1 Introdução à Engenharia de Controle e Automação 2009

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Introdução à Engenharia de Introdução à Engenharia de Controle e Automação Controle e Automação

20092009

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RoteiroRoteiroHistórico e definição de automaçãoHistórico e definição de automaçãoA automação em nossas vidasA automação em nossas vidasA automação no meio produtivoA automação no meio produtivoCaracterísticas e Conceitos da AutomaçãoCaracterísticas e Conceitos da Automação

Componentes básicos das automaçãoComponentes básicos das automaçãoAspectos da automaçãoAspectos da automaçãoArquitetura da Automação IndustrialArquitetura da Automação IndustrialRazões para Automação IndustrialRazões para Automação IndustrialVariedades de AutomaçãoVariedades de AutomaçãoTendências da automaçãoTendências da automação

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Histórico e definição de automaçãoHistórico e definição de automação

Etimologia: Etimologia: Da palavra Da palavra Automation Automation (1960)(1960) Participação do computador no controle automático Participação do computador no controle automático

industrial.industrial.

Definição atual.Definição atual.““Qualquer sistema, Qualquer sistema, apoiado em computadoresapoiado em computadores, , que substitui o trabalho humano, visando que substitui o trabalho humano, visando soluções rápidas e econômicas para atingir os soluções rápidas e econômicas para atingir os objetivos da indústria, dos serviços ou bem objetivos da indústria, dos serviços ou bem estar”estar”

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A automação em nossas vidasA automação em nossas vidas

Objetivo: Facilitar nossas Objetivo: Facilitar nossas vidasvidas

Automação no dia-a-diaAutomação no dia-a-dia Em casa: Em casa:

Lavando roupaLavando roupaEsquentando leiteEsquentando leiteAbrindo o portãoAbrindo o portãoLavando louçaLavando louça

Na rua:Na rua:Sacando dinheiroSacando dinheiroDirigindo pelas ruasDirigindo pelas ruasFazendo comprasFazendo compras

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A automação em nossas vidasA automação em nossas vidas No trabalho:No trabalho:

Registrando o pontoRegistrando o pontoProgramando um robôProgramando um robôRecebendo matéria-primaRecebendo matéria-primaEstocando produto Estocando produto acabadoacabadoFazendo controle de Fazendo controle de qualidadequalidadeControlando temperatura Controlando temperatura de uma tanque de águade uma tanque de águaControlando a temperatura Controlando a temperatura do escritóriodo escritórioAcionando o sistema de Acionando o sistema de combate à incêndiocombate à incêndio

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A automação em nossas vidasA automação em nossas vidas No lazer:No lazer:

Comprando um refrigeranteComprando um refrigerante

Caminhando numa esteiraCaminhando numa esteira

Assistindo um filmeAssistindo um filme

Jogando um videogameJogando um videogame

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A automação no meio produtivoA automação no meio produtivo

Objetivos:Facilitar os processos produtivosObjetivos:Facilitar os processos produtivosComponentes básicosComponentes básicos SensoriamentoSensoriamento Comparação e controleComparação e controle AtuaçãoAtuação

Automação industrial = sistema otimizadoAutomação industrial = sistema otimizado Menor custoMenor custo Maior quantidadeMaior quantidade Menor tempoMenor tempo Maior qualidade (precisão)Maior qualidade (precisão)

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Qualidade = garantir uma Qualidade = garantir uma produção com as mesmas produção com as mesmas características e alta características e alta produtividadeprodutividade

Automação no meio ambienteAutomação no meio ambiente Cumprimento de novas normasCumprimento de novas normas Sistemas de controle de Sistemas de controle de

efluentesefluentes Sistemas de controle de gasesSistemas de controle de gases

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Automação nas indústriasAutomação nas indústrias Importância para sobrevivência das Importância para sobrevivência das

indústrias.indústrias. Garante a competição no mercado Garante a competição no mercado

globalizadoglobalizado Substitui o HomemSubstitui o Homem

Tarefas repetitivasTarefas repetitivasAmbientes perigososAmbientes perigososAmbientes insalubresAmbientes insalubresGrande esforço físicoGrande esforço físico

1010


Transforma a estrutura da Transforma a estrutura da força de trabalhoforça de trabalho QualitativamenteQualitativamente QuantitativamenteQuantitativamente Exige treinamentoExige treinamento Qualificação da força de Qualificação da força de

trabalhotrabalho Melhoria das condições de Melhoria das condições de

trabalhotrabalho

1111


Desafio: Inserir o homem no contexto da Desafio: Inserir o homem no contexto da automatização sem traumatismo, sem automatização sem traumatismo, sem desemprego, tendo somente um saldo desemprego, tendo somente um saldo positivo.positivo.

““O risco que se corre ao se introduzir O risco que se corre ao se introduzir novas tecnologias é menor do que aquele novas tecnologias é menor do que aquele que se corre ao não introduzi-las”que se corre ao não introduzi-las”

1212

Características e Conceitos da Características e Conceitos da AutomaçãoAutomação

Sistemas automatizadosSistemas automatizadosComplexos ou simplesComplexos ou simples

Subsistemas comuns Subsistemas comuns de simples entendimentode simples entendimento

1313


PERGUNTA :PERGUNTA :

O que é preciso para construir O que é preciso para construir um prédio de 50 andares?um prédio de 50 andares?

