurazioni, sia da un punto di vista di hardware che di software, adottabili dalla microrete e come queste influenzino la capacità dell’impianto di simulare condizioni particolari o tipologie di impianto diverse. In primo luogo, è stato passato in rassegna l’attuale stato dell’impianto del Politecnico di Milano, gestito dal Laboratorio di Microreti. In particolare, si è approfondita la struttura hardware dell’impianto, prendendo in considerazione i diversi componenti e spiegando la loro divisione in Power Centers. Dopo aver concluso la fase di descrizione dell’impianto, è stato preso in considerazione il lato software del PLC, ovvero l’insieme delle logiche di gestione. In questo modo si è approfondita l’architettura a macchine a stati dei componenti e della microrete in generale, in cui particolare attenzione è stata rivolta verso le azioni compiute dalle macchine e le transizioni possibili. Trattata la parte di funzionamento dei componenti, l’attenzione è stata rivolta verso le logiche di comunicazione e la loro organizzazione, perciò sono stati analizzati i controllori Master e Slaves e il protocollo di comunicazione Profinet. In ultima istanza, è stata trattata l’interfaccia grafica, o Human Machine Interface (HMI), con cui l’utente deve relazionarsi per controllare l’impianto o per visualizzare determinati dati. L’intero lavoro di tesi è basato sui programmi utilizzati nel Laboratorio di Microreti del Politecnico di Milano: Phoenix PC Worx per il PLC e il Profinet, e Home View per l’HMI.