Sistemas de Controle e Automação na Indústria 4.0

06092023 0518 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteudoENGSIANAI21unidade1ebookindexhtmlbookconclusao 140 SISTEMAS DE CONTROLE SISTEMAS DE CONTROLE HISTÓRICO E CONCEITO HISTÓRICO E CONCEITO SISTEMAS SISTEMAS AUTOMATIZADOS NA AUTOMATIZADOS NA INDÚSTRIA 40 INDÚSTRIA 40 Autora Me Pedro Vieira Souza Santos Revisor Daniel R Tasé Velázquez Tempo de leitura do conteúdo estimado em 1 hora e 15 minutos 06092023 0518 Ebook Introdu a Oo Prezadoa estudante iniciaremos nosso caminho até o final deste estudo discutindo os sistemas de controle dispostos nas industrias dos mais variados segmentos que comp6em uma estrutura que auxilia a operagao dessas organizacoes Quando falamos em automagao podemos entender que se trata em suma da conversao de um processo de trabalho em automatico em vez de um controle humano Embora a automacao esteja em maior parte associada a informatizagao essa realidade ainda engloba uma série de pilares nos quais as fungcdes humana e da maquina sao redefinidas Posto isso 6 importante compreender o papel da automacao na Industria 40 além de reconhecer as variaveis de entrada e saida em sistemas automatizados por exemplo Ademais entender o papel de cada componente de controle em sistemas automatizados é de grande relevancia para os profissionais que lidam com essas tecnologias Boa leitura httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteudoENGSIANAI21unidade1ebookindexhtmlbookconclusao 240 06092023 0518 Ebook Caroa estudante vocé sabia que a dinamica imposta pelo mercado as empresas fez com que diversas praticas surgissem como forma de garantir a sustentabilidade dessas empresas Com isso as organizagdes enxergaram nas varias tecnologias desenvolvidas ao longo do tempo uma forma de aprimorar os processos e evoluir no quesito vantagem competitiva Isso ocorre devido ao fato de que as diversas estratégias de produgao tém um objetivo em comum aprimorar os processos de modo eficiente e econdmico Dentre os meios para se chegar a esse objetivo encontrase a automacao industrial O termo automacgao comegou a ser empregado em 1936 quando D S Harder trabalhava para a General Motors Corporation Para ele a automacao poderia ser o retrato da transferéncia de pecas de trabalho entre as maquinas em um processo de produgao sem operagcao humana Pouco tempo depois em 1946 ele fundou o Departamento de Automaggao quando era vicepresidente da Ford Motor Company HITOMI1994 Podemos pensar como a automagao veio a tona Qual sua principal base pratica Henry Ford 18631947 da General Motors idealizou algo que ele chamou de linha de montagem Talvez esse tenha sido 0 real gatilho para o grande desenvolvimento industrial e ainda uma boa marca do inicio préexistencial da automagao industrial Link Fonte Silveira e Lima 2003 p 2 Quando discutimos automacao precisamos entender que se refere em sintese a uma Operagao automatica isto é esta basicamente relacionada com a produgao automatica de bens eou produtos Para isso os pilares que sustentam sua fundacao foram firmados no aumento da eficiéncia da fabricagao e da produtividade do trabalho o que justificou sua implementagao em diversos segmentos httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteudoENGSIANAI21unidade1ebookindexhtmlbookconclusao 340 06092023 0518 Ebook Nesse contexto observaramse trés diretrizes que abriram 0 caminho para a automagao 1 produgao automatica do tipo fluxo nas industrias de manufatura 2 controle automatico da produgao continua em industrias de processo e 3 aumento da eficiéncia empresarial por meio de computadores HITOMI1994 KEHOE et al 2015 Essas tendéncias deram sustento aos seguintes tipos de automacao e automacao mecanica para industrias de manufatura e automagcao de processos para industrias quimicas e de processos e e automacado comercial para trabalho de escritdrio GUNASEKARAN 1999 NATALE 2003 A conversao do trabalho manual em mecanico é a mesma coisa que automacao No contexto da automagao em industrias devemos distinguir esses termos e seus respectivos conceitos Nesse caso a automacao industrial é diferente da mecanizacgao A primeira permite a execugao de operacgoes por meio de maquinas