1414


RESPOSTA:RESPOSTA:

Tijolo, concreto (areia, cimento, Tijolo, concreto (areia, cimento, cal e pedras) e ferragemcal e pedras) e ferragem..

1515


Componentes básicos das automaçãoComponentes básicos das automação SensoresSensores AtuadoresAtuadores RedesRedes IHM (Interface Homem máquina)IHM (Interface Homem máquina) Controlador (CLP, PC, específico)Controlador (CLP, PC, específico) SupervisóriosSupervisórios

1616


CLP

Sensores atuadores

IHM

REDES

PCSUPERVISÓRIOS

1717


Tipos de controle na automaçãoTipos de controle na automação

Controle DinâmicoControle Dinâmico Automação Industrial de Controle de Automação Industrial de Controle de processos (automação contínua)processos (automação contínua)

Controle LógicoControle LógicoAutomação Industrial de manufatura Automação Industrial de manufatura (automação discreta)(automação discreta)

1818

Controle dinâmicoControle dinâmico

Utiliza medidas das saídas do sistema Utiliza medidas das saídas do sistema a fim de melhorar o seu desempenho a fim de melhorar o seu desempenho operacional, através de operacional, através de realimentação.realimentação.

Incalculável poder tecnológicoIncalculável poder tecnológicoAperfeiçoamento de processosAperfeiçoamento de processosVelocidadeVelocidadePrecisãoPrecisão

1919

Controle dinâmicoControle dinâmicoControle de temperatura de um aquárioControle de temperatura de um aquário

2020

Controle dinâmicoControle dinâmico

Objetivo: Objetivo: manter a manter a água em água em torno de torno de 25ºC25ºC

2121

Controle lógicoControle lógico

Utiliza sinais sempre discretos em Utiliza sinais sempre discretos em amplitude, geralmente binários e amplitude, geralmente binários e operações não lineares.operações não lineares.

Circuitos (elétricos, hidráulicos, pneumáticos Circuitos (elétricos, hidráulicos, pneumáticos etc)etc)

Variáveis binárias ( 0 ou 1)Variáveis binárias ( 0 ou 1)Circuitos de Circuitos de Redes lógicas:Redes lógicas:

combinatóriascombinatórias seqüenciaisseqüenciais

2222

Controle LógicoControle Lógico

Redes lógicas combinatóriasRedes lógicas combinatórias (sem memórias (sem memórias nem temporizações)nem temporizações)

Projeto com álgebra booleanaProjeto com álgebra booleana

Descrever, analisar e simplificar com auxílio de Descrever, analisar e simplificar com auxílio de Tabelas da verdade e Diagramas de relésTabelas da verdade e Diagramas de relés

2323


Redes lógicas seqüenciais Redes lógicas seqüenciais (memória, (memória, temporizadores e entrada de sinais)temporizadores e entrada de sinais)

Teoria dos autômatosTeoria dos autômatos

Redes de PetriRedes de Petri

Cadeias de MarkovCadeias de Markov

Simulação em computadorSimulação em computador

2424


Prensa de alavancaPrensa de alavanca

Botões de segurançaBotões de segurança

2525


Cadeia de comandoCadeia de comando

Entrada de sinais

Processamentode sinais

Conversão de sinais

Saída de sinais

2626


Computadores especializados Computadores especializados (Controladores Programáveis)(Controladores Programáveis) Controle lógicoControle lógico Controle dinâmicoControle dinâmico Simples reprogramaçõesSimples reprogramações

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Computadores de ProcessoComputadores de Processo Coletar informações do processo para criar Coletar informações do processo para criar

um modelo matemáticoum modelo matemático Sintetizar leis de controle ótimoSintetizar leis de controle ótimo Simular desempenhosSimular desempenhos Implantar leis de controleImplantar leis de controle Facilitar interfaces com supervisoresFacilitar interfaces com supervisores

2828

Aspectos da automação no Aspectos da automação no contexto econômico industrialcontexto econômico industrial

Implantação de sistemas interligados por Implantação de sistemas interligados por redes de comunicaçãoredes de comunicação

(Auxiliar a supervisão de problemas)(Auxiliar a supervisão de problemas) Sistemas supervisóriosSistemas supervisórios Interfaces homem-máquina (IHM)Interfaces homem-máquina (IHM) Controladores programáveisControladores programáveis Controle baseado em PCControle baseado em PC

2929

Aspectos da automaçãoAspectos da automação

Necessidades da indústria:Necessidades da indústria: Maior nível de qualidadeMaior nível de qualidade FlexibilidadeFlexibilidade Menores custosMenores custos Menores perdas de materiaisMenores perdas de materiais Menor custo de capitalMenor custo de capital Maior controle das informações do processoMaior controle das informações do processo Melhor PCPMelhor PCP

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Aspectos da automaçãoAspectos da automação

