CURSO DE PÓS-GRADUAÇÃO EM

AUTOMAÇÃO, CONTROLE E ROBÓTICA

TÓPICO

MÓDULOS

RECIFE, 2017.1

MÓDULOS

1 - AUTOMAÇÃO DE MÁQUINAS COMBINACIONAIS

E SEQUENCIAIS

Competências Ao final deste módulo os profissionais serão capazes de desenvolver sistemas de automação para máquinas combinacionais e sequenciais. Materiais e Métodos Os alunos aprenderão os conteúdos ao longo do desenvolvimento de aplicações de automação para máquinas e processos existentes nos ambientes industriais virtuais da plataforma MKSIM. Serão disponibilizados os instaladores da plataforma MKSIM e do aplicativo de programação e simulação de CLPs. A aprendizagem será baseada em problemas. Ou seja, primeiramente é apresentado o projeto/problema/desafio de automação e em seguida são disponibilizados os conteúdos e as orientações. Conhecimentos

• Histórico da automação industrial • Principais conceitos relacionados a sistemas de controle e supervisão,

controle dinâmico, controle lógico, redes de comunicação industriais, sistemas inteligentes, motion, robótica e MES.

• Controladores Programáveis: Estrutura de hardware e software; Características técnicas e especificação; Software e linguagens de programação; Principais instruções para operações booleanas, movimentação de dados, formatos numéricos, cálculos, comparações e temporização.

• Modelagem em Diagramas de estados • Interpretação de diagramas elétricos de painéis de controle e

comando de motores • Estudos de caso e aplicações práticas.

2 - AUTOMAÇÃO DE MÁQUINAS E PROCESSOS COM

MÚLTIPLOS SUBSISTEMAS

Competências Ao final deste módulo os profissionais serão capazes de desenvolver sistemas de automação para máquinas que são compostas por vários subsistemas, de forma estruturada e escalável. Materiais e Métodos Os alunos aprenderão os conteúdos ao longo do desenvolvimento de aplicações de automação para máquinas e processos existentes nos ambientes industriais virtuais da plataforma MKSIM. A aprendizagem será baseada em problemas. Ou seja, primeiramente é apresentado o projeto/problema/desafio de automação e em seguida são disponibilizados os conteúdos e as orientações. Conhecimentos

• Processos, máquinas e sistemas • Divisão de máquinas em subsistemas funcionais independentes e

interconectados • Estruturação de aplicações em blocos de funções simples e

parametrizáveis • Desenvolvimento de sistemas de automação com múltiplos

subsistemas • Organização, estruturação e boas práticas em aplicações de controle

com CLPs • Controladores Programáveis: Contagem; Instruções multibits;

Bibliotecas de blocos de função; Implementação de blocos de função parametrizáveis; Recursos de análise e diagnóstico de aplicações.

3 - DESENVOLVIMENTO DE SISTEMAS

SUPERVISÓRIOS

Competências Ao final deste módulo os profissionais serão capazes de integrar sistemas de supervisão e interfaces homem-máquina a sistemas de automação industrial. Materiais e Métodos Os alunos aprenderão os conteúdos ao longo do desenvolvimento de aplicações de supervisão para as máquinas e processos trabalhadas nos módulos anteriores e utilizarão o ambiente virtual da plataforma MKSIM para simular os processos. Conhecimentos

• Sistemas supervisórios: breve histórico, principais conceitos, componentes de um sistema SCADA(Supervisory Control and Data Acquisition), arquitetura, comunicação e escopo de aplicação.

• Estrutura dos supervisórios: estrutura de hardware e software de um sistema de supervisão. Interação com controladores e outros sistemas. Estrutura de rede e comunicação. Conexões via drivers diretos e via OPC. Sistemas locais e remotos.

• Sistemas supervisórios: ambiente de desenvolvimento: tags, telas, objetos de interface com o usuário, base de dados de tempo real, dataloggers, alarmes, scripts, gráficos de tendência, animação e segurança.

• Desenvolvimento de sistemas de supervisão: planejamento do sistema supervisório, entendimento das necessidades do processo, definição/especificação da arquitetura, planejamento do desenvolvimento do aplicativo, desenvolvimento, testes e validações.

