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Apostila - Automação Industrial
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Prof. Eng. Renan Barcellos
www.renanbarcellos.com.br Apostila AUTOMAO INDUSTRIAL
AUTOMACAO
INDUSTRIAL
APOSTILA
Prof. Eng. Renan Barcellos
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Prof. Renan Barcellos
Engenheiro Eletricista graduado pela Universidade Federal do Esprito Santo (1998), ps-graduado em Gesto
Estratgica Avanada pela Universidade Federal do
Esprito Santo UFES (2000) e MBA em Telecomunicaes -
Gesto de Negcios pela UVV (2003); Trabalhou na
Embratel na rea de consultoria e vendas como Gerente de
Contas, foi Gerente Comercial da Nexa Tecnologia em
Redes, desenvolvendo projetos e solues em
telecomunicaes e informtica e atualmente Gerente de
Contas da Oi Telemar ES, atuando em Grandes Contas Estratgicas e Governo, coordenador do MBA em
Telecomunicacoes na UVV, professor do do curso de
engenharia eletrica na faculdade Novo Milenio e UNIEST.
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Noes de manufatura
Fabricao E Sistemas Integrados De Manufatura
Sistemas robotizados
Automaao Industrial.
NDICE
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INTRODUO MANUFATURA
Aula 01
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Lean manufacturing: produzir bens atravs da eliminao de perdas com foco em uma melhor entrega ao cliente. Agile manufacturing: um termo aplicado a organizaes que criam processos, ferramentas e treinamento a fim de lhes permitir responder rapidamente s necessidades dos clientes e alteraes de mercado, sem perder o controle dos custos e qualidade. Just-in-time manufacturing: significa fazer o que o mercado quer, quando ele quer. JITM se revelou to eficaz que aumenta a produtividade, desempenho profissional e a qualidade do produto, ao mesmo tempo que poupa custos. Design for assembly (DFA): a premissa desta tcnica a diminuio do custo de montagem pela melhoria continua do produto e do processo de montagem.
INTRODUO
CONCEITOS
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Design for manufacturing (DFM): tcnica que busca alternativas que facilitem a otimizao do sistema de manufatura como um todo. Esta tcnica deve ser utilizada para baratear o custo do produto sem sacrificar a qualidade. Design for Service (DFS): esta ferramenta serve para assegurar que o produto desenvolvido possa ser devidamente reparado durante sua vida til com custos razoveis e baixa manuteno. Concurrent Engineering: a execuo em paralelo de algumas fases e tarefas do desenvolvimento de produto. Desse modo, o desenvolvimento do produto torna-se um processo composto de fases executadas paralelamente e de outras executadas de forma seqencial com o objetivo de minimizar o tempo de chegada do produto ao mercado.
CONCEITOS
INTRODUO
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os principais processos envolvidos na manufatura digital so os seguintes:
- Definio da Necessidade - Planejamento - Projeto Conceitual - Engenharia de produto - Simulao e Anlise - Engenharia de Manufatura - Produo - Controle de Qualidade - Vendas - Suporte e manuteno
INTRODUO
CONCEITOS
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Product-lifecycle Management (PLM)
uma ferramenta de gesto do ciclo de vida do produto que abrange concepo, design, manufatura, servios e obsolescncia.
objetivos: - Reduo do time to market - Melhora na qualidade do produto - Reduo do custo de prototipagem - Reduo de perdas - Ganhos atravs da integrao completa dos fluxos de engenharia
INTRODUO
CONCEITOS
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O conceito conhecido como Lean Manufacturing ou Manufatura Enxuta, visa levar as empresas ao que se chama de organizao enxuta por meio da eliminao de desperdcio em toda a cadeia de valor da empresa, alinhando atividades da melhor forma, no sentido de se obter empresas mais flexveis e capazes de responder efetivamente s necessidades dos clientes. O termo Lean Manufacturing, tambm conhecido como Lean Production, Lean Thinking, Manufatura Enxuta ou sistema Toyota de Produo, surgiu de estudos do MIT (Massachusetts Institute of Technology) no Japo aps a segunda guerra mundial, pioneiramente introduzidas pelo engenheiro chefe da Toyota Taiichi Ohno.
INTRODUO
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Seus benefcios em relao aos sistema de produo em massa so conseguidos
principalmente por meio de:
-Produo integrada, com pequenos estoques, usando gerenciamento JIT;
-Produo puxado pelos clientes (ao invs de empurrada);
-nfase na preveno no controle da qualidade, em lugar da deteco ou correo;
-Trabalho organizado em equipes;
-Poucos nveis hierrquicos;
-Equipes polivalentes dedicadas eliminao de atividades que no agregam valor;
-Integrao de toda a rede de suprimento, desde a matria-prima at o cliente final.
VANTAGENS
INTRODUO
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JUST-IN-TIME Uma das ferramentas essenciais para que a manufatura enxuta d certo a
implantao e o bom funcionamento da ferramenta de gesto de produo
Just-in-Time. um modelo de gesto da produo em que os componentes
necessrios produo so fornecidos somente no momento que sero usados
na produo.
A produo Just-in-Time puxado. Isto significa que um produto s fabricado
quando feito um pedido de compra por parte do cliente. desencadeada uma
reao em cadeia para trs que vai at a requisio dos insumos necessrios
produo junto aos fornecedores.
A implantao de um sistema de produo JIT requer uma grande flexibilidade na
programao da linha de produo e tambm uma tima sincronia de trabalho entre
os cliente e seus fornecedores.
Uma das principais dificuldades na implantao do JIT, consiste no tempo de transporte do
produto entre os fornecedores e clientes. Uma grande distncia entre fornecedor e cliente pode
inviabilizar completamente o fornecimento do produto dentro do tempo necessrio para que
ele seja utilizado na linha de montagem.
INTRODUO
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INTRODUO
O JIT surgiu no Japo em meados da dcada de 70, sendo sua idia e seu desenvolvimento creditados Toyota Motor Co., a qual buscava um sistema de administrao que pudssemos coordenar a produo com a demanda especfica de diferentes modelos e cores de veculo com o mnimo atraso
VANTAGENS:
-Eliminao de estoques; -Eliminao de desperdcios; -Manufatura de fluxo Contnuo; -Esforo contnuo na resoluo de problemas;
-Melhoria contnua dos processos.
JUST-IN-TIME
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INTRODUO
As metas colocadas pelo JIT em relao aos vrios problemas de produo so: -Zero de defeito; -Tempo zero de preparao(setup); -Estoque zero; -Movimentao zero; -Quebra zero; -Lead Time zero; -Lote unitrio;
JUST-IN-TIME
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INTRODUO
As metas colocadas pelo JIT em relao aos vrios problemas de produo so: -Zero de defeito; -Tempo zero de preparao(setup); -Estoque zero; -Movimentao zero; -Quebra zero; -Lead Time zero; -Lote unitrio;
JUST-IN-TIME
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As principais limitaes do JIT esto ligadas :
flexibilidade de faixa do sistema produtivo , no que se refere variedade de produtos oferecidos ao mercado
variao de demanda de curto prazo. O sistema JIT requer que a demanda seja estvel para que se consiga um balanceamento adequado dos recursos, possibilitando um fluxo de materiais suave e contnuo.
OBS: Caso a demanda seja muito instvel, h a necessidade de manuteno de estoques de produtos acabados em um nvel tal, que permita que a demanda efetivamente sentida pelo sistema produtivo tenha certa estabilidade.
INTRODUO
JUST-IN-TIME
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INTRODUO
Aula 02
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Conhecendo a Cadeia de Valor e de Suprimento do Cliente as necessidades aparecem naturalmente,
gerando oportunidades de negcio;
Desta forma a soluo a ser desenvolvida fica completa e mais criativa.
