Conceitos Básicos de Automação Prof. Jeferson L. Curzel 2011/02 Exemplo Motivador Para uma furação manual o operador usava os olhos, o tato e a contração de seus braços para avaliar a evolução do furo na madeira, decidindo a velocidade da broca e verificando a profundidade do furo. O conhecimento e a experiência do operador permitiam que ele calculasse a velocidade e a força que seus braços e mãos deveriam aplicar na furadeira para obter o furo desejado. 1
Exemplo E que isso tem a ver com os conceitos de sensor, atuador e controle, que são fundamentais à automação? Podemos dizer que o operador de alguma forma "sabia" ou "sentia" o processo, seus sentidos funcionavam como sensores e o cérebro processava as informações recebidas pelos sentidos orientando o controle da força e velocidade que deveria ser aplicada pela ação dos braços e mãos. Sensores => órgãos dos sentidos, Atuadores => braços, mãos, Controlador => cérebro do operador. Exemplo Os sensores e o controlador nem sempre são visíveis e podem estar dentro da estrutura da máquina. O importante é saber que a máquina possui um atuador (responsável pelo avanço da broca); um ou mais de um sensor (responsável(eis) em verificar se a broca fez ou não o furo) e um controlador (responsável pelo avanço e recuo da furação). 2
Conclusão Os conjuntos de operações das máquinas são realizados através de três grandes grupos de elementos: sensores, atuadores e controladores. A informação "a peça chegou" é conseguida pela introdução de um elemento na máquina, o sensor que "sente" a presença da peça. Para a máquina furar a peça é necessários um atuador, e o controle de quando, onde e como furar é feito por um controlador. O controlador pode ser, por exemplo, um CLP, um computador, um CI ou um circuito lógico elétrico ou pneumático. Exemplo 3
Sistemas de Automação A automação de processos industriais pode ser feita na forma de: Sistemas em Malha Aberta Sistemas em Malha Fechada Sistemas em Malha Aberta Os Sistemas em Malha Aberta são aqueles em que as grandezas de saída não são comparadas com as grandezas de entrada. Uma máquina de secar roupas, A velocidade de acionamento de um cilindro hidráulico, 4
Sistemas em Malha Fechada No Sistema em Malha Fechada, há um fluxo de informação no sentido direto, da entrada para a saída, e outro fluxo de informações que compara a saída com um valor de referência. A comparação é feita através da realimentação da saída. Os sistemas de malha fechada são controlados através de circuitos lógicos eletrônicos tornando-se mais rápidos, compactos e capazes de receber mais informações de entrada e atuando sobre um maior número de dispositivos de saída. Fluxo de informação Vamos analisar no processo automático de furação uma cadeia de comando. Da entrada até saída do sistema há um fluxo de informação. A informação consiste em sinais de entrada que assumem diferentes características dentro do próprio sistema. Observe o diagrama que ilustra este fluxo, a seguir. 5
Entrada de sinais: a entrada de uma informação ou sinal no sistema é feita através de: interruptores de fim de curso; emissores/receptores de sinais sem contato (por exemplo, infravermelho); barreiras fotoelétricas; botões e pedais manuais; um programa de computador (que fornece os valores de referência, por exemplo). Processamento de sinais: as informações da entrada são processadas pelos seguintes elementos: válvulas pneumáticas; módulos eletrônicos; microprocessadores; CLP s. 6
Conversão de sinais: a conversão de sinais é feita pelos seguintes elementos: amplificadores; placas AD/DA (analógico-digital/digitalanalógico); válvulas pneumáticas, hidráulicas e eletromagnéticas. Saída: a saída das informações é feita pelos atuadores ou elementos de trabalho: válvulas e cilindros hidráulicos e pneumáticos; contadores de potência; transistores de potência. 7
Tipos de sinais Sinal analógico. A velocidade de deslocamento de um automóvel é transmitida por um sinal contínuo, analógico e pode ser medida por um velocímetro, um instrumento de medição do sinal contínuo, analógico. O sinal analógico é um sinal contínuo, que representa a evolução de uma grandeza, de uma variável. Um sinal analógico apresenta infinitos valores mesmo que seja numa faixa determinada. Características e tipos de sinais Sinal digital:o sinal digital captura em amostragens o comportamento de uma variável. Assim, nem toda variação é capturada por ele mas uma amostragem do seu valor ao longo do tempo. É importante que as amostragens expressem bem as oscilações relevantes da grandeza observada. 8
Características e tipos de sinais Sinal binário. O sinal binário ("bi"= dois), é um caso particular do sinal digital, só pode assumir dois valores. A presença ou falta de peça; botão acionado ou não-acionado são alguns dos exemplos de sinais binários. Exercício Identifique um sistema de automação que possua as características mencionadas nesta aula, descreva-o de forma sucinta (diagrama de blocos, esquema, desenho) Identifique os tipos de sensores, atuadores e controladores presentes no sistema observado. Data de entrega: / /. 9