Fundamentos Da Automacao Industrial

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Fundamentos de automação

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    Seja Bem Vindo!

    Curso

    Fundamentos da

    Automao Industrial

    horria: 45hs

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    Contedo Programtico:

    O histrico e as principais definies de automao; O que so variveis de controle; Comandos eltricos; O que so CLPs; Funes gerais e especiais;

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    Introduo

    A palavra automao est diretamente ligada ao controle automtico, ou seja aes que no dependem da interveno humana. Este conceito discutvel pois a mo do homem sempre ser necessria, pois sem ela no seria possvel a construo e implementao dos processos automticos. Entretanto no o objetivo deste trabalho este tipo de abordagem filosfica, ou sociolgica.

    Historicamente, o surgimento da automao est ligado com a mecanizao, sendo muito antigo, remontando da poca de 3500 e 3200 a.C., com a utilizao da roda. O objetivo era sempre o mesmo, o de simplificar o trabalho do homem, de forma a substituir o esforo braal por outros meios e mecanismos, liberando o tempo disponvel para outros afazeres, valorizando o tempo til para as atividades do intelecto, das artes, lazer ou simplesmente entretenimento (Silveira & Santos, 1998). Enfim, nos tempos modernos, entende-se por automao qualquer sistema apoiado em microprocessadores que substitua o trabalho humano.

    Atualmente a automao industrial muito aplicada para melhorar a produtividade e qualidade nos processos considerados repetitivos, estando presente no dia-a-dia das empresas para apoiar conceitos de produo tais como os Sistemas Flexveis de Manufatura e at mesmo o famoso Sistema Toyota de Produo.

    Sob o ponto de vista produtivo, a automao industrial pode ser dividida em trs classes: a rgida, a flexvel e a programvel, aplicadas a grandes, mdios e pequenos lotes de fabricao, respectivamente (Rosrio, 2005).

    Ainda segundo Rosrio (2005), a automao industrial pode ser entendida como uma tecnologia integradora de trs reas: a eletrnica responsvel pelo hardware, a mecnica na forma de dispositivos mecnicos (atuadores) e a informtica responsvel pelo software que ir controlar todo o sistema. Desse modo, para efetivar projetos nesta rea exige-se uma grande gama de conhecimentos, impondo uma formao muito ampla e diversificada dos projetistas, ou ento um trabalho de equipe muito bem coordenado com perfis interdisciplinares. Os grandes

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    projetos neste campo envolvem uma infinidade de profissionais e os custos so suportados geralmente por grandes empresas.

    Recentemente, para formar profissionais aptos ao trabalho com automao, surgiu a disciplina mecatrnica. Entretanto uma tarefa muito difcil a absoro de forma completa todos os conhecimentos necessrios, e este profissional com certeza se torna um generalista que eventualmente pode precisar da ajuda de especialistas de outras reas.

    Este ainda um desafio didtico a ser resolvido, mas ainda existe uma alternativa que a criao de equipes multidisciplinares.

    Os sistemas automatizados podem ser aplicados em simples mquina ou em toda indstria, como o caso das usinas de cana e acar. A diferena est no nmero de elementos monitorados e controlados, denominados de pontos. Estes podem ser simples vlvulas ou servomotores, cuja eletrnica de controle bem complexa. De uma forma geral o processo sob controle tem o diagrama semelhante ao mostrado na figura 1.1, onde os citados pontos correspondem tanto aos atuadores quanto aos sensores.

    Os sensores so os elementos que fornecem informaes sobre o sistema, correspondendo as entradas do controlador. Esses podem indicar variveis fsicas, tais como presso e temperatura, ou simples estados, tal como um fim-de-curso posicionado em um cilindro pneumtico.

    Os atuadores so os dispositivos responsveis pela realizao de trabalho no processo ao qual est se aplicando a automao. Podem ser magnticos, hidrulicos, pneumticos, eltricos, ou de acionamento misto.

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    O controlador o elemento responsvel pelo acionamento dos atuadores, levando em conta o estado das entradas (sensores) e as instrues do programa inserido em sua memria. Neste curso esse elemento ser denominado de Controlador Lgico Programvel (CLP).

    A completa automatizao de um sistema envolve o estudo dos quatro elementos da figura 1.1, seja o sistema de pequeno, mdio ou grande porte. Estes ltimos podem atingir uma a complexidade e tamanho tais que, para o seu controle, deve-se dividir o problema de controle em camadas, onde a comunicao e hierarquia dos elementos similar a uma estrutura organizacional do tipo funcional. A figura 1.2 mostra de forma simplificada este tipo de organizao.

    Nota-se que os elementos mostrados na figura 1.1 pertencem a primeira e segunda camadas. Na terceira camada esto os sistemas supervisrios, operados pela mo humana, onde so tomadas decises importantes no processo, tal como paradas programadas de mquina e alteraes no volume de produo. Esses tambm esto integrados com os sistemas gerenciais, responsveis pela contabilidade dos produtos e recursos fabris.