CADEIA DE VALOR
INTRODUO
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Portais B2B e E-Gov
Intra / Extranet Empresas
Capacitao de comunidades WEB para o comrcio B2B por meio dos portais e toda a infra-estrutura relacionada
Aplicativos ASP para empresas (CRM, ERP, aplicativos verticais, etc)
Entrega, a partir de um datacenter, de aplicativos complexos para empresas, requerendo customizao e integrao
Datacenter Hospedagem de aplicativos de software e pacotes
de aplicativos, que exigem nenhuma/pouca customizao
Hospedagem de aplicativos (e-commerce, mdia, DB, backup, etc)
Hospedagem Co-location
Fornecimento de conectividade IP Tambm inclui conexo dial-up e banda larga
Acesso dedicado IP Infraestrutura para acesso remoto Banda larga (Cabo, xDSL, sem fio)
Fornecimento de servios tradicionais de comunicao de dados
Tambm inclui estes servios como acesso a backbones IP
ATM X-25 Frame relay
PABX Virtual Servios inteligentes (0800, 0900)
Servios de voz com valor agregado fornecidos a empresas
VPN Segurana VoIP
Servios de valor agregado fornecidos sobre a camada de transporte
Inclui voz sobre dados, segurana, gerenciamento e outros servios de alto valor agregado
Gerenciamento da rede
Terceirizao
E-MARKET
PLACE
ASP
TRANSPORTE
IP
TRANSPORTE
TRADICIONAL
SERVIO CORPORATIVO
DE VOZ COM VALOR
AGREGADO
HOSPEDAGEM
TRANSPORTE
AVANADO
DESCRIO CATEGORIAS/EXEMPLOS
CADEIA DE VALOR
INTRODUO
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Atendimento
Mdico
Exame Laboratorial
e Raio X
Medicamento
Internao
Remoo
Cadeia Valor
Solues Oportunidades Necessidades
CADEIA DE VALOR - GOVERNO/SADE
Cadeia Suprim.
Industria
farmacutica,
almoxarifado
Hospitais prprios
e conveniados
Servio de Ambulncia,
Transporte areo
Laboratrios
prprios e
conveniados
Mdico
FR, VPN IP
E-procurement
IDC (hospedagem, ASP)
Conectividade com o fornecedor, Ministrio da Sade e Postos de Sade
Controle de estoque associado s requisi-es do corpo mdico
Otimizao de compras
FR VPN IP
IDC(hospedagem, ASP)
Conectividade entre hospitais e postos de sade
Sistema de controle de leito
Conhecimento da dis-ponibilidade de leito no prprio municpio e municpios vizinhos
Soluo com empre-sa parceira interligan-do as unidades de atendimento da Sade
FR, VNP IP, CPE, SLDD, IDC
Criar sistema que auxilie as Prefeituras a receberem o dinheiro do SUS de acordo com os atendimentos reali-zados
Gerir os processos de Sade da Prefeitura
Consolidar informao e enviar para o SUS
Rede IP, ISDN, ADSL
IDC oferecendo hospedagem de aplicaes =>ASP
Conectividade
Aplicaes
Prefeitura necessita de agilidade para laborat-rio receber solicitao de exame, entregar, controlar e reduzir custos
0800
Call Center
Celular
Call Center
Comunicao Wireless
Central de Atendi-mento Controle e otimizao da frota
INTRODUO
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INTRODUO
Aula 03
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CADEIA DE VALOR - Exerccio
INTRODUO
Cadeia Valor
Solues Oportunidades Necessidades
Cadeia Suprim.
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INTRODUO
MAPEAMENTO DO FLUXO DE VALOR: INTRODUO: O Mapeamento do Fluxo de Valor uma ferramenta particularmente interessante para a reduo contnua dos desperdcios. A idia obter com ela uma visualizao clara dos processos de manufatura e de alguns de seus desperdcios, bem como, diretrizes eficazes de anlise que auxiliem no projetam de otimizao do fluxo e eliminao destes desperdcios.
FLUXO DE VALOR
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INTRODUO
vantagens da implantao do Mapeamento do Fluxo de Valor podemos citar: -Ajuda a identificar as fontes do desperdcio; -Fornece uma linguagem comum para tratar dos processos de manufatura; -Torna as decises sobre o fluxo visveis, de modo que voc possa discuti-las; -Junta conceitos e tcnicas enxutas; -Mostra a relao entre o fluxo de informao e o fluxo de material.
FLUXO DE VALOR
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INTRODUO
MAPEAMENTO DOFLUXO DE VALOR
uma ferramenta estratgica Proporciona a Viso de Helicptero Mostra as oportunidades de Kaizens de Sistema Permite o emprego das ferramentas Lean Muito concisa, resultados expressos em 2 folhas A3 Mapa do Estado Presente Mapa do Estado Futuro Cria uma linguagem comum aos diversos nveis A ser empregada anualmente pela Diretoria O Estado Futuro de hoje o estado Presente de amanh Sempre haver um novo Estado Futuro
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INTRODUO
MAPEAMENTO DO FLUXO DE VALOR As etapas do mapeamento do fluxo de valor so mostradas na figura abaixo.
Famlia de produtos
Desenho do estado atual
Desenho do estado futuro
Plano de trabalho
Consiste em seguir a trilha de produo de um produto, desde o consumidor at o fornecedor, e cuidadosamente desenhar uma representao visual de cada processo no fluxo de material e informao, identificando os desperdcios que devero ser tratados.
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INTRODUO
MAPEAMENTO DO FLUXO DE VALOR
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MAPEAMENTO DO FLUXO DE VALOR
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MAPEAMENTO DO FLUXO DE VALOR
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MAPEAMENTO DO FLUXO DE VALOR
Takt a taxa de demanda dos clientes, ou seja, de quanto em quanto tempo eles compram uma unidade de produto Pitch a taxa de demanda dos clientes expressa em embalagens, ou seja, de quanto em quanto tempo nos compram uma embalagem de produtos Tempo de Ciclo a taxa de produo, ou seja, de quanto em quanto tempo produzimos uma unidade de produto
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Por que o Takt importante?
Se produzirmos muito mais rapidamente que o Takt, haver produo em excesso, portanto, muitos desperdcios Idealmente: Tempo de Ciclo = Tempo Takt Takt-time =Tempo total disponvel / Demanda do cliente
Normalmente: Tempo de Ciclo = 90 ~ 95 % Takt
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Famlia de Produtos a Mapear MC25 + Prensa Dois nmeros de pea Cliente: Volvo Requisitos do Cliente 2.900 peas / ms 78 peas por bandeja Cliente trabalha em 2 turnos Dois embarques por semana por caminho Tempo de trabalho 21 dias por ms, 3 turnos de operao 8 horas por turno, 1 intervalo de 30 minutos por turno
CASO 01 FBRICA DE PEAS
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CASO 01 FBRICA DE PEAS
Processos de Produo Centro de Usinagem, Pintura e Prensa Tempos de Trocas de Ferramentas de uma pea para outra: TR=120 min no CU, TR=0,25 min na Pintura; TR=15 min na Prensa Peas Brutas fornecidas diariamente pela Fundio
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Departamento de Controle de Produo Recebe do Cliente externo previses de 90 / 60 / 30 Recebe do Cliente externo confirmao semanal de pedidos Executa MRP semanalmente, com previso de 3 semanas Coloca pedidos semanais via MRP para Fundio Coloca programa semanal para o Centro de Usinagem Revisa diariamente os programas de produo Emite programao duas vezes por semana de embarques para Expedio OBS: MRP SISTEMA DE GESTO DA PRODUO
CASO 01 FBRICA DE PEAS
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CASO 01 FBRICA DE PEAS
Centro de Usinagem: Tempo de Ciclo: TC=4,47 min So usinados lotes para 1 dia (TL=1 dia) Tempo Utilizvel: TU=80% Estoque Observado: 1546 Peas Brutas 12 Peas Usinadas Pintura: Tempo de Ciclo: TC=3,33 min Tempo Utilizvel: TU=95% Estoque Observado: 78 Peas Pintura
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Prensa Tempo de Ciclo: TC=2,00 min Tempo Utilizvel: TU=100% Estoque Observado: 78 Peas Acabadas Departamento de Expedio Coleta as peas no Almoxarifados de Acabados Prepara embarque duas vezes por semana 392 Peas Acabadas
CASO 01 FBRICA DE PEAS
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CASO 01 FBRICA DE PEAS
Mapa do Fluxo de Valor Estado Atual
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A manufatura Enxuta tem como objetivo otimizar os
processos e procedimentos atravs da reduo
contnua de desperdcios. Sua meta de trabalho so, a
qualidade e a flexibilidade do processo, ampliando sua
capacidade de produzir e competir neste cenrio
globalizado. Trata-se de uma viso bastante similar ao
conceito de JIT, com a diferena que ele introduz novas
ferramentas as quais trabalham integradas ao elenco
tradicional de ferramentas do JIT.