4 - DESENVOLVIMENTO DE SISTEMAS EM

DIFERENTES PLATAFORMAS DE AUTOMAÇÃO

Competências Ao final deste módulo, os profissionais serão capazes de implementar sistemas de controle e supervisão utilizando plataformas de diferentes fabricantes. Isso é importante pois a grande maioria das fábricas possui máquinas e processos controlados por sistemas de diferentes fabricantes. Materiais e Métodos Serão disponibilizados instaladores, manuais e apostilas de ambientes de desenvolvimento de sistemas de automação de 2 novos fabricantes. Os alunos desenvolverão novos sistemas de automação para máquinas e processos disponíveis no ambiente MKSIM utilizando essas novas plataformas. Nesse processo entenderão as semelhanças e as particularidades de cada uma e adquirirão competências para aprender rapidamente a trabalhar com outras tecnologias com as quais venham a se deparar. Conhecimentos

• Estrutura geral de aplicações e plataformas para desenvolvimento de aplicações de automação

• Tendência de integração das plataformas (Controle, Supervisão, Comunicação, Integração de Dados e Motion)

• Desenvolvimento de sistemas de automação utilizando plataformas de 2 fabricantes que não tenham sido trabalhadas nos módulos anteriores.

5 - DESENVOLVIMENTO DE SCRIPTS E APLICAÇÕES

COMPLEMENTARES EM SISTEMAS DE SUPERVISÃO

Competências Ao final desse módulo os alunos serão capazes de desenvolver aplicações utilizando linguagens de programação de alto nível para atendimento a necessidades específicas em sistemas de supervisão que não são previstas nativamente nos supervisórios. Materiais e Métodos Serão apresentadas demandas para o desenvolvimento de funcionalidades específicas nos supervisórios, seguidos de conteúdos e orientações sobre a estrutura dos ambientes de programação, linguagens de programação e boas práticas em estruturação de scripts. Conhecimentos

• Linguagens de programação de alto nível • Algoritmos • Estruturação de aplicações em módulos de função • Visual Basic for Aplications (VBA) • VBScript

6 - INTEGRAÇÃO DE RECURSOS DE DIAGNÓSTICO,

ALARMES E NOTIFICAÇÕES

Competências Ao final deste módulo os profissionais serão capazes de implementar aplicações em CLPs e Supervisórios para realizar diagnósticos de problemas ocorridos em máquinas e sinalizar claramente par a operação a ocorrência, bem como implementar recursos que indiquem quando um problema está prestes a ocorrer para evitar que ocorra. Metodologia Serão propostas implementações de funcionalidades de diagnóstico reativo e prospectivo em sistemas de controle já desenvolvidos pelos usuários e em outras aplicações. Neste módulo serão discutidos aspectos de manutenção preditiva. Conhecimentos

• A importância dos diagnósticos precisos • O impacto financeiro da falta de diagnósticos na produção • Sistemas de gerenciamento de Alarmes e Eventos: importância,

aplicações, características, normas. • Integração Prática: configuração, parametrização, otimização e

auditoria • Rotinas para diagnóstico e notificação de eventos • Recursos de diagnósticos de hardware e de rede disponíveis nas

plataformas de automação • Implementação de aplicações para diagnóstico (falhas, tendências e

variações de comportamento)

7 - INTEGRAÇÃO DE SISTEMAS DE INFORMAÇÃO E

CONTROLE EM REDES INDUSTRIAIS

Competências Ao final desse módulo os profissionais serão capazes de especificar e configurar sistemas de comunicação em projetos de automação industrial Metodologia Os profissionais receberão kits com módulos de hardware e cabeamentos para implementação de práticas com redes industriais. No ambiente virtual serão propostos projetos de integração envolvendo o hardware, aplicativos de controle e supervisão e o ambiente de realidade virtual. Serão também apresentados e discutidos vários estudos de caso. Conhecimentos

• Conceituação geral das redes de automação industrial: introdução, classificações, aplicações e principais tecnologias.