controladas automaticamente A segunda por outro lado limitase ao uso de equipamentos para operacionalizar alguma tarefa em substituigao ao esforco fisico humano Dessa forma podemos compreender que a automacao industrial pode ser enquadrada em dois grandes segmentos a automagao de manufatura e o chamado controle de httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteudoENGSIANAI21unidade1ebookindexhtmlbookconclusao 440 06092023 0518 Ebook processos Nos dias atuais contudo essa divisao ja nao é mais tao clara assim uma vez que a automacao busca constantemente a unificagao dos variados ramos internos de uma industria para assim tornalos automaticos Alguns conceitos atrelados a tematica de automacao precisam ser expostos de acordo com Bayer e Araujo 2010 tais como Nesse sentido devemos associar que a natureza do processo depende do fluxo de etapas distribuidas em sequéncia com a conclusao de uma etapa levando ao inicio da proxima Nesse cenario os processos geralmente contam com 0 auxilio de ferramentas direcionadas a monitoramento controle eou programacao para manter a eficiéncia operacional em niveis maximos Para Bayer e Araujo 2010 p 19 a proposta de um sistema de controle consiste em aplicar sinais adequados na entrada do processo com o intuito de fazer com que o sinal de saida satisfaga certas especificagoes eou apresente um comportamento particular O papel do controle no contexto dos sistemas industriais esta em fazer com que o conjunto de tecnologias disponiveis atinja os padrodes permitidos de variacdes de parametros operacionais para as maquinas e os sistemas fornecendo os sinais de entrada necessarios Ademais 0 controle classico tem como principal funao garantir que as saidas sigam os pontos de ajuste Devemos compreender que os sistemas automatizados sao essenciais para a manutengao do desempenho operacional das industrias modernas Podemos perceber a migracao da automagao para diversas areas das industrias como e embalagem e manuseio de materiais controle de qualidade e inspeao e fabricacao de metal processamento de alimentos e bebidas e usinagem de pecas e e planejamento e tomada de decisao A automacao possibilita as empresas a obtengao de um aumento na produtividade a partir da utilizagao de tecnologias variadas de automacao Um caso pertinente a ser citado sao os robdés Figura 11 presentes nas indUstrias automobilisticas com maior frequéncia Um ponto a se destacar é o de que a industria automotiva foi a primeira a adotar a robotica Seguindo os avancos tecnoldgicos nos ultimos tempos as organizag6des de menor porte agora podem automatizar seus sistemas de manufatura e httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteudoENGSIANAI21unidade1ebookindexhtmlbookconclusao 540 06092023 0518 Ebook melhorar dentre outros aspectos a eficiéncia operacional Para nos aprofundarmos ainda mais no tema analise a figura a seguir que traz a ilustragado de um sistema robotizado Sf SS ae Fe ad a Ps SNS f 5 FT eS Oe Ww a in sa eee See aes SS ay Sy ae ee ee e nS ie SS or i 27 Ne Re co Os Fal Se 7 ip j LN ay fi ie BN ea a ay ak ia Bee Se ell A Wie aa we a aS ee d ie al 7 a Ve f pe Figura 11 Sistema de robotizaao em planta automobilistica Fonte Nataliya Hora 123RF PraCegoVer a imagem apresenta a fotografia de uma planta automobilistica mostrando uma série de robés que executam operacdes de montagem dos automéveis Na imagem constam equipamentos automatizados de aproximadamente quatro metros de altura dispostos em fila Alguns dos beneficios da automacao dos processos de manufatura sao e aumento dos niveis de produgao e reducao do custo de producao controle sobre a qualidade do produto uniformidade conveniéncia na execucgao de operacoes de risco padronizacao e agilidade AY et al 2008 WANG et al 2009 Para as empresas que adotam sistemas automatizados os ganhos em eficiéncia e velocidade de processamento de materiais e informacao sao notorios e sustentaveis Esses sistemas assim como qualquer tecnologia sao altamente adaptaveis a realidade local e podem ser modelados para a demanda pratica de cada organizaao eou setor httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteudoENGSIANAI21unidade1ebookindexhtmlbookconclusao 640 06092023 