CONCLUSAO
INTRODUO
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FABRICAO E SISTEMAS INTEGRADOS DE MANUFATURA
Aula 04
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DEFINIO
FABRICAO E SISTEMAS INTEGRADOS DE MANUFATURA
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Na era das informaes, as naes no podem ganhar fora controlando e
tributando seus cidados. Para aumentar sua estatura
internacional, os governos precisam reduzir seus poderes e emancipar seus povos.
Chegamos, enfim, a uma nova era de liberdade."
DEFINIO
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Por que os sistemas informatizados no representam ainda uma real e facilmente
mensurvel vantagem competitiva para as corporaes, apesar dos macios investimentos voltados para estas tecnologias?
Quais os fatores que realmente interferem em sua aplicao, impedindo os enormes ganhos que, ao menos teoricamente, seriam proporcionados pela informatizao?
DEFINIO
FABRICAO E SISTEMAS INTEGRADOS DE MANUFATURA
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Para esta crescente flexibilizao da produo, em muito contribui a adoo de sistemas informatizados, atravs de robs, mquinas CNC (de Controle Numrico Computadorizado), clulas automatizadas de produo, sistemas CAD (de Computer Aided Design, ou Projeto Assistido por Computador) e CAM (Computer Aided Manufacturing, Manufatura Auxiliada por Computador). Os processos envolvidos, desde o projeto, sofrem desta forma um processo de acelerao, que em grande parte promovido pela intensa utilizao da informtica, desde a concepo do produto at sua entrega ao consumidor final, o principal cliente de todo o processo.
DEFINIO
FABRICAO E SISTEMAS INTEGRADOS DE MANUFATURA
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A FBRICA INFORMATIZADA: AS NOVAS TECNOLOGIAS NA PRODUO.
FABRICAO E SISTEMAS INTEGRADOS DE MANUFATURA
O setor automobilstico foi o primeiro ramo industrial a utilizar-se intensivamente de robs em sua linhas de produo, alm de ser responsvel pelos maiores investimentos e por alguns dos exemplos clssicos de utilizao destes recursos tecnolgicos. Setores de solda e pintura, mesmo no Brasil, so hoje em grande parte automatizados.
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A Volkswagen do Brasil, por exemplo, possui cerca de setenta robs em suas linhas de
montagem, dentre as quais a do novo Gol possui os maiores nveis de automao. Esta estratgia de automao
setorizada ocorre devido ao fato de que algumas fases do processo de produo possuem funes
reconhecidamente perigosas e repetitivas, alm de envolverem uma grande aplicao de foras (so as tarefas
consideradas 3D: Dangerous, Dirty and Demanding - perigosas, sujas e pesadas). Parece claro hoje que so duas
as chaves para o bom funcionamento de robs: a relativa invariabilidade da tarefa 37 e sua exata prescrio
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A FBRICA INFORMATIZADA: AS NOVAS TECNOLOGIAS NA PRODUO.
FABRICAO E SISTEMAS INTEGRADOS DE MANUFATURA
Acima, imagens da ao e robs em linhas de produo, em simulao por sistemas CAE/CAD/CAM.
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No caso da indstria automobilstica em seu estgio atual, os
robs so indicados para processos de soldagem, colagem, movimentao de carrocerias etc., enquanto
so incapazes de atividades como fixao de determinados acessrios, colocao de bancos, ajustes de painel
etc. Parece claro, nesta etapa de desenvolvimento tecnolgico, que os robs prestam-se mais a
atividades repetitivas e de baixos ndices de variabilidade, que exijam grande esforo fsico e exposio a
riscos e/ou ambientes insalubres, ao passo que aos operrios destinam-se tarefas de ajuste, com maiores nveis de
detalhamento e manipulao mais elaborada de ferramental.
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A FBRICA INFORMATIZADA: AS NOVAS TECNOLOGIAS NA PRODUO.
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Dentro da viso antropocntrica de automao industrial, aparece um novo conceito, o
CHIM (Computer and Human Integrated
Manufacturing), que possui como caractersticas principais: baseado no
trabalho qualificado; alta contribuio do trabalho direto; concepo modular com a participao dos
usurios;integrao baseada num contexto favorvel s decises autnomas e descentralizadas; processo
produtivo controlado pelos seres humanos e cuja filosofia a capacidade.
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A FBRICA INFORMATIZADA: AS NOVAS TECNOLOGIAS NA PRODUO.
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"Entre as concluses elaboradas no final dos anos 80 pelo projeto FAST (Forecasting and Assement in Science and Technology) da
CEE (Comunidade Econmica Europia) destaca-se a convico de que os recursos humanos representam a questo principal
referente capacidade de inovao e de crescimento da Europa." (SAGRE, 1992)
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A FBRICA INFORMATIZADA: AS NOVAS TECNOLOGIAS NA PRODUO.
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Ao mito da fbrica automtica, dos anos 1980, contrape-se hoje uma viso que busca um equilbrio entre funes humanas e dos robs. Ao lado, linha de montagem de automveis no Brasil.
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TECNOLOGIAS CIM
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A expresso CIM, que pode ser traduzida por Produo Integrada por Computador, apesar de
estar diretamente ligada idia de automao e informatizao, no pode ser reduzida uma
abordagem meramente tcnica. Ao contrrio, suas principais vantagens esto em aspectos no
necessariamente ligados aos nveis de automao observados, mas sim s formas de gerenciamento da informao atravs dos novos recursos tecnolgicos
(SCHEER, 1993), como a utilizao de recursos como a denominada Tecnologia de Grupo.
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A partir da adoo dos princpios da Tecnologia de Grupo na manufatura, peas semelhantes so identificadas e agrupadas a fim de se obter similaridades na fabricao e no projeto. As peas similares so arranjadas em famlias, sendo que cada famlia possui caractersticas similares de forma e manufatura.
TECNOLOGIAS CIM
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TECNOLOGIAS CIM
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As tecnologias CIM permitem um controle bastante
eficaz do processo produtivo, ao mesmo tempo que, ligado a departamentos como
compras, marketing e administrao pode criar uma rede de
informaes abrangendo todo o funcionamento da empresa.
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A especificao das mquinas em relao aos componentes a serem produzidos influenciada por :
(1) forma; (2) dimenses; (3) peso; (4) material; (5) preciso e acabamento superficial; (6) Forma inicial das peas; (7) tamanho e seqncia do lote
TECNOLOGIAS CIM
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O conceito de Tecnologia de
Grupo baseado no
agrupamento de peas em
famlias, de acordo com certos
atributos, e ento se desenvolve
o planejamento de todo o
sistema produtivo para cada
famlia
TECNOLOGIAS CIM
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Em um sistema CIM plenamente implantado,
qualquer funcionrio (desde que
autorizado, naturalmente) poderia ter
acesso imediato (em tempo real) a
inmeras informaes relacionadas
empresa,como situao de estoques,
posies dos setores de compras e
vendas, estado dos processos de
produo (unidades produzidas,
projees, problemas ocorridos), projetos
em andamento etc.
