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Fundamentos de Automação

Conceito, Histórico e Considerações Gerais

CURSO DE AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL

Prof. Maurício Soares Ortiz

Ministério da educação - MEC

Secretaria de Educação Profissional e Técnica – SETEC

Instituto Federal de Educação Ciência e Tecnologia do

Rio Grande do Sul – Campus Rio Grande

Curso de Automação Industrial

Disciplina de Fundamentos de Automação – Prof. Maurício Ortiz 2

Conceito de Automação

Automação: sistema de equipamentos eletrônicos e/ou mecânicos

que controlam seu próprio funcionamento, quase sem a intervenção

do homem.



Conceito de Automação

Automação ≠ mecanização

Mecanização: consiste simplesmente no uso de máquinas para

realizar um trabalho, substituindo assim o esforço físico do

homem.

Automação: possibilita fazer um trabalho por meio de máquinas

controladas automaticamente, capazes de se regularem

sozinhas.



Automação em nossas vidas

Em casa

Lavando roupa

Abrindo o portão

No trabalho

Registrando o ponto

Programando um robô

Controlando a temperatura do escritório

No lazer

Comprando um refrigerante

Caminhando em uma esteira

Na rua

Sacando dinheiro

Semáforos



A automação começou através da mecanização na pré-história, com invenções como: Roda;

Moinho movido por vento ou força animal;

Rodas d’água

Os sistemas inteiramente automáticos surgiram no início do século XX.

Histórico do desenvolvimento da automação



1788 - James Watt desenvolveu um mecanismo de

regulagem do fluxo de vapor em máquinas.

O regulador consistia num eixo vertical com dois braços próximos ao topo,

tendo em cada extremidade uma bola pesada. Com isso, a máquina

funcionava de modo a se regular sozinha, automaticamente, por meio de

um laço de realimentação.




Atualmente, a robótica de alto nível avançou tecnologicamente e vem cada vez mais sendo aplicada nos processos industriais ( e não industriais também).




Hoje, os conceitos de integração total do ambiente produtivo com

o uso dos sistemas de comunicação de dados e novas técnicas

de gerenciamento já são uma realidade no que se chama CIM

(Manufatura Integrada por Computador).

CIM =∫(ambiente produtivo + comunicação de dados + gerenciamento técnico)




Como visto na figura, a montagem da carroceria de um veículo é efetuada por vários

robôs sincronizados entre si, que constituem, portanto, uma célula de trabalho.

Tal célula deverá ser então controlada por um sistema de supervisão – que irá enviar

as informações de trabalho ao computador central de gestão da fábrica. Obtém-se

dessa forma, uma estrutura de gerência piramidal.

Desenvolvimento da automação



AUTOMAÇÃO – Considerações Gerais

A palavra automation foi inventada pelo marketing da indústria de equipamentos na década de 60, e buscava enfatizar a participação do computador no controle automático industrial.

O que significa automação, hoje?

Sistema apoiado em computadores, que substitua o trabalho

humano em favor da segurança das pessoas, da qualidade dos

produtos, da rapidez da produção ou da redução de custos, assim

aperfeiçoando os complexos objetivos das indústrias e dos

serviços.


Disciplina de Fundamentos de Automação – Prof. Maurício Ortiz

AUTOMAÇÃO não somente é redução de custos de produção.

Existem inúmeros fatores que fazem com que a automação continuem em progresso tais como:

– maior nível de qualidade;

– repetibilidade;

– maior flexibilidade de modelos para o mercado;

– maior segurança dos operários;

– redução dos custos de produção;

– menores perdas materiais e de energia;

– mais disponibilidade e qualidade da informação sobre o processo;

– melhor planejamento e controle da produção.

AUTOMAÇÃO – Considerações Gerais



Componentes da Automação

A maioria dos sistemas modernos de automação, como os utilizados

nas indústrias automobilística e petroquímica, é extremamente complexa

e requer ciclos de realimentação.




Um sistema de automação é composto por no mínimo quatro elementos:

Atuador: provê o sistema de energia para atingir determinado objetivo

(realiza o trabalho sobre o processo). Exemplo: motor elétrico;

Sensoriamento: mede o desempenho do sistema de automação ou uma

propriedade particular de algum de seus componentes (fornece

informações sobre o sistema). Exemplos: termopares para medição de

temperatura;




Controle: utiliza a informação dos sensores para regular o acionamento

(responsável pelo acionamento dos atuadores). Por exemplo, para manter

o nível de água num reservatório, usamos um controlador de fluxo que abre

ou fecha uma válvula, de acordo com o consumo. Mesmo um robô requer

um controlador, para acionar o motor elétrico que o movimenta;

Processo: qualquer operação onde pelo menos uma propriedade química

ou física possa variar ao longo do tempo (procedimento de manufatura).



Classificação da Automação

A automação pode ser classificada de acordo com suas diversas

áreas de aplicação. Por exemplo:

automação bancária;

automação comercial;

automação industrial;

automação agrícola;

automação de comunicações;

automação de transportes.



Classificação da Automação

A automação pode ser classificada também quanto ao grau de flexibilidade. A flexibilidade de um sistema de automação depende do tipo e da quantidade do produto desejado. Isto significa que quanto mais variados forem os produtos e menor a sua quantidade, mais flexível será o sistema de automação.

A seguir é apresentada uma classificação de tipos de processo e de produção e respectivos sistemas de produção (classificação por categoria do processo).



Classificação da Automação por Categoria do

Processo Categoria do processo



Automação na Indústria

A unidade industrial é uma instalação onde se realiza um conjunto

de atividades e operações que tem como objetivo a transformação

de matérias-primas em produtos.

As unidades industriais cujos processos transformam matérias-

primas, tais como metais, plásticos e outros, em produtos, como

máquinas, ferramentas e equipamentos para uso final do consumidor

(carros, eletrodomésticos etc.), são chamadas de fábricas ou

unidades fabris.

Já aquelas cujos processos têm “fluidos”, como matérias-primas e/ou

produtos, são chamadas de indústrias de processo.



Nível 1: Dispositivo de campo, sensores e atuadores

Nível 2: Controle

CLP, CNC

Nível 3: Supervisão

Workstation, PC

Nível 4: Gerenciamento de planta

Workstation

Nível 5: Gerenciamento

Corporativo-Mainframe

Administração de recursos da empresa. Neste

nível encontram-se os softwares para gestão de

vendas e financeira

Permite a supervisão do processo.

Normalmente possui banco de dados

com informações relativas ao processo

Nível responsável pela programação,

realizando o controle e a logística de

suprimentos

Nível onde encontram os

equipamentos que executam

o controle automático das

atividades da planta

Nível das máquinas dos

dispositivos e dos

componentes da planta

ARQUITETURA DA

AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL



Nível 1: Dispositivo de campo, sensores e atuadores

Nível 2

Nível 3

Nível 4

Nível 5

ARQUITETURA DA AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL



Nível 1

Nível 3

Nível 4

Nível 5


Nível 2: Controle

CLP, CNC



Nível 1

Nível 4

Nível 5


Nível 3: Supervisão

Workstation, PC

Nível 2



Nível 1

Nível 5


Nível 2

Nível 4: Gerenciamento de planta

Workstation

Nível 3

Controle do processo produtivo

- Banco de dados

- Índices

- Relatórios

Ex.: Avaliação e CQ em

processo alimentício



Nível 1

Nível 4


Nível 2

Nível 5: Gerenciamento

Corporativo-Mainframe

Nível 3

Planejamento do processo

- Controle de estoques

- Logística

Ex.: Controle de

suprimentos e estoques em

função da sazonalidade de

uma indústria de tecidos

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