• Características fundamentais: velocidade, determinismo, tipos de conexão, topologias, meios de transmissão, padrões de interface de comunicação, mecanismos de acesso e colisões, tipos de tráfego, métodos de comunicação, protocolos, ferramentas de teste e diagnóstico.

• Modelo conceitual ISO/OSI • Sistemas de comunicação mais utilizados em novos projetos de

automação: ProfiNet, Ethernet/IP, Modbus/TCP, ISO/TCP; • Drivers de comunicação; OPC Servers e Clients. • Padrões de rede e protocolos mais presentes na indústria: Profibus

DP, Profibus PA, Modbus TCP, Modbus RTU, Foundation Fieldbus, CAN (ControllerArea Network), ControlNet, DeviceNet, Harting e Wireless Harting.

• Redes de sensores e atuadores: AS-i e IOLink. • Projetos de redes industriais: estudos de caso contemplando análise,

especificação e apresentação de soluções contemplando redes industriais.

8 - CONTROLE DE PROCESSOS E INSTRUMENTAÇÃO

INDUSTRIAL

Competências Ao final desse módulo os profissionais serão capazes de especificar instrumentos e implementar aplicações envolvendo controles PID. Metodologia Serão apresentadas situações práticas de controle de processos através do ambiente de realidade virtual e serão propostos objetivos de controle. Em seguida serão trabalhados conteúdos de sistemas de controle e métodos de sintonia. Conhecimentos

• Sistemas de controle: introdução, exemplos, diagramas de blocos, malha aberta e malha fechada.

• Princípios de controle: modelagem matemática de sistemas dinâmicos, linearidade, funções de transferência; diagramas de blocos; resposta em frequência; estabilidade; simulação computacional.

• Abordagens de controle: controle clássico, controle ótimo e lógica fuzzy.

• Controle PID: introdução; controle P, PI e PID; sintonia de controladores por métodos analíticos e experimentais.

• Análise de resposta de sistemas de primeira, segunda e terceira ordem, em regime transitório e permanente. Efeitos das ações de controle proporcional, integral e derivativa.

• Instrumentação Industrial e elementos finais de controle: tipos de grandezas, tipos de instrumentos, tipos de sinais de saída e interfaces de rede, respostas em regime transitório e permanente.

9 - PROJETO E MONTAGEM DE SISTEMAS

ELÉTRICOS DE AUTOMAÇÃO

Competências Ao final deste módulo os profissionais serão capazes de projetar e orientar a montagem de painéis e infraestrutura elétrica para sistemas de automação industrial e de comando de motores. Metodologia Serão apresentadas demandas reais de projetos e propostos requisitos de tecnologia, escopo e custo. Em seguida serão discutidas as normas aplicáveis, as tecnologias disponíveis e as melhores alternativas para atendimento a cada especificação de requisitos. Conhecimentos

• Normas para projetos elétricos em baixa tensão • Boas práticas de projeto e montagem de painéis elétricos • Boas práticas em projetos de infraestrutura elétrica • Tipos de sinais elétricos mais comuns na indústria • Tecnologias de conexão, interligação, acionamento e distribuição • Smart Panels • Sistemas concentrados e distribuídos

10 - INTEGRAÇÃO DE SISTEMAS MES

(MANUFACTURING EXECUTION SYSTEMS)

Competências Ao final desse módulo os profissionais serão capazes de implementar aplicações para realizar registros em bancos de dados relacionais, de forma estruturada, bem como interfaces de consulta que viabilizem a rastreabilidade em sistemas de manufatura. Metodologia Serão apresentados processos de manufatura discreta com fluxos de materiais e serão propostos desenvolvimentos de módulos de sistemas para registro de dados. Em seguida, serão propostos desenvolvimentos de sistemas para consulta desses dados e apresentação ao usuário. Conhecimentos

• MES, PIMS, EMI • Internet das Coisas, Manufatura Avançada e Indústria 4.0 • Implementação de Dashboards e Cockpits para gerenciamento da

produção através do monitoramento em tempo real • Gerenciamento da produção e de ativos • Desenvolvimento de aplicações para integração entre controladores

industriais e sistemas de informação: Bancos de dados relacionais, Linguagem SQL, Conexões com bancos de dados, Conexões com OPC Servers