TECNOLOGIAS CIM
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"Uma grande barreira integrao completa das empresas de projeto a falta de
padres eficazes para troca de informaes tcnicas. Ao contrrio das informaes
comerciais, que se restringem a textos e dados numricos, a informao tcnica fortemente
grfica.
TECNOLOGIAS CIM
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Os sistemas CAD, ou Computer Aided Design, expresso da lngua inglesa que pode ser traduzida como Projeto Auxiliado por Computador, englobam importantes ferramentas informatizadas de auxlio atividade de projeto, em diversas de suas fases
SISTEMAS CAD
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os sistemas CAD formam um conjunto bastante amplo de recursos tecnolgicos de apoio s atividades peculiares envolvidas nas diferentes fases do processo projetual
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As primeiras a utilizarem-se destes sistemas foram as indstrias
aeroespacial e blica nos Estados
Unidos. Os altos custos das aeronaves, aliados s rigorosas
condies de tolerncia de fabricao e montagem
necessrias, bem como a evidente necessidade de confiabilidade e
segurana para utilizao fizeram da indstria
aeronutica o mais adequado ambiente para o desenvolvimento de
sofisticadas mquinas-ferramenta de controle
numrico, bem como de outras formas de apoio informatizado
produo
SISTEMAS CAD
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FABRICAO E SISTEMAS INTEGRADOS DE MANUFATURA
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INTRODUO
Aula 05
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O Papel do Setor de Projetos na Engenharia Simultnea
Concepo: Anlise de especificaes, compilao de variaes de solues e sua avaliao;
Desenvolvimento: Especificaes do conceito de soluo, projeto em escala, construo de modelos, avaliao
de solues; Detalhamento: Representao das partes
individuais e avaliao de solues.
FABRICAO E SISTEMAS INTEGRADOS DE MANUFATURA
FABRICAO E SISTEMAS INTEGRADOS DE MANUFATURA
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O Papel do Setor de Projetos na Engenharia Simultnea
FABRICAO E SISTEMAS INTEGRADOS DE MANUFATURA
H um outro exemplo que ilustra bem o problema do desenvolvimento de projetos envolvendo tecnologias sofisticadas e processos globalizados de produo. O novo avio Boeing 777 possui componentes fabricados em pases to diferentes como Austrlia, Brasil, Japo, Itlia, Canad, Frana, Coria do Sul, Singapura62 e Irlanda. Como gerenciar equipes de projeto das diferentes empresas envolvidas, situadas a to grande distncia e de to diferentes procedimentos culturais? A utilizao de sistemas CAD pode auxiliar em muito a difuso e intercmbio de informaes em tempo real, mesmo a grandes distncias
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A Engenharia Simultnea (tambm denominada concorrente ou paralela) pode ser considerada como:
"Uma metodologia para desenvolvimento de projetos que prope a realizao de muitos processos pertencentes ao ciclo de vida do produto de forma simultnea (paralela), usando um time de projeto multidisciplinar e dinmico e ferramentas automatizadas para a realizao dos processos componentes."
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"Apenas 15% do preo de um chip refere-se a custos com matria prima, maquinrio,
energia e mo-de-obra. Os outros 85% so gastos com pesquisa ou trabalhos de
engenharia e design" (NASCIMENTO, 1996).
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Cinco enfoques bsicos para a Engenharia Simultnea: - Desenvolvimento de algoritmos e softwares adequados integrao das diferentes informaes de manufatura; - Integrao atravs de aplicaes CAD/CAM, com o desenvolvimento de sistemas de gerenciamento baseados no conhecimento (knowledge-based management system - KBMS); - Considerao do design como princpio de projetao do ciclo de vida do produto como um todo; - A montagem como uma funo integrativa e interativa de todas as funes da manufatura; - nfase em aspectos culturais e organizacionais como forma de criao de uma efetiva interao entre projeto e manufatura. Um
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Um dos principais objetivos da Engenharia Simultnea evitar que as diferentes funes na empresa sejam realizadas entre muros, como na figura abaixo.
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O projeto de produtos normalmente realizado em
vrias fases, atravs da interao de diferentes grupos, de diversas competncias (design, mecnica, eletrnica, hidrulica etc.). A realizao de projetos de grande porte muitas vezes dificultada por questes ligadas problemas de comunicao e isolamento fsico e/ou organizacional das diferentes equipes. Uma alternativa utilizada est na centralizao da atividade de projeto em pequenos grupos, fisicamente concentrados, de forma a proporcionar ostensivo contato pessoal, tornando o processo de comunicao imediato e bastante informal.
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O gerente (ou gerentes) responsvel deve ter o total controle sobre o fluxo da informao, o que no de forma alguma um aspecto trivial. Na verdade, pode-se dizer que o principal problema no est na busca de solues tcnicas para o
gerenciamento de informao, mas na organizao de um mtodo que atenda s necessidades de cada um dos envolvidos no processo e permita um adequado acompanhamento deste como um todo, com um efetivo controle de sua evoluo
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Requer uma forma de organizao que ao mesmo
tempo em que permita a liberdade para a difuso da informao e tomada de
iniciativa por parte das vrias equipes envolvidas no projeto, exija um rigor mais apurado e um maior controle em seu desenvolvimento.
Deve estar bem claro o papel de cada um no processo
projetual, bem como devem ser definidas estratgias para que todos sejam informados de quaisquer alteraes de projeto que lhes possam ser pertinentes
NOVO MODELO DE GERENCIAMENTO DE PROJETO
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O grande nmero de informaes relacionadas ao projeto devem ser direcionadas de forma a
atender aos interesses de cada um dos envolvidos. No basta disponibilizar a
informao, mas tambm fazer com que isso ocorra em tempo hbil e, principalmente,
no lugar certo. O adequado gerenciamento deste fluxo de informao torna-se crucial para o sucesso da engenharia simultnea.
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"A Kodak reformulou seu processo de desenvolvimento de produtos pelo uso inovador da tecnologia CAD/CAM (...). O simples trabalho na tela, em vez do papel, j tornaria os projetistas individualmente mais produtivos, mas tal uso da tecnologia exerceria um efeito apenas marginal sobre o processo total. A tecnologia que permitiu a reengenharia de seu processo um banco de dados integrado de projeto de produtos. Diariamente, esse banco de dados coleta o trabalho de cada engenheiro e combina todos os esforos individuais em um todo coerente.
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A cada manh, os grupos de projeto e projetistas individuais verificam no banco de dados se o trabalho do dia anterior de algum colega criou algum problema para eles ou para o projeto global. Em caso positivo, eles resolvem o problema imediatamente, e no aps semanas ou meses de trabalho desperdiado. (...) O novo processo da Kodak, denominado de Engenharia Coordenada, tem sido amplamente usado nas indstria automobilstica e aeroespacial e comea a atrair adeptos na indstria de bens de consumo."
