robótica industrial aula 1.0+e+2.0

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PRINCIPIOS DA AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL
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Automação da produção
O precursor do termo robô (Groover, 1988) foi Karel Capek, novelista e escritor de uma peca teatral da Tchecoslováquia, que usou pela primeira vez, em 1920, a palavra “robota” originando a palavra “robot” em inglês e traduzido para o português como “robô”. 
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Com o surgimento dos computadores na metade do século, iniciaram-se especulações em termos da capacidade de um robô pensar e agir como um ser humano. No entanto, os robôs foram, neste período, criados especialmente para executarem tarefas difíceis, perigosas e impossíveis para um ser humano. 
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Por outro lado, eles não eram projetados com a capacidade de criar ou executar processos que não lhes foram ensinados ou programados. Assim sendo, foram as industrias que mais se beneficiaram com o desenvolvimento da robótica, aumentando a produção e eliminando tarefas perigosas, antes executadas por seres humanos.
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Na robótica moderna, ha pesquisas e desenvolvimentos de robôs intitulados humanóides ou antropomórficos. Estes são criados com a semelhança humana e com capacidade de interagir com o ambiente, como o Asimo construído pela montadora japonesa Honda Motor Co. 
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Citam-se ainda diversos brinquedos articulados com feições que lembram animais de estimação como cães, por exemplo, e que se destinam ao entretenimento. Contudo, tais robôs são incapazes de realizar quaisquer tipos de tarefas, e apenas respondem a estímulos externos. 
Estes equipamentos não fazem parte do propósito deste documento, que visa exclusivamente estudar e compreender os robôs industriais. Estes, por sua vez, caracterizam se por serem capazes de realizar tarefas, podem ser programados, e possuem força elevada.
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•	O termo "automatização" é frequentemente usado como sinônimo de automação, embora, na realidade, a automatização decorra de um processo de automação, estando em causa, portanto, duas realidades diferentes. 
A automação pode ser definida como uma tecnologia relacionada com a aplicação de sistemas mecânicos, eletrónicos e baseados emcomputadores com vista à operação e ao controlo da produção (1987,Groover, Mikell - Automation, production and computer integratedmanufacturing . (s. l.): Prentice-Hall)
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O termo "automatização" designaria, em rigor, uma estratégia de automação que comporta um uso extensivo de computadores com vista à integração não só das atividades físicas da empresa (como acontece com a utomação), mas também das atividades de processamento da informação(planeamento de engenharia, atividades de marketing, cobranças,conceção de produtos, etc.), articulando-as.
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As estratégias de automatização passariam, assim, pela utilização dosdesignados sistemas CAD/CAM ( Computer Automated Design/ComputerAutomated Manufacturing ) e CIM ( Computer Integrated Manufacturing ). 
São diversas as razões apontadas para a introdução dos sistemas deautomação nas fábricas: aumento da produtividade, redução de custos demão de obra, redução de desperdícios, redução do tempo decorrido entrea encomenda e a entrega, etc. 
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Automação
Automação e uma tecnologia que faz uso de sistemas mecânicos, elétricos, eletrônicos e de computação para efetuar controle de processos produtivos. Alguns exemplos de processos de automação nas industrias são:
• linhas de montagem automotiva
• integração de motores – linha “transfer”
• maquinas operatrizes do tipo CNC
• robôs
Pode-se identificar três formas distintas de automação industrial:
• automação fixa
• automação flexível
• automação programável
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Automação Fixa
Na automação fixa as maquinas são especificas para o produto a ser produzido. Elas produzem grande quantidade um único produto, ou produtos com pequenas variações entre eles. O volume de produção e elevado, e o custo da maquina e elevado, pois e projetada para um produto especifico. Por outro lado, como o volume de produção e alto, o custo do produto em geral e baixo.
Tais maquinas são encontradas em linhas transfer de motores, produção de lâmpadas, fabricação de papel e de garrafas. Neste tipo de automação, deve-se ter cuidado com o preço final do produto, pois, como o investimento de aquisição da maquina e alto, a amortização só acontece com vendas elevadas. Alem disso, se o produto sair do mercado por obsolescência, perde-se o investimento.
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Automação Flexível
A automação flexível é utilizada para volumes de produção moderados, proveniente da interação otimizada da área da engenharia mecânica com tecnologias de eletrônica embarcada e sistema de informação. Nesta, a automação, aliada à flexibilidade, possibilita que se fabriquem diversos produtos ao mesmo tempo, com utilização do mesmo sistema.