11 - INTEGRAÇÃO DE SISTEMAS PIMS (Process

Information Management System)

Competências Ao final desse módulo os profissionais serão capazes de realizar integrações de dados de chão-de-fábrica com sistemas de gerenciamento de informação de forma a extrair informações estratégicas para planejamento, rastreabilidade e auditoria. Metodologia Serão apresentadas simulações de processos industriais e propostos projetos de coleta de dados e apresentação na forma de dashboards que apoiem processos de análise dos processos. Conhecimentos

• Introdução a sistemas PIMS • Importância de Sistemas PIMS no contexto de indústria 4.0 • Principais tipos de sistemas PIMS • Historiadores de Processos: Importância, aplicações, características,

modo de armazenamento, compressão de dados • Tecnologias de historiamento disponíveis no mercado • Integração Prática: configuração, parametrização, otimização e

auditoria.

12 - ESPECIFICAÇÃO E INTEGRAÇÃO DE SISTEMAS

DE SEGURANÇA

Competências Ao final desse módulo os alunos terão uma clara compreensão sobre os aspectos de segurança em um projeto de automação de máquinas sob as perspectivas da NR10 e da NR12. Metodologia Etapa 1: Serão apresentados casos práticos de projetos de segurança em máquinas executados por engenheiros de segurança, em seguida serão discutidos os pontos relevantes à luz das normas aplicáveis e depois serão apresentadas as tecnologias de automação disponíveis. Etapa 2: Os participantes do curso elaborarão propostas de solução para os casos propostos. Etapa 3: Serão discutidas as soluções propostas pelos participantes e, em seguida, serao apresentadas as recomendações dos engenheiros de segurança para os casos apresentados. Conhecimentos

• Conceitos de segurança • Segurança elétrica • Segurança em máquinas • Projetos de sistemas de segurança em máquinas

13 - GERENCIAMENTO DA MANUTENÇÃO DE

MÁQUINAS, PROCESSOS E SISTEMAS DE

AUTOMAÇÃO

Competências Ao final deste módulo os profissionais serão capazes de implementar estratégicas de manutenção corretiva, preventiva e preditiva, conforme seja adequado a cada situação. Metodologia Serão abordados metodologias e conceitos importantes para manutenção, estratégias e indicadores de performance. Em seguida serão apresentados e discutidos casos reais e, por fim, será realizado uma simulação prática. Conhecimentos

• Planejamento, programação e controle em manutenção • Manutenção Produtiva Total – TPM e gestão visual • FMEA (Failure Mode and Effect Analysis) • Logística em manutenção • Gestão de Indicadores e Índices de Manutenção • Gerenciamento dos Custos de Manutenção • Gestão de Projetos em Manutenção • Gestão da Qualidade com foco em Manutenção

14 - INTEGRAÇÃO DE CÉLULAS ROBOTIZADAS

Competências Ao final desse módulo os profissionais serão capazes de desenvolver projetos que demandem a integração de sistemas robotizados a sistemas de automação. Metodologia Serão apresentados desafios de integração de sistemas em células robotizadas virtuais, nas quais o profissional precisará integrar robôs a sistemas de automação de periféricos. Em seguida serão discutidos conceitos e metodologias aplicáveis. Por fim, serão apresentados e discutidos estudos de casos de implementações reais de células robotizadas. Conhecimentos

• Sistemas de automação com robôs. • Tipos de robôs; • Sensores empregados em robótica. • Cinemática e dinâmica de robôs. • Linguagem de programação de robôs • Integração entre robôs e demais sistemas de automação

15 - INTEGRAÇÃO DE SISTEMAS DE VISÃO

ARTIFICIAL

Competências Ao final desse módulo os profissionais serão capazes de implementar aplicações de inspeção visual e de posicionamento envolvendo sistemas de visão artificial, CLPs e manipuladores. Metodologia Serão propostos projetos de inspeção visual e posicionamento utilizando o ambiente de realidade virtual integrado a um simulador de câmera inteligente industrial e um simulador de CLP. Conhecimentos

• Visão computacional: câmeras, radiometria, iluminação, cores. • Métodos de filtragem de imagens. • Conceitos gerais de reconhecimento de padrões. • Detetores de bordas.