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A remoo de milhes de toneladas de calcrio no foi o nico desafio enfrentado pelos construtores do Eurotnel. A empresa
anglo-francesa estabelecida para supervisionar o projeto tambm teve que gerenciar e distribuir mais de 250 mil desenhos de engenharia e documentos tcnicos, arquivando-os por pelo
menos 55 anos. O custo dirio para a construo do tnel (...) foi superior a US$ 5 milhes, tornando os atrasos ou erros devido a
falhas no controle de documentos extremamente caros. Para evitar uma crise, o Eurotnel implantou um sistema de gerenciamento eletrnico de documentos de engenharia
(EDMS),conectando os usurios nos quatro canteiros em Sutton, Folkstone, e os portais do tnel em Calais e Folkstone. (...) Durante o pico da construo, (...) aproximadamente 30 mil
desenhos A4 e 3,6 mil desenhos A0 estavam sendo digitalizados por semana. ASHTON (1996)
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A questo principal no gerenciar bases de dados grficas geradas em softwares diferentes (o que
ainda um grande desafio de base tecnolgica), mas agregar de forma adequada todas as informaes de projeto s novas mdias. Hoje um arquivo CAD no
somente uma verso eletrnica de um desenho realizado em prancheta (como tratado na imensa
maioria dos casos), mas sim um elemento multimdia, que pode agregar um imenso nmero de informaes relacionadas ao projeto em desenvolvimento, o que
era antes impossvel atravs de meios fsicos
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A implantao do CAD pode (e deve) levar a uma sensvel diminuio no tempo necessrio
para o desenvolvimento de produtos, eliminando e/ou reduzindo etapas, atravs da integrao cada vez maior entre as diversas equipes de design e projeto, entre estas e os demais setores da empresa ou mesmo entre
empresas diferentes
INTEGRAO E SISTEMAS CAD
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MICRO O primeiro, dentro de uma viso que poderia ser considerada micro, envolve questes ligadas a cada indivduo na empresa, especialmente aqueles que so diretamente influenciados pala adoo de sistemas Informatizados MESO O segundo nvel de anlise estaria dentro de um panorama meso. Neste caso, importante observar os resultados da utilizao da informtica sobre os grupos de trabalho existentes na empresa MACRO O terceiro, em um nvel macro, aborda as conseqncias da informatizao sobre a empresa como um todo.A intensa utilizao do computador proporciona a oportunidade de grandes modificaes nos processos produtivos de uma forma ampla, fazendo com que estes possam ser totalmente reestruturados a partir da aplicao da informtica
INTEGRAO E SISTEMAS CAD
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INTEGRAO E SISTEMAS CAD
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O desenvolvimento de produtos mudou radicalmente com as novas tecnologias. Ao lado, engenheiros da GM americana, na dcada de 1940. Abaixo, designers trabalham em um novo projeto. Ao final, uma imagem gerada em 3D
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INTEGRAO E SISTEMAS CAD
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O CAD atualmente (e o ser cada vez mais) fundamental para o desenvolvimento de novos produtos, funcionando muito mais como ferramentas de integrao entre diferentes atores (projetistas e equipes de projeto) envolvidos no processo projetual do que como acelerador de fases especficas deste processo (como clculos e gerao de desenhos).
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INTEGRAO E SISTEMAS CAD
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O mercado de software CAD divide-se, desta forma, em dois grupos bsicos. O primeiro, que concentra os programas mais sofisticados, ou high-end ("de topo") do mercado. Muitas vezes estes software so verses desenvolvidas a partir dos programas mais antigos, criados originalmente para utilizao em mainframes, por grandes empresas. Neste grupo esto aqueles que prestam-se s aplicaes CAD que poderiam ser consideradas clssicas: indstrias automobilsticas, aeroespacial, metal-mecnica com maior grau de sofisticao etc.
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O segundo grupo, que poderia ser denominado low-end (produtos na faixa mais baixa do mercado) formado por programas criados originalmente para o ambiente IBM PC, que possuem normalmente recursos menos sofisticados e apresentam um custo mais baixo, como os software Microstation (da Bentley), AutoCAD (Autodesk), CadKey, IBM Micro Cadam e o Unicad (software destinada indstria metal-mecnica)
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INTEGRAO E SISTEMAS CAD
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Entre as principais aplicaes CAD High End esto aquelas voltadas para a indstria automobilstica, como as mostradas nesta pgina. Os sistemas CAD podem representar desde peas da carroceria , at sistemas completos (como os pedais no alto, direita), ou mesmo simular a utilizao pelos usurios, a partir de uma perspctiva de aplicao de foras e aspectos ergonmicos.
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INTEGRAO E SISTEMAS CAD
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Acima, exemplos de telas de aplicativos CAD Low End.
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Um dos software mais sofisticados do mercado, o CATIA/CADAM Solutions V4, por exemplo, conta com aproximadamente uma centena de mdulos (nmero este que cresce a medida de 20 por ano) que podem ser agregados a partir das diferentes necessidades (e capacidade de investimento) da empresa cliente, e que incluem, entre outros, sistemas de modelamento geomtrico, parametrizao, prototipagem rpida, engenharia reversa e ferramentas workgroup. Este software high-end caracterstico de empresas automobilsticas, e seus altos custos podem explicar a situao de faturamento dos fornecedores de
sistemas CAD, onde a IBM (fornecedora do CATIA/CADAM) possui o primeiro lugar, apesar do nmero evidente baixo de empresas usurias do sistema.
INTEGRAO E SISTEMAS CAD
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INTEGRAO E SISTEMAS CAD
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Desta forma, permanece a questo dos altos custos referentes a aquisio de um sistema que, aps dois ou trs anos de uso, pode ser considerado como obsoleto, no por deixar de atender s necessidades da empresa, mas por estar definitivamente suplantado pela novas tecnologias surgida no mercado. Alm disso, no foram considerados aqui investimentos em formao de usurios e reestruturao do processo projetual visando melhor aproveitamento desta tecnologia, que podem significar valores ainda maiores do que o equipamento em si.
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Sistemas Integrados de Manufatura Questionrio 1) Descreva brevemente quais foram as trs revolues industriais. 2) Quais so os conceitos fundamentais de Sistemas Integrados de Manufatura? 3) Cite trs exemplos de eliminao de desperdcio. 4) Cite trs exemplos de respeito pelas pessoas. 5) Cite alguns passos para o S.I.M.? Coloque-os em ordem de implementao. 6) O que uma clula de manufatura? 7) Descreva uma forma de criar uma clula de manufatura a partir de uma estrutura funcional. 8) O que so os consumidores internos e externos? 9) D um exemplo de como integrar o controle de qualidade linha de produo. 10) Descreva, usando um grfico, as fases do ciclo de vida de um produto. 11) O que o Just-In-Time ("JIT")? 12) Descreva o que e e para que serve uma montagem de cadeisa de valor? 13) Descreva o novo metodo de gerencia de projeto. 14) Descreva O que e e as vantagens do mapeamento do fluxo de valor.
INTEGRAO E SISTEMAS CAD
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Redes de Petri - RP
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Redes de Petri INTRODUO Rede de Petri um mtodo de estudo dos sistemas dinmicos a eventos discretos, criado por Carl A Petri As redes de Petri foram desenvolvidas nos anos 60 e 70 e rapidamente se tornaram reconhecidas com uma das mais adequadas ferramentas para descrio e anlise da sincronizao, comunicao e fonte de compartilhamento entre processos concorrentes.
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Redes de Petri
Sistemas Dinmicos
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Redes de Petri
Classes de Sistemas
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Redes de Petri
Controle: Sistemas Dinmicos Acionados pelo Tempo Automao: Sistemas Dinmicos Acionados a Eventos Sistemas a Eventos Discretos: a)Assumem valores num conjunto discreto, como (on, off) (verde, amarelo, vermelho), (1,2,3,...); b)As alteraes de valor so to rpidas que se podem modelar como instantneas, em qualquer instante; c)Alteram-se por duas possveis razes: ocorrncia de eventos instantneos externos, isolados e independentes; ocorrncia de eventos internos definidos por rigorosas cadeias lgicas.