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Automação Programável
A automação programável é parecida com a flexível, em certo nível, porém é aplicada para um volume de produção baixo e diversificado. A produção é realizada em pequenos lotes. Nessa forma de automação, os equipamentos devem ser reprogramados a cada novo lote. A automação flexível é utilizada para volumes de produção moderados, proveniente da interação otimizada da área da engenharia mecânica com tecnologias de eletrônica embarcada e sistema de informação. Nesta, a automação, aliada à flexibilidade, possibilita que se fabriquem diversos produtos ao mesmo tempo, com utilização do mesmo sistema.
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A automação programável é parecida com a flexível, em certo nível, porém é aplicada para um volume de produção baixo e diversificado. A produção é realizada em pequenos lotes. Nessa forma de automação, os equipamentos devem ser reprogramados a cada novo lote.
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Uma empresa contratou um engenheiro para automatizar uma de suas linhas de produção?
Pois bem, esse engenheiro é você! Como responsável por resolver esse problema, quais questões você faria para o responsável de produção, de forma a compreender as necessidades desse cliente?
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SITUAÇÃO PROBLEMA
Uma empresa química contratou você para fazer a automação das linhas de produção. Ao todo, são três linhas que fabricam produtos distintos. Ao chegar no local, você se depara com um tipo primitivo de fabricação, grande parte do chão de fábrica é composto por estações de trabalho automáticas e manuais e o empacotamento dos produtos é realizado artesanalmente. 
Na primeira reunião de definição do projeto você já percebe um problema: o responsável técnico da empresa acredita que parte de sua produção já é automatizada, pois ele tem máquinas que funcionam automaticamente.
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Como profissional responsável pela automação das linhas, você percebeu que o setor de empacotamento é crítico para a automação das linhas de produção e deve ser o primeiro a ser adequado. Então, você fez questionamentos e obteve a seguinte resposta: “o setor de empacotamento funciona desta forma, pois nunca tivemos necessidade de mudá-lo, ele trabalha com três produtos distintos, porém as dimensões são as mesmas e podemos separar os produtos para empacotá-los, um tipo por vez, embora a carga de cada produto seja elevada e pretendamos aumentá-la mais”.
Essa resposta permite a definição de um tipo de automação. Qual seria esse tipo?
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Características e Conceitos da Automação
Etimologia: 
	Da palavra Automation (1960)
Participação do computador no controle automático industrial.
Definição:
	“Qualquer sistema, apoiado em computadores, que substitui o trabalho humano, visando soluções rápidas e econômicas para atingir os objetivos da indústria, dos serviços ou bem estar”
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Características e Conceitos da Automação
Computadores especializados (Controladores Programáveis)
Controle lógico
Controle dinâmico
Simples reprogramações
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Características e Conceitos da Automação
Computadores de Processo
Coletar informações do processo para criar um modelo matemático
Sintetizar leis de controle ótimo
Simular desempenhos
Implantar leis de controle
Facilitarinterfaces com supervisores
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Aspectos da automação
Implantação de sistemas interligados por redes de comunicação (Auxiliar a supervisão de problemas)
Sistemas supervisórios
Interfaces homem-máquina (IHM)
Controladores programáveis
Controle baseado em PC
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Aspectos da automação
Necessidades da indústria:
Maior nível de qualidade
Flexibilidade
Menores custos
Menores perdas de materiais
Menor custo de capital
Maior controle das informações do processo
Melhor PCP
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AULA 2
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Características e Conceitos da Automação
Tipos de controle na automação
Controle Dinâmico
 Automação Industrial de Controle de processos (automação contínua)
Controle Lógico
Automação Industrial de manufatura (automação discreta)
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Características e Conceitos da Automação
Controle dinâmico
Utiliza medidas das saídas do sistema a fim de melhorar o seu desempenho operacional, através de realimentação.
Incalculável poder tecnológico
Aperfeiçoamento de processos
Velocidade
Precisão
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Características e Conceitos da Automação
Controle lógico
Utiliza sinais sempre discretos em amplitude, geralmente binários e operações não lineares.
