1. A Pirâmide da Automação 2. Nível 1 O Chão de Fábrica 3. Nível 2 Controle de Processos 4. Nível 3 Supervisão e Geração de Relatórios 5. Nível 4 PPCP 6. Nível 5 Direção da Fábrica
Direção da Empresa Nível Estratégico Nível Tático Nível Operacional Desde a primeira revolução industrial existem as relações de hierarquia, e mesmo com as mudanças nos sistemas produtivos, tais relações não foram extintas e sim transformadas, ou seja, adaptadas para novas situações. Hoje máquinas e equipamentos fazem parte desta hierarquia. Como funciona esta hierarquia de homens e máquinas?
Nível 5: Gerenciamento Corporativo Mainframe Nível 4: Gerenciamento de Planta Workstation Nível 3: Supervisão Workstation, PC, IHM Nível 2: Controle CLP, PC, CNC, SDCD Nível 1: Dispositivos de campo, sensores e atuadores Sensores analógicos e digitais Ethernet MAC TCP/IP Ethernet MAC TCP/IP ControlNet Profibus FMS Fieldbus HSE Fieldbus HI CAN Profibus DP e PA Hart As-i LonWorks Interbus
Nível das máquinas, dos dispositivos e do componente da planta. O nível 1 da pirâmide da automação é o chamado chão de fábrica, pois é o nível em que estão as máquinas diretamente responsáveis pela produção. É composto principalmente por relés, sensores digitais e analógicos, inversores de frequência, conversores, sistemas de partida e Centro de Controle de Motores (CCMs).
Sensores em Geral São dispositivos eletroeletrônicos que tem a propriedade de transformar em sinal elétrico a transformação de uma grandeza física que está relacionada a uma ou mais propriedades do material de que é feito o sensor. Existem diversos tipos de sensores, destacando-se entre eles os fotodiodos (conversão elétrico/luminosa), os microfones (conversão elétrico/sonora) e os termistores (conversão elétrico/térmica).
Soft-starters (Partida Suave) Soft-starters são utilizados basicamente para partidas de motores de indução CA (corrente alternada) tipo gaiola, em substituição aos métodos estrela-triângulo, chave compensadora ou partida direta. Tem a vantagem de não provocar trancos no sistema, limitar a corrente de partida, evitar picos de corrente e ainda incorporar parada suave e proteções.
Inversores de Frequência No caso específico o inversor de frequência é utilizado para controlar a rotação de um motor assíncrono. Isto é alcançado através do controle micro processado de um circuito típico para alimentação do motor composto de transístores de potência que chaveiam rapidamente uma tensão CC, modificando o valor RMS e o período. Ao controlar a rotação o motor, flexibilizamos a produção da máquina que é acionada pelo motor de indução.
Motores Máquinas destinadas a converter energia elétrica em energia mecânica. É um dos equipamentos mais utilizados pelo homem em sua caminhada em busca do progresso, pois praticamente todas as máquinas dependem dele.
Motores Ele precisa ser identificado e tratado como uma máquina motriz cujas características envolvem determinados cuidados, dentre os quais o de instalação e manutenção. Devem ser instalados em locais que permitam fácil acesso para inspeção e manutenção.
Válvulas A função da válvula de controle é efetuar o controle final no processo, de acordo com a malha de controle e seu ajuste. Assim, a válvula manipula uma variável para mantê-la controlada dentro do seu set point. Uma válvula de controle é formada por três partes: Atuador; Corpo e internos; Castelo e engaxamento.
Válvulas O atuador fornece a força de trabalho para a haste da válvula. O atuador mais utilizado no acionamento de válvulas de controle é o do tipo mola-diafragma de câmara bipartida. Em uma das partes dessa câmara bipartida, o atuador recebe o sinal de controle/acionamento e, na outra parte, o diafragma é fixado a um prato onde estão apoiados a haste e a mola.
