Automação e Robótica

Prof. Carlos Alberto de Sousa

carlos.as@usp.br

UNINOVE 2012

1a. Aula

Parte A

Das 18:30 às 20:10

Introdução Objetivo:

– Capacitar o aluno para avaliar e implementar soluções no âmbito da automação industrial. Conhecer software e equipamentos que são utilizados na área de automação. Fornecer conhecimentos básicos acerca dos robôs manipuladores e suas aplicações.

Disciplina em 20 (19) aulas. Disciplina dividida em 2 partes:

– Automação.– Robotica.

Plano de AulasSEMANA DIA/MÊS Conteúdo Programático

1 Apresentação da disciplina, conteúdo programático e do sistema de avaliação. Conceitos fundamentais.Introdução à Automação. Automação por hardware e por software

2 Introdução – Sistemas dinâmicos – controle dinâmico – controle de eventos discretos (lógico) Pirâmide da Automação – obs. Cap1 Castrucci

3 Pirâmide da Automação – obs. Cap1 Castrucci.

4 Exercícios

5 Integração de sistemas automatizados: sistemas produtivos, elementos de um sistema automatizado, norma international IEC 61131-3

6 Sensoreamento – cap. 3 Castrucci

7 Avaliação Integrada I

8 Laboratório. Experiências com sensores opticos

9 Grafo de comando etapa e transição (Grafcet). Elementos de Grafcet e evolução do Grafcet. Controladores Lógicos Programáveis: aspectos construtivos e funcionamento.

10 Laboratório CLP –Controlador Lógico Programável

11 Laboratório CLP –Controlador Lógico Programável

Plano de AulasSEMANA DIA/MÊS Conteúdo Programático

12 Software de supervisão (supervisório).13 Laboratório –Sistema Supervisório : Simulação de um sistema

supervisório.14 Robôs Industriais e aspectos construtivos dos manipuladores

robóticos.15 Exercícios16 Laboratório : Robôs18 Cinemática de robôs. Modelagem dinâmica e controle de

manipuladores robóticos.19 Avaliação Integrada II 20 Gestão da Automação

Avaliação

Prova integrada na AV1 e AV3 Prova na AV2. + Resumo de Artigos + Laboratório.

Bibliografia básica [I]CASTRUCCI, P.M., MORAES, C.C.

Engenharia de Automação Industrial LTC [II]CARVALHO, J. L. Martins de. Sistemas de

controle automático. Rio de Janeiro: LTC, 2000.

[III]ROSÁRIO, João Maurício. Princípios de mecatrônica. São Paulo: Pearson, c2005.

[IV]SILVEIRA, Paulo Rogério da ; SANTOS, Winderson E. dos. Automação e controle discreto. São Paulo: Érica, 2006.

Bibliografia complementar ALVARES, Alberto José. Et al. Robótica

industrial: aplicações na indústria de manufatura e de processamento. São Paulo: Edgard Blücher; 2002.

DORF, Ricahrd C. ; BISHOP, Robert H. Sistemas de controle modernos. Rio de Janeiro: LTC, 2001. 

GEORGINI, Marcelo. Automação aplicada descrição e implementação de sistemas sequenciais com PLCs. São Paulo: Érica, 2005.

Bibliografia complementar HEMERLY, Elder M. Controle por computador

de sistemas dinâmicos. São Paulo: Edgard Blucher, 2000.

OGATA, Katsuhiko. Engenharia de controle moderno. São Paulo: Pearson, 2005.

Objetivos desta aula

Apresentar os conceitos básicos de automação:– Introdução – Sistemas dinâmicos –

controle dinâmico – controle de eventos discretos (lógico) Pirâmide da Automação.

Aula de hoje: capítulos 1 do Castrucci

Discussão

O que vocês tem na imaginação quando se fala de automação?

...

Sistemas dinâmicos

Em automação, nosso interesse focaliza-se em sistemas dinâmicos.

A palavra dinâmico é entendida em geral como reativa a “forças e energias produzindo movimentos”

Classes de sistemas dinâmicos

Acionados por Descritos por Nomes

Tempo (“time-driven”) Equações diferenciais na variável tempo

Contínuos no tempo

Equações de diferenças na variável tempo

Discretos notempo

Eventos (“event-driven”)

Álgebra de Boole, algebra dióide, autômatos finitos, redes de Petri, programas computacionais

A eventos discretos

Classificação geral dos sistemas

DinâmicosEstáticos

Sistemas acionados pelo tempo

Híbridos tempo-eventos

Sistemas acionados por eventos

Contínuos no tempo

Híbridos Discretos no tempo

Sistemas

Lineares Híbridos Não-lineares

Determinísticos Híbridos Estocásticos

Sistemas dinâmicos convencionaisXc

tc

Xc

td

Xd Xd

tc td

Contínuos em amplitude e no tempo Contínuos em amplitude e discreto no tempo

Discreto em amplitude e continuo no tempo

Discreto em amplitude e no tempo

Teoria Geral de Controladores ProgramáveisPirâmide da Automação

Necessidade

A estruturação hierárquica permite: Visão sistêmica dos sistemas de automação integrados; Melhor visualização, organização e entendimento do sistema a ser

desenvolvido.

Pirâmide da AutomaçãoNíveis hierárquicos - Pirâmide

Níveis hierárquicosNÍVEL 1- Comando de Máquinas, Sequências e

Movimentos através de Controladores Numéricos, CLPs(Controladores Lógico Programáveis), e controladores de processo;

Nível 2 - Coordenação de Múltiplas Máquinas e Operações através de sistemas de supervisão e controle com a função de supervisionar e controlar as atividades produtivas e serviços de suporte à produção no chão de fábrica;

Níveis hierárquicosNível 3 - Supervisão e Controle da Produção, dos

Recursos e Otimização de Processo através de sistemas como MES (Manufacturing Execution System), LIMS (Laboratory Information Management System), PIMS (PlantInformation Management System), AM (Asset Management) com a função de coordenar a produção, suportar as atividades produtivas e cuidar da obtenção e alocação de recursos para as atividades produtivas;

Níveis hierárquicosNível 4 - Planejamento da Produção Global da

Empresa através de sistemas corporativos de gerenciamento da produção com a função de planejar e programar a produção total;

Nível 5 - Gerenciamento Corporativo através de sistemas como ERP (Enterprise Resource Planning) com a função de missão da empresa e gerenciamento de corporação.

Níveis hierárquicos - Equipamentos

Níveis hierárquicos – Planta industrial

EXERCICIO

Quatro grandes tanques em uma industria química contêm diferentes líquidos sendo aquecidos. São usado sensores de nível de liquido para detectar sempre que o nível no tanque “A” ou no “B” subir acima de um nível predeterminado. Os sensores de temperatura nos tanques “C” e “D” detectam quando a temperatura de uma desses tanques cai abaixo de um determinado limite. Considere que as saídas “A” e “B” dos sensores de nível de líquido estejam no nível BAIXO, quando o nível for muito alto. Além disso, as saídas “C” e “D” dos sensores de temperatura serão nível BAIXO, quando a temperatura for satisfatória, e nível ALTO, quando a temperatura for muito baixa. Projete uma programação ladder que detecte sempre que o nível no tanque “A” ou no “B” for alto, ao mesmo tempo que a temperatura em um dos tanques “C” ou “D” for muito baixa.

Intervalo