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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.
Curso de Automação Industrial
Disciplina de Fundamentos de Automação – Prof. Maurício Ortiz 3
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.
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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
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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
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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.
Histórico do desenvolvimento da automação
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Atualmente, a robótica de alto nível avançou tecnologicamente e vem cada vez mais sendo aplicada nos processos industriais ( e não industriais também).
Histórico do desenvolvimento da automação
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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)
Histórico do desenvolvimento da automação
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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
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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.
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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
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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.
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Componentes da Automação
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;
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Componentes da Automação
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).
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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.
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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).
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Classificação da Automação por Categoria do
Processo Categoria do processo
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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.
Curso de Automação Industrial
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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
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Nível 1: Dispositivo de campo, sensores e atuadores
Nível 2
Nível 3
Nível 4
Nível 5
ARQUITETURA DA AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL
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Nível 1
Nível 3
Nível 4
Nível 5
ARQUITETURA DA AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL
Nível 2: Controle
CLP, CNC
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Nível 1
Nível 4
Nível 5
ARQUITETURA DA AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL
Nível 3: Supervisão
Workstation, PC
Nível 2
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Nível 1
Nível 5
ARQUITETURA DA AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL
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
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Nível 1
Nível 4
ARQUITETURA DA AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL
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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