Sistemas a Eventos Discretos
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Redes de Petri
Exemplos :
1)Controle rels temporizados
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3 elementos bsicos: clientes, servidores, fila Exemplos :
2)Automao Eventos Dinmicos - Filas
Redes de Petri
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Redes de Petri
Exemplos :
3)Sistemas a Eventos Discretos
a) As chegadas cij e as sadas sij de veculos so eventos; h 4 tipos de
trajetos (1,2) (1,3) (2,3) (3,2)
b) Duas situaes para o semforo b.1) Vermelho (r) para (1,2) e (1,3); Verde (g) para (2,3) e (3,2) b.2) Verde (g) para (1,2) e (1,3); Vermelho (r) para (2,3) e (3,2) c) Transies r g e g r so eventos internos d) A automao deve levar em conta as filas formadas cije sije definir os instantes dos eventos controlados
Semforo num cruzamento de ruas em T
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Redes de Petri - RP Uma RP um grafo orientado que tem dois tipos de ns: Transies (transitions) Posies ou lugares (places) Os arcos partem de algumas posiespara algumas transies ou vice-versa. Aos arcos associam-se nmeros inteiros fixos (pesos). Cada posio pode conter um nmero inteiro de marcas(tokens), e estas, sob certas condies, podem mover-se ao longo dos arcos, respeitando os sentidos destes.
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Assim, a representao grfica de uma rede de Petri bsica formada por dois componentes: um ativo chamado de transio (barra) e outro passivo denominado posio (crculo). Os lugares equivalem s variveis de estado e as transies correspondem s aes realizadas pelo sistema. Esses dois componentes so ligados entre si atravs de arcos dirigidos. Os arcos podem ser nicos ou mltiplos.
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Redes de Petri
Exemplo 1:
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Exemplo 2: Linha de Produo
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Exemplo : Perodo do Dia
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Sistemas a
Eventos e RPs
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Sistemas a Eventos e RPs
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Exerccio 1: Realizar a modelagem por GRAFO , por Relao, Lgico , sem quantidades para o exemplo dado do semforo num cruzamento de rua T.
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Exerccio 2: realizar um GRAFO de sistema de automao que satisfaa a seguinte seqncia: as embalagens iro chegar atravs de uma esteira at o local onde est posicionado o cilindro. Quando uma embalagem detectada, a esteira pra e o cilindro avana inserindo a tampa na embalagem. O cilindro retorna dando incio a um novo ciclo automaticamente.
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Execuo da Rede Petri
Pr-Sets (p) E
Ps-Sets (p)
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Execuo da Rede Petri
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Execuo da Rede Petri
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Execuo da Rede Petri
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Rede de Petrida funo Y = ((X0 + X1 + X2).(X4.X5)) + X3.
Redes de Petri
Exerccio: Monte o modelo RP Grafo da equao abaixo
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Entre as vantagens da simulao computacional podem-se citar: a) Efeitos das animaes e grficos ajudam no aprendizado e entendimento do sistema simulado. b) Permite manter um maior controle sobre o experimento, o que muitas vezes no possvel no sistema real. c) Permite estudar o sistema durante o longo perodo de tempo simulado.
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Introduo ao controle de robs
Sistemas Robotizados
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Cinemtica x Dinmica
Dinmica x Atraso
Contnuo x Discreto
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Malha aberta
Malha fechada
Tipos de Sistemas de Controle
Sistemas Robotizados
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Malha aberta
A entrada define o comportamento do controlador, crebro
do sistema, e este responde agindo no ambiente, sem
verificar depois se o nvel da grandeza fsica corresponde
de fato entrada;
No h sensor para observar algum eventual desvio, nem
realimentao, para corrigi-lo.
Tipos de Sistemas de Controle
Sistemas Robotizados
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Exemplo Uma fonte de alimentao regulada com transistor , na
realidade, um sistema de controle de malha aberta;
Se a corrente da carga variar, a tenso na sada pode variar
at algumas dezenas de mV, devido variao na tenso
Vbe.
Tipos de Sistemas de Controle
Sistemas Robotizados
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Diagrama de blocos (Malha Aberta)
A entrada o nvel desejado da grandeza controlada
(comando ou programao). O controlador avalia este
sinal e envia um sinal (que pode ser eltrico ou mecnico,
conforme o sistema) ao atuador, que o elemento que
age no ambiente de modo a alterar a grandeza.
Sistema de Malha Aberta
Grandeza no Automtico
Tipos de Sistemas de Controle
Sistemas Robotizados
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Diagrama de blocos (M. Aberta)
CONTROLADOR ATUADOR
Sistema de Malha Aberta
Grandeza no Automtico
Tipos de Sistemas de Controle
Sistemas Robotizados
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Aplicaes
Os SC em malha aberta so usados onde a freqncia ou a
conseqncia dos desvios no justificam a complexidade
e o custo maior dos em malha fechada.
No so aplicados em robtica (a no ser em casos onde no
necessrio checar o erro).
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Malha fechada
verificada a ocorrncia de desvios
Sensor monitora sada, fornecendo um sinal que retorna
entrada, formando uma malha de realimentao.
A entrada e esta realimentao se juntam num comparador,
que combina ambos e fornece um sinal de erro, diferena
entre os sinais, que orienta o controlador.
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Exemplo simples
O operador de um reservatrio verifica se o nvel mximo foi
atingido atravs de uma rgua de nvel, que o sensor.
Sinal de erro, a diferena entre o nvel mximo (sada desejada) e
o nvel atual (sada real), analisado para abrir ou fechar o
registro.
Operador ao mesmo tempo o comparador, o controlador e o
atuador neste sistema elementar.
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Diagrama blocos (Malha Fechada)
Adicionar sensor ao SC de m. aberta;
Enviar sinal de erro ao bloco somador que fornece um sinal
efetivo ao controlador.
Este sinal a entrada do controlador, que o avalia e tenta
corrigir o desvio captado pelo sensor, atravs de um novo
comando ao atuador.
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Diagrama de blocos (M. Fechada)
CONTROLADOR ATUADOR
SENSOR
SOMADORENTRADA SADA
REALIMENTAO
Sistema de Malha Fechada
Grandeza Automtica
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Sistemas Robotizados
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Aplicaes
SC em malha fechada so mais precisos, pois detectam e
corrigem os desvios.
A maioria dos sistemas atuais, analgicos ou digitais, deste
tipo.
Sistemas controle para robtica so necessariamente desta
categoria.
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Controle
Sistema robtico: mede o seu prprio estado e
age (decises autnomas)
Feedback Control: originou-se na Grcia antiga.
Relgios de gua: um grande tanque, um orifcio
pequeno para medir a vazo, uma vlvula para
regular a quantidade de gua no tanque
(mantendo o nvel, a presso constante).
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Controle
Em geral so as aes que devem ser
tomadas em um determinado sistema para
setar e/ou manter o valor de uma varivel de
controle de acordo com um valor de
referncia.
Essas aes so tomadas variando-se o
valor das variveis de entrada.
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Nveis de controle
Baixo Nvel
Qual deve ser a voltagem aplicada no motor de
forma a obter uma velocidade angular na roda?
Alto nvel
Controle cinemtico: qual deve ser o conjunto
de entradas (velocidades) fornecidas para um
rob mvel de forma a lev-lo de uma
configurao inicial a uma configurao final.
Pode ser necessrio um planejamento de trajetrias,
feito num nvel ainda acima.
Tipos de Sistemas de Controle
Sistemas Robotizados
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Tipos de Sistemas de Controle
Sistemas Robotizados
Alguns Conceitos Em geral deseja-se controlar o valor de uma varivel y que faz parte do estado x do sistema: y = f(x,u) ou xi+1 = f(xi,u) u so os sinais de controle a serem enviados para o objeto sendo controlado (planta), dados por um controlador que leva em conta o valor de referncia r e o estado atual do sistema Voltagem para o motor, velocidade para o rob
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Rob ou
dispositivo
Sensor
E(t) e(t) s(t) y(t)
Estado desejado
Soma
Sinal de feedback
Sinal de erro Energia de entrada
Amplificador
Estado medido ou real
y(t)
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Clculo do Erro, Tipos de Controle Em sistemas de malha fechada necessrio calcular o erro e agir para minimiz-lo O erro a diferena entre o estado atual e o valor desejado Informao geralmente fornecida pelos sensores Tipos de informao: Zero / No-zero, Magnitute, Direo Alguns tipos clssicos de controle: P, PD, PI, PID
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Sistemas Robotizados
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Controladores
Liga-Desliga (on-off)
Proporcional (P)
Proporcional + Integral (PI)
Proporcional + Derivativo (PD)
Proporcional + Integral + Derivativo (PID)
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Compara sinal de entrada com realimentao
Se sada supera entrada, desliga o atuador;
se a realimentao for menor, liga o atuador.