Bombas No circuito hidráulico, as bombas são equipamentos rotativos utilizados para converter energia mecânica em energia hidráulica (vazão) em fluidos pressurizados, podendo aumentar sua velocidade (energia cinética) com o objetivo de efetuar ou manter o deslocamento de um líquido por escoamento. A ação mecânica cria um vácuo parcial na entrada da bomba, permitindo que a pressão atmosférica force o fluido do tanque, através da linha de sucção, a escoar. A bomba, por sua vez, passará o fluido para a abertura de saída, forçando-o sob pressão através do sistema hidráulico.
Bombas Em um projeto de uma bomba hidráulica, deve-se sempre considerar o volume de descarga e a pressão. As bombas fornecem a pressão necessária a um líquido para vencer a resistência ao escoamento num sistema de tubagens. Deve-se lembrar que a bomba fornece fluxo (vazão) e não pressão.
Compressores O compressor é basicamente um equipamento eletromecânico, capaz de captar o ar que está no meio ambiente e armazená-lo sob alta pressão num reservatório próprio do mesmo, ou seja, eles são utilizados para proporcionar a elevação da pressão do ar. A Pneumática vêm ganhando espaço nas indústrias do globo, mas por enquanto não é possível obter o ar comprimido sem a ajuda de um compressor, seja ele de qual tipo for.
Compressores Outro benefício do ar comprimido é que depois de utilizado ele pode ser liberado na atmosfera sem maiores problemas. Os compressores são usados na obtenção do ar comprimido para serem utilizados principalmente nas industrias, como por exemplo nas farmacêuticas, químicas, alimentícias, automotiva, elétrica, etc.
Conhecimentos Técnicos São necessários conhecimentos técnicos em várias áreas como elétrica, eletrônica, mecânica e a instrumentação que compreende o controle de processos no nível de chão de fábrica. Conhecimentos Gerenciais Nesse nível não há necessidade de grandes conhecimentos gerenciais nem possuir um perfil de liderança. Normalmente os superiores são supervisores que possuem um conhecimento técnico mais avançado e mais experiência que os demais técnicos.
Nível onde se encontram os equipamentos que executam o controle automático/autômato das atividades da planta. O nível 2 é responsável pelo controle de todos os equipamentos de automação do nível 1 e engloba os controladores digitais, dinâmicos e lógicos, como os CLPs, e de supervisão associada ao processo fabril. Esses equipamentos também são responsáveis por repassar os comandos dos níveis superiores para as máquinas da planta da fábrica (nível 1). São os CLPs que delegam as tarefas para os equipamentos do nível 1.
CLP Um CLP é um computador de pequeno porte, autocontido e robusto projetado para controlar processos no ambiente industrial. Cada CLP contém um microprocessador programado para dirigir os terminais de saída de uma maneira especificada, com base dos valores dos terminais de entrada.
IHM IHM significa Interação Homem-Máquina ou Interface Homem-Máquina. Você também poderá se deparar por aí com a sigla em inglês HMI, que quer dizer Human- Machine Interface. Assim sendo, o IHM é um equipamento com algum tipo de visor ou tela que serve para facilitar a comunicação entre as pessoas e as máquinas.
PC Usa de computadores apropriados para a automação. Não são simplesmente modelos desktops de mesa, são computadores industriais que podem ser alocados em painéis de controle.
CNC CNC é a sigla de Controle Numérico Computadorizado, ou Comando Numérico Computadorizado. É uma evolução do termo NC, que significa apenas Comando Numérico. Como o próprio nome diz, refere-se ao controle de máquinas ferramentas programáveis por computador.
SDCD Sistema Digital de Controle Distribuído Digital Sistema baseado em computadores digitais Controle Destinado a realizar funções de controle em processos industriais Distribuído As funções de controle podem estar distribuídas em diversas estações / equipamentos. As estações / equipamentos podem estar distribuídos geograficamente na fábrica.