Principal componente:Principal componente: CLP’s (CLP’s (controladores lógicos programáveis) - controladores lógicos programáveis) -

19681968Memória programável para instruçõesMemória programável para instruçõesEnergização / desenergizaçãoEnergização / desenergizaçãoTemporizaçãoTemporizaçãoContagemContagemSequenciamentoSequenciamentoOperações matemáticasOperações matemáticasManipulação de dadosManipulação de dados

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Arquitetura da Automação Arquitetura da Automação IndustrialIndustrial

3232


Nível 1: Chão de Nível 1: Chão de fábricafábrica Máquinas, dispositivos, Máquinas, dispositivos,

componentescomponentes Ex.: Linhas e máquinasEx.: Linhas e máquinas

CLP’S, Comandos, máquinasMotores, Inversores, I/O’s

3333


Nível 2: SupervisãoNível 2: Supervisão Informações dos nível 1Informações dos nível 1 IHM’sIHM’s Ex.: Sala de supervisãoEx.: Sala de supervisão

Supervisão e IHM

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Nível 3: controle do Nível 3: controle do processo produtivoprocesso produtivo Banco de dadosBanco de dados ÍndicesÍndices RelatóriosRelatórios CEPCEP Ex.: Avaliação e CQ Ex.: Avaliação e CQ

em processo em processo alimentícioalimentício

Controle do ProcessoControle do ProcessoProdutivoProdutivo

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Nível 4: Planejamento Nível 4: Planejamento do processodo processo Controle de estoquesControle de estoques LogísticaLogística Ex.: Controle de Ex.: Controle de

suprimentos e suprimentos e estoques em função estoques em função da sazonalidade de da sazonalidade de uma indústria de uma indústria de tecidostecidos

Planejamento Planejamento Do ProcessoDo Processo

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Nível 5: Nível 5: Administração dos Administração dos recursos financeiros, recursos financeiros, vendas e RH.vendas e RH.

Gerênciamento Gerênciamento GeralGeral

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Arquitetura Arquitetura da da

Automação Automação IndustrialIndustrial

3838

Variedades da AutomaçãoVariedades da Automação

Segundo grau de complexidade e meios Segundo grau de complexidade e meios de realização físicade realização física

Automações especializadas (menor Automações especializadas (menor complexidade)complexidade)

Grandes sistemas de automação (maior Grandes sistemas de automação (maior complexidade)complexidade)

Automações Industriais de âmbito local Automações Industriais de âmbito local ( média complexidade)( média complexidade)

3939


Automações especializadas (menor Automações especializadas (menor complexidade)complexidade) Ex.: Interna aos aparelhos eletrônicos, Ex.: Interna aos aparelhos eletrônicos,

telefones, eletrodomésticos, automóveis.telefones, eletrodomésticos, automóveis. MicroprocessadoresMicroprocessadores Programação em linguagem de máquinaProgramação em linguagem de máquina Memória ROMMemória ROM

4040


Grandes sistemas de automação (maior Grandes sistemas de automação (maior complexidade)complexidade) Ex.: Controladores de vôos nos aeroportos, Ex.: Controladores de vôos nos aeroportos,

controle metroviário, sistemas militares.controle metroviário, sistemas militares. Programação comercial e científica em Programação comercial e científica em

softwaresoftware de tempo real de tempo real

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Automações Industriais e de serviços de Automações Industriais e de serviços de âmbito local (média complexidade)âmbito local (média complexidade) Ex.: Transportadores, processos químicos, Ex.: Transportadores, processos químicos,

térmicos, gerenciadores de energia e de térmicos, gerenciadores de energia e de edifícios.edifícios.

CLP’s isolados ou em redesCLP’s isolados ou em redes

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TENDÊNCIAS DA AUTOMAÇÃOTENDÊNCIAS DA AUTOMAÇÃO

Tecnologia Wireless Tecnologia Wireless De lenta, cara e insegura tornou-se mais rápida De lenta, cara e insegura tornou-se mais rápida

e econômica e econômica

Chips de menor capacidade Chips de menor capacidade residirão inteligência diretamente em residirão inteligência diretamente em

sensores e atuadores – softwares serão parte sensores e atuadores – softwares serão parte do produto do produto

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TENDÊNCIAS DA AUTOMAÇÃOTENDÊNCIAS DA AUTOMAÇÃO

Controles baseados em PLC ou PC serão Controles baseados em PLC ou PC serão obsoletos e caros obsoletos e caros

A propriedade da solução tecnológica será A propriedade da solução tecnológica será medida em meses em vez de anos medida em meses em vez de anos

Sistemas microeletromecânicos Sistemas microeletromecânicos miniaturizar sensores, atuadores, motores, miniaturizar sensores, atuadores, motores,

engrenagens displays para equipamentos engrenagens displays para equipamentos digitaisdigitais

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Universidade Católica de GoiasUniversidade Católica de GoiasUlbra – CanoasUlbra – Canoas

Anotações pessoaisAnotações pessoais

BIBLIOGRAFIABIBLIOGRAFIA

Documents

1 Introdução à Engenharia de Controle e Automação 2009