Ex.: fornos eltricos e geladeiras:
Calefator ou compressor controlado por um termostato
( um controlador liga-desliga).
Vantagens: simples, baixo custo
Desvantagens: contnua oscilao da sada, histerese,
no garante preciso e pode desgastar controlador e
atuador.
Controle liga-desliga (on off ) :
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Controle Proporcional (P) As caractersticas fsicas (ex. atrasos) da planta juntamente com o ganho determinam o comportamento do controlador
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Dependendo das caractersticas do rob e do problema, o controle proporcional pode ser suficiente para efetuar o controle desejado Mas ele sofre de alguns problemas, que podem requerem o uso de outro controlador: Oscilaes Steady State Error
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Ganho proporcional ao erro medido Exemplo: controlar a posio de um motor
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Amortecimento (Damping) Muitas vezes, a oscilao devido ao overshooting pode ser difcil de controlar variando-se apenas o ganho proporcional Nesses casos, deve-se adicionar um termo de amortecimento ao sistema que, de certa forma, dissipa a energia, fazendo o sistema convergir para o estado desejado Ele proporcional a derivada do erro (controle derivativo)
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Controle PD Um termo proporcional, que reduz o erro e um termo derivativo que prov o amortecimento u = kp * e + kd * de/dt Os ganhos devem ser escolhidos conjuntamente
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Termo derivativo resolve overshooting e oscilaes
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Steady State Error Outro problema com o controle proporcional que ele no capaz de eliminar o erro quando o valor de referncia varia Por exemplo, numa situao onde um rob quer interceptar outro em movimento Nesse caso, pode-se considerar tambm o erro acumulado, obtido integrando-se o valor do erro ao longo do tempo (controle integrativo)
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Controle PI Um termo proporcional, que reduz o erro e um termo integral que reduz o erro acumulado u = kp * e + ki * e dt Os ganhos devem ser escolhidos conjuntamente
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Integrador torna o sistema lento
Resposta depende da acumulao do erro na entrada
Leva a um erro de regime nulo (no necessrio um sinal de entrada para haver
sada do controlador)
Acionamento do atuador aps o perodo transitrio.
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Assim o controle muito preciso, embora mais lento.
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Controle PID Combina os 3 termos u = kp * e + ki * e dt + kd de/dt Vrias regras para se ajustar os ganhos
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Hierarquia de controle (rob mvel)
Sensores Externos
Planejamento
da Trajetria
Controlador
Motores
Posio
Velocidade
Sensor
interno
Sensor
interno
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Obst
culo
Alvo
Obstculo
3 nveis de controle:
controlador de velocidade dos motores;
controlador de ngulo e velocidade linear do rob;
desvio de obstculos e busca pelo alvo.
Nveis de controle
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Controlador dos motores
Motor 2
Motor 1
PID
PID v1
v2
u1
u2
SP1
SP2
e1
e2
-
- +
+
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Controlador de ngulo e velocidade linear
Controlador
de Velocidade
Linear
-
+
+
+
Controlador
de
ngulo
e
SP1
SP2
Cinemtica do
Rob
Motor 2
Motor 1
PID
PID
Controlador
SP X e v1
v2
u1
u2
SP1
SP2
e1
e2
+ -
-
- +
+
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Desvio de obstculos
Obst
culo
Obstculo
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Busca do alvo
e
dy
dx
Alvo
d
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Posio
(integrao dos enconders)
Angulo e
velocidade linear
Sensores de distncia
Motores
Velocidade
Obstculo
Deciso
Alvo
Velocidade dos
motores
Fluxograma de controle (rob mvel)
um brao de rob, as unidades que informam sobre a posio atual dos vnculos o encoder. H um encoder presente em cada eixo a ser controlado. Existe um grande nmero de encoders, mas o mais comum o encoder rotacional tico, que composto por: uma fonte de luz (como um LED). um detector de luz. um disco perfurado que gira entre a fonte e o detector de luz.
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Os nveis so: Controle do acionador : ou controle de cada eixo do rob separadamente. Nvel mais baixo. Controle da trajetria : ou controle do brao do rob com coordenao entre os eixos para percorrer a trajetria especificada. Nvel intermedirio. Controle de coordenao com o ambiente : o controle do brao em coordenao com o ambiente. Nvel mais alto.
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Automao Industrial
Podemos dizer, que um sistema de automao
industrial, um conjunto de equipamentos e
tecnologias capazes de fazerem com que uma
mquina ou processo industrial trabalhem
automaticamente, ou seja, com a mnima
interveno humana, cabendo a este o papel
de programar, parametrizar ou supervisionar o
sistema para que trabalhe de acordo com os
padres desejados.
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Automao da manufatura: Mquinas industriais Linhas de produo Robtica Automao de processos industriais: Processos contnuos Processos em batelada
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Um sistema automatico pode ser dividido em dois blocos principais: os elementos de comando e os atuadores. Os atuadores sao os componentes do sistema automatico que transformam a energia em trabalho. Os elementos de comando sao os componentes que formam o comando propriamente dito
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Figura 1.3: malha fechada
Figura 1.2: malha aberta
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Cadeia de comando
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Elementos de entrada;
Sensores em geral;
valvulas acionadas por botao , pedal ou alavanca;
botoeiras eletricas;
fins de curso;
sensores opticos, capacitivos e indutivos.
Portadores de programa: Cartoes perfurados, fitas perfuradas, fitas magneticas,
memorias eletronicas.
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Elementos de processamento de sinal;
valvulas pneumaticas e hidraulicas;
modulos eletronicos;
contatores;
reles.
Elementos de conversao de sinal;
Amplificadores ou intensificadores;
valvulas eletromagneticas pneumaticas ou hidraulicas;
contatores de acionamento pneumatico ou hidraulico;
pressostatos e transdutores em geral.
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Elementos de sada.
valvulas hidraulicas e pneumaticas;
contatores de potencia.
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Os elementos comandados sao os atuadores. Neste grupo, estao:
atuadores com acionamento linear:
cilindros: pneumaticos ou hidraulicos;
motores lineares
atuadores com acionamento rotativo:
motores:
pneumaticos; hidraulicos; eletricos cilindros giratorios
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Dispositivos de Entrada e Sensores So aqueles que emitem informaes (sinais eltricos) ao sistema por meio de uma ao muscular,mecnica, eltrica, eletrnica ou uma combinao entre elas. Entre esses elementos, podemos citar : botoeiras, chaves fim-de-curso, sensores de proximidade,sensores potenciomtricos, pressostatos, termopares, termostatos, chaves de nvel, entre outros.
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Dispositivos de sada e Atuadores Recebem as informaes (sinais eltricos) enviadas pelo sistema, com a finalidade de auxiliar ou at mesmo realizar diretamente um trabalho eltrico, mecnico, pneumtico ou hidrulico em uma mquina ou processo industrial, ou apenas a fim de realizar sinalizao visual ou sonora aos operadores. Entre esses elementos, podemos citar: rels, contatores, solenides de vlvulas, cilindros, vlvulas de controle proporcional, inversores de frequncia, motores, etc.
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CLP Controlador Lgico Programvel Aparelho eletrnico digital que utiliza uma memria programvel para o armazenamento interno de instrues para implementaes especficas, tais como lgica, sequenciamento, temporizao, contagem e aritmtica, para controlar, atravs de mdulos de entradas e sadas, vrios tipos de mquinas ou processos.