16 - INTELIGÊNCIA COMPUTACIONAL APLICADA À

AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL

Competências Ao final desse módulo o profissional será capaz de verificar as abordagens mais adequadas de inteligência computacional para diferentes aplicações em automação, bem como implementar soluções envolvendo tecnologias dessa natureza. Metodologia Será apresentado o programa do módulo e discutida a motivação de estudar IA e seu potencial de contribuir para a competitividade industrial. Serão abordados conceitos e discutidas as principais tecnologias. Em seguida serão realizados estudos de caso e, por fim, será realizada uma aplicação prática no ambiente de realidade virtual. Conhecimentos

• Fundamentos de IA • Raciocínio, Paradigmas de aprendizado, Representação do

Conhecimento • Conceitos de Internet das Coisas e Indústria 4.0 • Visão geral de Abordagens e Técnicas Simbólicas: Métodos de Busca

Local, Sistemas Especialistas, Lógica Fuzzy, Árvores de Decisão e Sistemas Multi Agentes

• Visão geral de Abordagens e Técnicas Sub-simbólicas: Baysean Networks, Neurocomputação, Computação Evolucionária, Inteligência de Enxames e Sistemas Imunológicos Artificiais

17 - PROJETOS DE INVESTIMENTO EM AUTOMAÇÃO

INDUSTRIAL

Competências Ao final desse módulo os profissionais serão capazes de analisar projetos de automação sob a perspectiva econômico-financeira, considerando investimento, custos operacionais e flexibilidades gerenciais. Metodologia Serão apresentadas propostas de projetos para que os estudantes realizem análises econômico-financeiras. Em seguida, serão apresentados os conceitos, os métodos e as técnicas mais adequados para avaliação dos projetos de investimento. Por fim serão apresentados e discutidos estudos de casos reais. Conhecimentos

• Indicadores econômicos e financeiros e valor do dinheiro no tempo. • Noções de matemática financeira (juros simples e compostos,

equivalência de taxas de juros), baseado na HP12c. • Introdução a análise de projetos de investimentos. • Critérios para avaliação econômica de projetos (VPL, TIR, Payback,

Índice de Lucratividade). • Diferenças entre fluxo de caixa do projeto e do acionista. • Estrutura ótima do capital, custo médio ponderado, custo de

oportunidade do capital e estrutura ótima de alavancagem do projeto. • Extra: Modelos de financiamento de projetos de longo prazo no Brasil

(sistema BNDES e BNB). • Incertezas, riscos, flexibilidades gerenciais e Opções Reais

18 - METODOLOGIA CIENTÍFICA, PESQUISA

TECNOLÓGICA E ELABORAÇÃO DE PROJETOS DE

INOVAÇÃO PARA CAPTAÇÃO DE RECURSOS

Competências Ao final desse módulo os profissionais serão capazes de analisar oportunidades de inovação em indústrias, realizar pesquisas tecnológicas para identificar alternativas disponíveis e elaborar propostas de projetos para captação de recursos e órgãos de fomento. Metodologia Serão apresentados cenários para análise e identificação de oportunidades de melhoria, em seguida os participantes realizarão pesquisas, verificarão se há oportunidade real de inovação e elaborarão as propostas de projetos. Ao longo desse processo serão discutidos aspectos de metodologia científica, conceitos de inovação, empreendedorismo e modelos de negócios. Conhecimentos

• Processo de gestão da Inovação • Atividades de P&D&E, P&D&I • Inteligência competitiva, ciclo de inteligência, fontes e fornecedores

de informação • Gestão do capital intelectual, Patentes e propriedade Intelectual • Importância econômica e cultural da Propriedade Intelectual. • A organização da vida de estudos na universidade, a documentação

como método de estudo pessoal e diretrizes para leitura, análise e interpretação de textos.

• Diretrizes para a realização de um seminário e elaboração de uma monografia cientifica.

• A internet como fonte de pesquisa. • Observações metodológicas referentes aos trabalhos de pós-

graduação. • Os pré-requisitos lógicos do trabalho cientifico. • Aspectos importantes na elaboração de propostas de projetos de

inovação tecnológica