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01/03/2015
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Fundamentos de Automação
Conceito, Histórico e Considerações Gerais
CURSO DE AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL
Prof. Maurício Soares Ortiz
Ministério da educação - MECSecretaria de Educação Profissional e Técnica – SETECInstituto Federal de Educação Ciência e Tecnologia doRio Grande do Sul – Campus Rio Grande
Curso de Automação Industrial
Disciplina de Fundamentos de Automação – Prof. Maurício Ortiz2
Conceito de Automação
� Automação: sistema de equipamentos eletrônicos e/ou mecânicos
que controlam seu próprio funcionamento, quase sem a intervenção
do homem.
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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 máquinafuncionava de modo a se regular sozinha, automaticamente, por meio deum laço de realimentação.
Histórico do desenvolvimento da automação
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� Atualmente, a robótica de alto nível avançou tecnologicamente evem cada vez mais sendo aplicada nos processos industriais ( enão 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 deequipamentos na década de 60, e buscava enfatizar a participaçãodo computador no controle automático industrial.
� O que significa automação, hoje?
� Sistema apoiado em computadores, que substitua o trabalhohumano em favor da segurança das pessoas, da qualidade dosprodutos, da rapidez da produção ou da redução de custos, assimaperfeiçoando os complexos objetivos das indústrias e dosserviços.
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AUTOMAÇÃO não somente é redução de custos de produção.
Existem inúmeros fatores que fazem com que a automaçãocontinuem 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 deflexibilidade. A flexibilidade de um sistema de automaçãodepende do tipo e da quantidade do produto desejado. Istosignifica que quanto mais variados forem os produtos e menor asua quantidade, mais flexível será o sistema de automação.
� A seguir é apresentada uma classificação de tipos de processo ede produção e respectivos sistemas de produção (classificaçãopor 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.
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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
Curso de Automação Industrial
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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