0518 Ebook Teste seus Conhecimentos Atividade ndo pontuada Uma definigdo simples para a automagdo é a de um sistema de controle pelo qual os mecanismos verificam sua propria operacgdao efetuando medicoes e introduzindo correcdes sem a necessidade da intervengdo do homem Em outras palavras a automado vai além da simples mecanizacao ROGGIA L FUENTES R C Automacao Industrial Santa Maria Rede eTec Brasil 2016 Assinale a alternativa que mostra corretamente a definido de controle do processo O a Ea técnica de manter variaveis de um processo em valores predeterminados a partir de um procedimento que calcula corregdes proporcionais a uma ou mais variaveis aS quais S40 medidas em tempo real por determinado equipamento O b Ea pratica de manter apenas uma variavel de processo em valores predeterminados a partir de um procedimento que calcula corregdes proporcionais a uma Ou mais variaveis aS quais SAO Medidas em tempo real por determinado equipamento O c Sdo conjuntos de instrugées logicas sequencialmente organizadas as quais indicam ao controlador ou ao computador as agdes a serem executadas O d Tratase de elementos que atuam para alterar fisicamente uma variavel manipulada Pode ser uma valvula utilizada para restringir a passagem de um fluido bombas para regular o fluxo entre outros O e Sdo elementos individuais de comando Ild6gico que ndo estao sequencialmente organizados os quais indicam ao controlador ou ao computador as acgdes a serem executadas httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteudoENGSIANAI21unidade1ebookindexhtmlbookconclusao 740 06092023 0518 Ebook Vamos dar continuidade a nosso estudo ressaltando a principio que devemos entender a base tedrica do termo sistema De modo simplificado um sistema pode ser tido como uma sequéncia organizada de partes que sao integradas com o proposito de atingir um objetivo geral conforme ilustrado na Figura 12 De acordo com Lopez 2002 um sistema tem varias entradas que passam por processos interagdo para produzir as saidas que juntos alcangam o intuito geral programado Analisemos a figura a seguir para um melhor entendimento httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteudoENGSIANAI21unidade1ebookindexhtmlbookconclusao 840 06092023 0518 Ebook Figura 12 Representacao grafica de um sistema Fonte Adaptado de Lopez 2002 PraCegoVer a imagem apresenta uma representacao grafica de um sistema Nela estao contidas no lado esquerdo um conjunto de circulos em tamanhos distintos que representam as entradas Logo ao lado arcos em direcdes opostas que representam a divisao das fases No centro estao dois circulos que indicam a interagao que ocorre no sistema Novamente aparecem Os arcos em direcdes opostas que representam a divisao das fases e 0 lado direito contém um circulo maior que indica a saida do sistema Como forma de representar o meio ambiente e a fronteira temse um retangulo tracejado contornando os elementos Assim devemos compreender que um sistema pode ser em geral composto de muitos sistemas inferiores ou subsistemas Por exemplo uma empresa é composta de uma gama de fungodes administrativas produtos eou servicos equipes e colaboradores Se uma parte menor desse sistema for modificada a natureza do sistema maior também sera alterada No contexto dos sistemas ha as formas predefinidas de interacao sistemaambiente e Entradas do ambiente para o sistema e Saidas do sistema para o ambiente as saidas estado atreladas as respostas do sistema as entradas Logo conceituamos um sistema do tipo dinamico como aquele para o qual uma entrada do tipo variavel tempo requer modificagao na forma da saida Dentro do campo de sistemas uma das praticas esta em modelagem Antes de entendermos como isso funciona devemos conceituar modelo e planta Em suma podemos definir modelo httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteudoENGSIANAI21unidade1ebookindexhtmlbookconclusao 940 06092023 0518 Ebook como sendo a representagao de algo concreto De acordo com Stachowiak 1973 um modelo deve ser validado se atender a trés critérios Quando existe um objeto ou fendmeno original que mapeado para o modelo Para Steinmiller 1993 um modelo é uma informagao baseada em algo contetdo significado criado