Fundamentos de Automação

Transcrição

1 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 Fundamentos de Automação Conceito, Histórico e Considerações Gerais CURSO DE AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL Prof. Maurício Soares Ortiz

2 Conceito de Automação Automação: sistema de equipamentos eletrônicos e/ou mecânicos que controlam seu próprio funcionamento, quase sem a intervenção do homem. 2

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. 3

4 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 4

5 Histórico do desenvolvimento da automação A automação começou através da mecanização na préhistória, com invenções como: Roda; Moinho movido por vento ou força animal; Rodas d água Os sistemas inteiramente automáticos surgiram no início do século XX. 5

6 Histórico do desenvolvimento da automação 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. 6

7 Histórico do desenvolvimento da automação Atualmente, a robótica de alto nível avançou tecnologicamente e vem cada vez mais sendo aplicada nos processos industriais ( e não industriais também). 7

8 Histórico do desenvolvimento da automação 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) 8

9 Desenvolvimento da automação 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. 9

10 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. 10

11 AUTOMAÇÃO Considerações Gerais 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.

12 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. 12

13 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; 13

14 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). 14

15 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. 15

16 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). 16

17 Classificação da Automação por Categoria do Processo Categoria do processo 17

18 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 matériasprimas, 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. 18

19 ARQUITETURA DA AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL Administração de recursos da empresa. Neste nível encontram-se os softwares para gestão de vendas e financeira Nível responsável pela programação, realizando o controle e a logística de suprimentos Nível 5: Gerenciamento Corporativo-Mainframe Nível 4: Gerenciamento de planta Workstation Permite a supervisão do processo. Normalmente possui banco de dados com informações relativas ao processo Nível 3: Supervisão Workstation, PC Nível onde encontram os equipamentos que executam o controle automático das atividades da planta Nível 2: Controle CLP, CNC Nível das máquinas dos dispositivos e dos componentes da planta Nível 1: Dispositivo de campo, sensores e atuadores 19

20 ARQUITETURA DA AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL Nível 5 Nível 4 Nível 3 Nível 2 Nível 1: Dispositivo de campo, sensores e atuadores 20

21 ARQUITETURA DA AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL Nível 5 Nível 4 Nível 3 Nível 2: Controle CLP, CNC Nível 1 21

22 ARQUITETURA DA AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL Nível 5 Nível 4 Nível 3: Supervisão Workstation, PC Nível 2 Nível 1 22

23 ARQUITETURA DA AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL Controle do processo produtivo - Banco de dados - Índices - Relatórios Nível 5 Nível 4: Gerenciamento de planta Workstation Ex.: Avaliação e CQ em processo alimentício Nível 3 Nível 2 Nível 1 23

24 ARQUITETURA DA AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL Planejamento do processo - Controle de estoques - Logística Nível 5: Gerenciamento Corporativo-Mainframe Nível 4 Ex.: Controle de suprimentos e estoques em função da sazonalidade de uma indústria de tecidos Nível 3 Nível 2 Nível 1 24