Circuitos (elétricos, hidráulicos, pneumáticos etc)
Variáveis binárias ( 0 ou 1)
Circuitos de Redes lógicas:
combinatórias
seqüenciais
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Características e Conceitos da Automação
Controle Lógico
Redes lógicas combinatórias (sem memórias nem temporizações)
Projeto com álgebra booleana
Descrever, analisar e simplificar com auxílio de Tabelas da verdade e Diagramas de relés
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Características e Conceitos da Automação
Controle Lógico
Redes lógicas seqüenciais (memória, temporizadores e entrada de sinais)
Teoria dos autômatos
Redes de Petri
Cadeias de Markov
Simulação em computador
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Aspectos da automação
Necessidades da indústria:
Maior nível de qualidade
Flexibilidade
Menores custos
Menores perdas de materiais
Menor custo de capital
Maior controle das informações do processo
Melhor PCP
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Aspectos da automação
Principal componente:
CLP’s (controladores lógicos programáveis) - 1968
Memória programável para instruções
Energização / desenergização
Temporização
Contagem
Sequenciamento
Operações matemáticas
Manipulação de dados
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Arquitetura da Automação Industrial
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Arquitetura da Automação Industrial
Nível 1: Chão de fábrica
Máquinas, dispositivos, componentes
Ex.: Linhas e máquinas
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Arquitetura da Automação Industrial
Nível 2: Supervisão
Informações dos nível 1
IHM’s
Ex.: Sala de supervisão
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Arquitetura da Automação Industrial
Nível 3: controle do processo produtivo
Banco de dados
Índices
Relatórios
CEP
Ex.: Avaliação e CQ em processo alimentício
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Arquitetura da Automação Industrial
Nível 4: Planejamento do processo
Controle de estoques
Logística
Ex.: Controle de suprimentos e estoques em função da sazonalidade de uma indústria de tecidos
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Arquitetura da Automação Industrial
Nível 5: Administração dos recursos financeiros, vendas e RH.
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Razões para Automação Industrial
Repetibilidade e maior qualidade na produção
Realização de tarefas impossíveis ou agressivas ao homem
Rapidez de resposta ao atendimento da produção
Redução dos custos de produção
Restabelecimento mais rápido do sistema produtivo
Redução de área
Possibilidade de sistemas interligados
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Variedades da Automação
Segundo grau de complexidade e meios de realização física
Automações especializadas (menor complexidade)
Grandes sistemas de automação (maior complexidade)
Automações Industriais de âmbito local ( média complexidade)
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Variedades da Automação
Automações especializadas (menor complexidade)
Ex.: Interna aos aparelhos eletrônicos, telefones, eletrodomésticos, automóveis.
Microprocessadores
Programação em linguagem de máquina
Memória ROM
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Variedades da Automação
Grandes sistemas de automação (maior complexidade)
Ex.: Controladores de vôos nos aeroportos, controle metroviário, sistemas militares.
Programação comercial e científica em software de tempo real
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Variedades da Automação
Automações Industriais e de serviços de âmbito local (média complexidade)
Ex.: Transportadores, processos químicos, térmicos, gerenciadores de energia e de edifícios.
CLP’s isolados ou em redes
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FORMAS DE CONTROLE
O controle de realimentação (feedback), que é a forma tradicional e mais usual, consiste em medir a variável a ser controlada e comparar com seu valor de referência, agindo de forma a compensar o distúrbio e tendendo a levar seu valor de volta ao desejado.
O controle antecipativo (feedforward) foi difundido 
posteriormente em casos em que a realimentação é negativa e se aplica a processos com grandes atrasos. Ele visa agir diretamente na variável assim que o distúrbio é detectado, evitando que este percorra o processo todo antes de corrigi-lo.
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Uma pequena empresa fabricante de peças de reposição para automóveis deseja automatizar uma de suas linhas de produção para ampliar sua produtividade. Para isso, contratou uma empresa de automação que enviou seu profissional ao local. Durante uma breve reunião para discussão das necessidades da linha de produção, ficou evidente que o responsável não conseguia descrever como deveria ser realizada a automação. 
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Então, você realizou os questionamentos que delimitaram a linha que vai seguir e obteve a seguinte resposta: “A ideia desta linha de produção é produzir cerca de cem unidades de lâmpadas diárias, para três tipos de veículos diferentes, o que totaliza trezentas lâmpadas nesta linha, considerando que são fabricadas paralelamente”.
Com essa resposta, chegamos à conclusão de que utilizaremos a automação flexível para essa linha de produção, mas como controlar? 
Qual seria a melhor forma e a melhor ação a ser tomada para esse controle?
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Situação Problema
Uma empresa de saneamento está com problemas com o desenvolvimento de um novo projeto de distribuição de água para um novo loteamento em um bairro afastado. As bombas d’água devem bombear a água do reservatório para a caixa d’água do loteamento, porém, por ser em um local alto demais, elas sofrem com a pressão de refluxo quando param de bombear, fazendo com que vase água nas juntas das bombas. Apesar disso, trocá-las não é uma opção no projeto por vários motivos internos da empresa. 
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A ideia que os profissionais da empresa tiveram é de colocar uma válvula de pressão que impeça a água de retornar para as bombas, salvando-as. Porém, não sabem como controlar essas válvulas de forma a garantir que o sistema fique seguro. Como profissional responsável pela definição do controle das válvulas, como você resolveria esse problema?
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