SDCD
Funcionamento dos Níveis 1 e 2
Conhecimentos Técnicos São necessários conhecimentos técnicos em áreas além das citadas anteriormente: computação, redes, telecomunicações e em automação, principalmente em CLPs. Conhecimentos Gerenciais Gerenciamento de equipamentos, ainda há muito contato com o sistema. Os supervisores possuem uma visão mais abrangente (sistêmica) que os supervisores do nível 1.
Permite a supervisão do processo. Normalmente possui banco de dados com informações relativas ao processo. O nível 3 da pirâmide, podem ser encontrados os bancos de dados com informações sobre qualidade da produção, relatórios e estatísticas. Os sistemas supervisórios concentram as informações passadas pelos equipamentos dos níveis 1 e 2 e as repassam para os níveis administrativos (níveis 4 e 5).
Faz-se uso de animações e gráficos para representar o processo e facilitar o monitoramento do mesmo. Há softwares específicos para tal feito, mas é possível criar um modelo de simulação próprio.
Sistema com Silos e Tanques de Processo
Sistema de Caldeiraria
Profissionais de nível superior (Bacharéis e Tecnólogos) capazes de operar softwares específicos e tomar decisões importantes. São necessários conhecimentos técnicos mais abrangentes (sistêmicos), além de certo grau de autonomia na tomada de decisões.
O nível 4 é responsável pelo planejamento e programação da planta fabril, passando as tarefas que devem ser realizadas para o nível 3 que, por sua vez, distribui o trabalho para os níveis inferiores. Também é o nível responsável pelo controle e logística de suprimentos. No nível 4 ocorre a aderência entre as estratégias e diretrizes da empresa com a capacidade produtiva, nível de tecnologia e tipos de processos.
Estratégias e Diretrizes da Empresa Capacidade produtiva, nível de tecnologia e tipos de processos
São necessários profissionais que possuam conhecimentos sobre gestão da produção, tecnologia da informação e sobre processos produtivos. O mesmo deve processar as informações do sistema produtivo e passar para a direção assim como processar as informações da direção e transmitilas aos níveis inferiores. ENGENHEIROS DE PRODUÇÃO!
Os computadores localizados nos níveis 4 e 5 precisam ser altamente confiáveis e possuir muita memória para o armazenamento de dados e grande capacidade de processamento. Devem contar com redundância de máquina e de disco rígido, além de restrito acesso para garantir a segurança de todo o sistema de automação. As mais recentes tecnologias para automação do nível 3 em diante são o Manufacturing Execution System (MES), sistema de gerenciamento de operações, e o Enterprise Resource Planning (ERP), programa que realiza o planejamento de negócios e logística.
Planejamento Execução Controle MRP/ERP - Previsões - Custos/Financeiro - Produção - Planejamento - SOP s - Recursos Humanos - Inventário - Distribuição - Demanda - PMP - BOM direto - Inventário - SOP s - Status do Pedido - Uso de Recursos - EAP - Desempenho MES - Programação - Escoamento de Produção - Execução da Programação - WIP e Rastreamento de Recursos - Controle de Documentos - Coleta de Dados - Gestão de Recursos - Gestão da Qualidade - Análise de Desempenho - Gestão de Processos - Manutenção - Instruções de Trabalho e Processos - Instruções do Operador - Status do Processo CONTROLE DE PROCESSOS - Operações - Sequenciamento - Instruções de Trabalho - Segurança - Manutenção Foco no Cliente Foco no Produto Foco no Processo
[1] SILVEIRA, L. e LIMA, W.Q. Um Breve Histórico Conceitual da Automação e Redes de Automação Industrial. Universidade Federal do Rio Grande do Norte. Programa de Pós- Graduação em Engenharia Elétrica. [2] GROOVER, M.P. Automação Industrial e Sistemas de Manufatura.3ª Edição. Pearson Prentice Hall. [3] www.ajaautomação.com [4] CARRILHO, A.Controladores Lógicos Programáveis. Aula de Automação Industrial. Instituto Militar de Engenharia IME. 11 Slides