1.1. INTRODUÇÃO À AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL INDUSTRIAL Prof. Sandro Battistella – 2013.2 Prof. Sistemas Industriais - UNIOESTE
Índice 2
1. 2. 3. 4.
Introdução Sistemas Automatizados Sistemas Programáveis Comunicação de Dados
Índice 2
1. 2. 3. 4.
Introdução Sistemas Automatizados Sistemas Programáveis Comunicação de Dados
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1. INTRODUÇÃO
Automação 4
Mecanização
Substituição do trabalho manual ou animal por um mecanismo. Exemplo: moinho de vento, roda d’água.
Objetivos
Diminuição do esforço braçal. Aumento da velocidade de realização da tarefa. Realização de tarefas impossíveis ao ser humano.
Automação 5
Automação ou automatização
Substituição do trabalho humano ou animal por uma máquina. Autorregulação: funcionamento automático de um sistema com mínima intervenção humana.
Automação 6
Microprocessadores
Inteligência máxima a um custo razoável Aumento da capacidade de processamento Aumento do número de tarefas complexas realizadas automaticamente
Consequência
Sistemas eletrônicos programáveis Flexibilidade na configuração dos sistemas de produção
Exemplo 7
Descarte de produto defeituoso em linha de produção
Circuito pneumático puro
Circuito eletrônico-pneumático
Exemplo 8
Descarte de produtos defeituosos em linha de produção
Circuito eletrônico-pneumático e programação lógica acionamento em CLP
Interdisciplinaridade
Engenharia mecânica: dispositivos mecânicos Engenharia elétrica e eletrônica: hardware Informática: software de controle de todo o sistema (informática industrial)
Mecânica
Elétrica
Informática
Mecatrônica 10
1969: mecânica + eletrônica Filosofia de tecnologia de engenharia para integração coordenada e desenvolvida de forma concorrente da engenharia mecânica com a eletrônica e o controle computacional inteligente no projeto e manufatura de produtos e processos.
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2. SISTEMAS AUTOMATIZADOS
Definições
Sistema: conjunto de elementos com relações específicas
entre si e com o ambiente bem definida
Processo industrial: operação ou conjunto de
operações realizado por um equipamento industrial, com variação de ao menos uma característica física ou química.
Modelo: recurso empregado para representar o
sistema (relação entrada/saída). Ex.: modelo matemático, lógico, funcional, estrutural, etc.
Processo x Sistema de Controle 13
Modelos envolvidos:
Processo (a controlar) Controle (sistema de automação / controle)
Exemplo: Controle de Processos 14
Sistema de controle contínuo
Exemplo: Automação 15
Robótica industrial
Exemplo: Automação 16
Torno CNC
Exemplo: Bancada Didática 17
Elementos Sistema Automatizado 18
medida do sinal Atuador: ação sobre o sistema Controle: processamento / lógica de decisão Sensor:
Sensores / Transdutores 19
Elemento que produz um sinal (variação física) relacionado a uma grandeza medida (outra variação física) Exemplos de sensores:
Potenciômetro Extensômetro
Encoder
Tacogerador Chave fim de curso Piezoelétrico
Sistema de medição: transformação, amplificação,
codificação, filtragem, transmissão de sinais.
Atuadores 20
Elemento final com ação sobre máquina ou equipamento. Sistema acionamento
Elementos responsáveis em transformar a saída de um microprocessador ou sistema de controle em ação para uma máquina ou dispositivo.
Circuito eletrônico miniaturizado com milhões de componentes (transistores, diodos, resistências, capacitores). Programação das funcionalidades lógicas. Componente eletrônico capaz de realizar funções complexas, geralmente obtidas pela integração de componentes da eletrônica. Vantagens
Redução de custo Maior velocidade de processamento Menor consumo de energia Melhores características técnicas
Microcontrolador 28
Microprocessador + memória (RAM/ROM)+ clock + portas de entrada e saída em um único chip Velocidade, versatilidade Programação: assembler, C Funcionalidades específicas Conversores A/D, D/A Temporizadores e contadores Gerador de PWM Interrupção Comunicação serial
Principais Sistemas Programáveis (em automação) 29
Aumento da produtividade Aumento da repetibilidade (qualidade) Redução de custos Diminuição do tempo de produção Minimização de falhas e erros Aumento da segurança
Dificuldades Implantação Automação 31
Custo inicial elevado
Capacitação técnica
Máquinas eletromecânicas controladas por microcontroladores / microprocessadores
Conhecimentos de engenharia e informática
Interconexão de padrões
Conexão de sinais elétricos e mecânicos entre sensores / atuadores / controladores (malha de controle)
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4. COMUNICAÇÃO DE DADOS (EM AUTOMAÇÃO)
Padrões Industriais 33
de máquinas e equipamentos através de sistemas de comunicação. Sensores e atuadores inteligentes.
Comunicação serial
Integração
RS-232 RS-485
Comunicação paralela GPIB: general purpose interface bus
Comunicação paralela com 16 sinais para rede de instrumentação
Redes de Comunicação 34
ETHERNET (IEEE 802.3) Sem fio (IEEE 802.11) CAN (controller area network) HART Fieldbus Profibus Modbus
