Automação Industrial

CURSO DE ENGENHARIA DE PRODUÇÃO

UNIVERSIDADE FEDERAL DE JUIZ DE FORA

AUTOMAÇÃO DA PRODUÇÃO

Eduardo Breviglieri Pereira de Castro

1. Introdução à Automação Industrial

Este texto introduz o leitor aos conceitos de sistemas automatizados e à integração de vários

dispositivos. Apresenta uma perspectiva geral do que é um sistema, quais os componentes

envolvidos, e como os dispositivos são integrados, fornecendo uma base sólida o restante dos

tópicos da apostila.

VISÃO GERAL DA AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL

Um sistema automatizado é uma coleção de dispositivos que trabalham junto para realizar

tarefas ou produzir um produto ou uma família dos produtos. Um automóvel, para o exemplo, é um

sistema automatizado. O automóvel tem um cérebro eletrônico para receber entradas dos vários

sensores e para controlar as saídas que regulam a operação do motor e outras funções tais como o

sistema antibloqueio do freio.

Um sistema de alarme residencial é um outro sistema automatizado. Seu controle recebe a

entrada dos sensores e dos interruptores situados em portas e as janelas da casa. Se este controle

receber um sinal que uma porta ou uma janela estiveram abertas, soa o alarme e a polícia é

acionada.

Os sistemas automatizados industriais podem ser uma máquina ou um grupo das máquinas

chamadas de célula. Os dispositivos incluem aqueles que produzem realmente o produto e que

fornecem suporte, controle, e realimentação do sistema. Os quatro tipos básicos de dispositivos em

uma célula são produção, suporte, controle e retroalimentação.

DISPOSITIVOS DE PRODUÇÃO

Os dispositivos da produção podem incluir robôs, máquinas do controle numérico

computadorizado (CNCs), dispositivos pesados de automação, e assim por diante. Os dispositivos

da produção agregam valor ao produto. Executam processos de manufatura tais como usinagem,

montagem, solda, pintura, e outros processos para dar forma a uma peça completa.

Esta figura mostra uma célula automatizada simples com diversos dispositivos. A célula tem

uma transportadora para mover material para dentro e fora da célula, um robô para mover o

material entre dispositivos na célula, uma máquina de CNC para usinar as peças, um dispositivo

pesado de automatização para uma tarefa especial, um sistema de visão para inspecionar as

peças, alguns sensores para detectar as peças, e um controlador da célula para integrar e

controlar todos os outros dispositivos. Note que todos os dispositivos estão conectados ao

controlador da célula.

Robôs

Os robôs são usados para muitas funções em uma célula incluindo tarefas repetitivas tais

como mover e posicionar as peças entre dispositivos e tarefas da produção tais como soldagem. Os

robôs são muito bons para tarefas repetitivas. São rápidos e precisos. Cada um dos diversos tipos de

robô - elétrico, pneumático e hidráulico - tem suas próprias vantagens. Os robôs pneumáticos são

bons para tarefas simples como posicionamento de partes entre dispositivos. Os robôs pneumáticos

são baratos, rápidos e precisos, mas possuem algumas limitações. Não são bons para tarefas

complexas e são muito limitados no número das posições que podem se mover. Robôs elétricos, que

são muito versáteis, são usados posicionando, soldando e em muitas outras tarefas. Os robôs

elétricos são rápidos e precisos, mas são muito mais caros do que robôs pneumáticos. Os robôs

hidráulicos são bons para a pintura e aplicações pesadas. São rápidos e podem mover-se

suavemente, tornando-os eficazes para aplicações de pintura. São também bons para as aplicações

perigosas em que uma faísca elétrica poderia causar uma explosão.

Integração do Robô: Os robôs são relativamente fáceis de programar e integrar em células. Muitos

robôs são movidos simplesmente para cada posição e uma chave é usada ensinar cada posição.

Outros robôs são programados usando linguagens especializadas para robótica. Os robôs têm

entradas digitais (on/off) e saídas digitais (I/0). Estas entradas e saídas são conectadas facilmente

aos dispositivos do controle tais como PLCs, computadores ou outros dispositivos. A maioria de

células robotizadas esperam uma entrada para dizer ao robô o que fazer. Ele então executa uma

tarefa e emite uma saída a um controlador da célula para dizer ao dispositivo de controle que

terminou a tarefa e está esperando outras instruções. Esta troca das entradas e das saídas entre

dispositivos é chamada “handshaking” (aperto de mão).

Computer Numerical Control Equipment (CNC)

As máquinas do CNC são as máquinas cujos movimentos e as ações são controladas por

um computador. Podem ser processos de manufatura, tornos e fresas; máquinas de calandragem;