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IHM Interface Homem-Mquina Interface Homem-Mquina, um equipamento que possibilita ao operador a monitorao e interao com a mquina ou processo industrial.
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AUTOMAO INDUSTRIAL Dispositivos de Entrada e Sensores
Botoeiras So chaves acionadas manualmente, constitudas por: boto, contato NA (normal aberto) ou NF (normal fechado). Quando seu boto pressionado, invertem seus contatos, e quando este for solto, devido ao de uma mola seus contatos voltam posio inicial.
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Chaves Fim-de-curso So chaves acionadas mecanicamente, por meio de um rolete mecnico, ou gatilho (rolete escamotevel), fazendo com que seus contatos sejam invertidos ao serem acionadas. Geralmente so posicionadas no decorrer do percurso de cabeotes de mquinas, ou hastes de cilindros.
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AUTOMAO INDUSTRIAL Dispositivos de Entrada e Sensores
TRANSDUTORES E SENSORES Um transdutor e um dispositivo que recebe um sinal de entrada na forma de uma grandeza fsica e fornece um sinal de sada da mesma especie ou diferente. Em geral, os transdutores transformam a informacao da grandeza fsica, que corresponde ao sinal de entrada, em um sinal eletrico de sada. Por exemplo, um transdutor de pressao transforma a forca exercida pela pressao numa tensao eletrica proporcional a pressao.
O sensor e a parte sensitiva do transdutor a qual, na maioria das vezes, se completa com um circuito eletronico para a geracao do sinal eletrico que depende do nvel de energia da grandeza fsica que afeta o sensor
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o termo Sensor e usado como sendo o mesmo que Transdutor
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TRANSDUTORES E SENSORES
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AUTOMAO INDUSTRIAL Dispositivos de Entrada e Sensores
TRANSDUTORES E SENSORES
1- SENSORES DE PRESENCA:
(a) MECANICOS OU DE CONTATO FISICO: Sao os mais simples e sao acionados por botoes, alavancas, pinos, roletes e etc.. Os acionados por botoes ou pedais sao empregados geralmente para iniciar ou terminar o funcionamento. Os sensores mecanicos necessitam do contato fsico com a peca ou componente para funcionar
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So chaves eletrnicas que emitem um sinal ao detectar a proximidade de um objeto em esteiras, hastes de cilindros ou cabeotes de mquinas. Os sensores de proximidade podem ser de diversos tipos, entre eles esto os: indutivos e ticos.
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(b) DE PROXIMIDADE OU SEM CONTATO FISICO:
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(b) DE PROXIMIDADE OU SEM CONTATO FISICO:
Nao necessitam de energia mecanica para operar; Atuam por aproximacao, sem contato fsico com a peca; Sao totalmente vedados; Funcionam com altas velocidades de comutacao; sao imunes a vibracoes e choques mecanicos.
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(b) DE PROXIMIDADE OU SEM CONTATO FISICO:
i. SENSORES MAGNETICOS:
ii. SENSORES CAPACITIVOS: iii. SENSORES INDUTIVOS: iv. SENSORES OPTICOS:
B. SENSOR OPTICO POR DIFUSAO:
A. SENSOR OPTICO POR BARREIRA:
C. SENSOR OPTICO POR REFLEXAO:
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2- SENSORES DE POSIO:
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(a) ENCODERS:
incrementais(ou relativos): absolutos:
3- SENSORES DE TEMPERATURA:
(a) TERMISTORES
(b) TERMO-RESISTORES(RTD)
(c) TERMOPARES
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1 b i : SENSORES MAGNETICOS
O tipo mais comum e o interruptor de laminas ou reed-switch. E constitudo por laminas dentro de um bulbo de vidro que contem gas inerte. Quando um campo magnetico de um ma ou de um eletroma atua sobre as laminas, magnetizando-as, as laminas sao unidas fechando o circuito.
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1 b ii : SENSORES CAPACITIVOS O capacitor e um componente eletronico composto de duas placas metalicas, colocadas uma sobre a outra e isoladas eletricamente, capaz de armazenar cargas eletricas. O isolante e chamado de dieletrico. A caracterstica que define um capacitor e sua capacitancia. A capacitancia e diretamente proporcional a area das placas e da constante dieletrica do material isolante e inversamente proporcional a distancia entre as placas. O sensor capacitivo tambem possui duas placas mas estas ficam uma ao lado da outra e nao uma sobre a outra como no capacitor. O dieletrico do sensor capacitivo e o ar cuja constante dieletrica e 1 (um). Quando um objeto, que possui constante dieletrica diferente, aproxima-se provoca a variacao da sua capacitancia. Um circuito de controle detecta essa variacao e processa essa informacao.
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TRANSDUTORES E SENSORES 1 b ii : SENSORES CAPACITIVOS
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So sensores que so acionados quando um objeto metlico aproximado, entrando em um campo eletromagntico.
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1 b iii : SENSORES INDUTIVOS
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O indutor e um componente eletronico composto de um nucleo envolto por uma bobina. Quando fazemos circular uma corrente pela bobina um campo magnetico forma-se no nucleo. A caracterstica que define um indutor e a sua INDUTANCIA. Quando um objeto metalico aproxima-se deste campo, ele absorve parte deste campo provocando alteracao na indutancia. Um circuito de controle detecta essa variacao.
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TRANSDUTORES E SENSORES
1 b iii : SENSORES INDUTIVOS
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Sensores ticos So sensores que funcionam segundo o princpio de emisso e irradiao infravermelha. A- tico por barreira Sensor no qual possui um elemento emissor de irradiao infravermelha, montado em frente a um receptor em uma distncia pr-determinada. acionado quando ocorre uma interrupo da irradiao por qualquer objeto, pois esta deixar de atingir o elemento receptor.
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1 b iv : SENSORES OPTICOS
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B- tico por difuso Sensor no qual o emissor e o receptor esto montados em um mesmo conjunto.
acionado quando os raios infravermelhos
emitidos, refletem sobre a superfcie do objeto e retornam ao receptor.
C- tico por reflexo Sensor parecido com o tico
por difuso, diferindo apenas no sistema tico. Os
raios infravermelhos emitidos refletem em um
espelho instalado frontalmente, e retornam ao receptor. acionado quando
um objeto interrompe a reflexo de raios entre o
espelho e o receptor.
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As vlvulas podem ser acionadas por comando manual, eltrico, pneumtico ou mecnico. Normalmente so utilizadas solenides (bobinas eletromagnticas) para a mudana de posio da vlvula, pois tem a vantagem de ser acionada a distncia e com bastante segurana e preciso.
Dispositivos de entrada e comando
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Dispositivos de entrada e comando
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Vlvulas direcionais Para os cilindros pneumticos e hidrulicos trabalharem, efetuando seu avano e recuo, necessria a utilizao de vlvulas que permitam direcionar o fluxo de ar comprimido ou leo para dentro ou para fora do cilindro. As vlvulas direcionais so descritas pelo nmero de vias e posies que ele possui. As vias, so conexes de entrada, sada e escape de ar ou leo, e as posies so a quantidade de manobras que a vlvula permite realizar, como por exemplo uma vlvula de 2 vias e 2 posies, permite ora a passagem de ar ora o bloqueio de ar da entrada para a sada.
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Dispositivos de sada e Atuadores
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Cilindros Tambm conhecidos como atuadores pneumticos ou hidrulicos, podem ser do tipo linear, rotativo ou oscilante. Os mais comuns so os do tipo linear, que transformam a presso do ar comprimido ou do leo, em movimento linear e fora. Os tipos de cilindros lineares mais utilizados so o de simples ao e o de dupla-ao.
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Motores eltricos So equipamentos que, quando energizados, realizam movimento