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    Dentro do contexto apresentado, o objetivo deste curso o de estudar um sistema automatizado at o nvel do elemento controlador. Apresenta-se a sua interface com os sensores e atuadores, bem como uma de suas possveis linguagens de programao.

    Para finalizar importante dizer que alm dos conceitos aqui apresentados, de forma resumida, a Automao Industrial compreende um campo de atuao amplo e vasto. Para se ter uma noo, cada elemento sensor ou atuador tem o seu prprio funcionamento, que em algumas aplicaes tem de ser bem entendidos.

    No caso dos sensores todo o comportamento previsto atravs de efeitos fsicos, existe uma disciplina denominada de Instrumentao cujo objetivo o de somente estudar estes elementos.

    Para os atuadores, s para os motores de induo, existe uma grande quantidade de bibliografia disponvel, e ainda tem-se os Motores de Passo e os Servomotores.

    Como foi dito, a cadeia de automao ainda consiste na comunicao de dados entre os elementos, o que leva um estudo a parte das redes industriais.

    Algum tempo atrs, principalmente nas indstrias qumicas, existia o esquema de controle centralizado, possvel com a introduo da instrumentao eletrnica. Neste conceito existia uma sala localizada a grandes distncias do ncleo operacional. Esta destinava-se a centralizar todo o controle efetuado ao longo do parque fabril. Atualmente existem diversas outras salas de controle, distribudas geograficamente, interligadas entre si e a uma sala central de superviso. Surgiu ento o conceito do controle distribudo.

    Uma das derivaes da estratgia de controle distribudo a do SDCD Sistema Digital de Controle Distribudo. Este se caracteriza pelos diferentes nveis hierrquicos estabelecidos pela comunicabilidade entre uma mquina de estado (processo propriamente dito) e outras.

    Enfim, devido a esta grande variedade de conhecimentos, como j dito anteriormente, o foco deste curso ser na programao

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    dos Controladores Lgico Programveis (CLPs) que so o crebro de todo o processo. Os demais elementos sero vistos de forma sucinta em captulos subsequentes.

    Histrico e Definies de Automao

    Etimologia: Da palavra Automation (1960), buscava enfatizar a participao do computador no controle automtico industrial.

    Definio atual: Qualquer sistema, apoiado em computadores, que substitui o trabalho humano, em favor da segurana das pessoas, da qualidade dos produtos, rapidez da produo ou da reduo de custos, assim aperfeioando os complexos objetivos das indstrias, dos servios ou bem estar (Moraes e Castrucci, 2007).

    A automao nas atividades humanas

    Criada para facilitar a realizao das mais diversas atividades humanas, a automao pode ser observada: Nas residncias : nas lavadoras de roupas e de louas automticas; nos microondas; nos controles remotos de portes de garagem, etc. Na rua: nos caixas de bancos automticos; nos controladores de velocidades de automoveis; nos trens do metr; nos cartes de crdito, etc. No trabalho: nos registradores de ponto automtico; nos robs industriais; no recebimento de matria-prima atravs de um sistema automtico de transporte de carga; na armazenagem do produto final num depsito automatizado; no controle de qualidade atravs de sistemas de medio e aferio; no controle de temperatura ambiente ou de uma coluna de fracionamento de petrleo; nos sistemas de combate incndios, etc. No lazer: em mquinas automticas de refrigerantes ; em esteiras automticas de academia; nos aparelhos de reproduo de vdeo ou DVD players; nos videogames, etc.

    A automao no meio produtivo

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    O processo industrial constitui-se na aplicao do trabalho e do capital para transformar a

    matria-prima em bens de produo e consumo, por meios e tcnicas de controle, obtendo

    valor agregado ao produto, atingindo o objetivo do negcio.

    Processo Industrial Contnuo: Quando a maioria das variveis de controle manipulada na forma contnua, ou analgica. (Indstria Qumica, farmacutica...) Processo Industrial Discreto: Quando a maioria das variveis de controle manipulada na forma discreta ou digital.

    Caractersticas e conceitos da automao industrial

    A Automao um conceito e um conjunto de tcnicas por meio das quais se constroem

    sistemas ativos capazes de atuar com eficincia tima pelo uso de informaes recebidas

    do meio sobre o qual atuam.

    Na Automao Industrial se renem trs grandes reas da engenharia: 1. A mecnica, atravs das mquinas que possibilitam transformar matrias primas em produtos acabados.

    2. A engenharia eltrica que disponibiliza os motores, seus acionamentos e a eletrnica indispensvel para o controle e automao das malhas de produo;

    3. A informtica que atravs das arquiteturas de bancos de dados e redes de comunicao permitem disponibilizar as informaes a