por alguém remetente para alguém receptor e para alguma finalidade contexto de uso Assim podemos perceber que um modelo é a descricao de algo Nesse sentido a maioria das arquiteturas dos modelos simplifica o sistema real para focar em caracteristicas essenciais Na verdade produzse um sistema que imita o comportamento no sentido da relagao existente de entrada e saida mas nao o funcionamento real do sistema que esta sendo observado Logo a qualidade de um modelo é avaliada por quao bem seus resultados estao em comparagao e conformidade com as observagdes da realidade e nao pela quantidade de detalhes incluidos SANCHEZ 2007 A Figura 13 a seguir ilustra o processo de elaboragao de um modelo que consiste em dois grandes grupos de atividades httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteudoENGSIANAI21unidade1ebookindexhtmlbookconclusao 1040 06092023 0518 Ebook Estudo da dinamica Figura 13 Representaao grafica da metodologia de construao de modelos Fonte Elaborada pelo autor PraCegoVer a imagem apresenta uma representacao grafica da metodologia de construcdo de modelos E dividida em dois conjuntos de quatro blocos retangulares cada Na primeira lista de blocos temse a fase de construao que engloba as atividades de elaboragao de teoria do sistema identificagao dos parametros e validacao Na outra coluna de blocos temse a fase de estudo da dinamica com as etapas de analises qualitativas simulagao e sensibilidade Para obter informagoes de um modelo fazse a analise e simulagao do comportamento dinamico dele TRIVELATO 2003 Devese fixar o fato de que 0 comportamento de natureza dinamica de um sistema de cunho fisico esta atrelado a variagao temporal de sua resposta a um dado valor de entrada Assim 0 modelo de um sistema do tipo dinamico pode ser descrito a partir de equag6ées diferenciais GARCIA 2005 Quando falamos em equacées diferenciais tratamos daquelas que sao capazes de descrever fendmenos que possuem uma dada taxa de variagao em alguma de suas variaveis como movimento de sistemas mecanicos variacao de corrente em circuitos elétricos e dinamicas populacionais Outra abordagem possivel para se analisar um sistema é a partir dos diagramas de blocos Estes sao construidos com base nas equades que representam o modelo a ser estudado TRIVELATO 2003 httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteudoENGSIANAI21unidade1ebookindexhtmlbookconclusao 1140 06092023 0518 Ebook Basicamente os elementos que comp6em um diagrama de blocos sao e Seta sinal representa o sentido do fluxo de sinal Figura 14 Representacao de seta sinal Fonte Adaptado de Bottura 1982 PraCegoVer a imagem traz a representaao de uma seta ou sinal em diregao a direita Acima esta a letra X e entre parénteses a letra s Bloco simbologia que remete a operacao matematica sobre o sinal de entrada do bloco que produz a saida httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteudoENGSIANAI21unidade1ebookindexhtmlbookconclusao 1240 06092023 0518 Ebook Xs Ys EO sa Figura 15 Bloco Fonte Adaptado de Bottura 1982 PraCegoVer a imagem traz a representacao grafica de um bloco O bloco retangular esta no centro recebendo uma seta com Xs que indica a entrada e tem uma seta saindo em direcdo a direita com Ys Dentro do bloco esta escrito Gs e Ponto de soma somador somador é uma representacdao da operagao de soma Nesse elemento ha os sinais de mais e de menos que estao associados a condiao de soma ou subtracao respectivamente em que o sinal deve ser adicionado ou subtraido DISTEFANO III STUBBERUD WILLIAMS 2014 httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteudoENGSIANAI21unidade1ebookindexhtmlbookconclusao 1340 06092023 0518 Ebook X X k 001 X2 x3 X Figura 16 Representagao de um somador Fonte Adaptado de Bottura 1982 PraCegoVer a imagem mostra a representacao grafica de um somador Nela ha trés entradas indicadas por setas independentes cada qual associada a uma variavel escrita por X1 X2 e X3 e Ponto de jungao ramificagao ponto inicial em que o sinal proveniente de um bloco vai para outros blocos eou pontos de soma GARCIA 2005 httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteudoENGSIANAI21unidade1ebookindexhtmlbookconclusao 1440 06092023 0518 Ebook Figura 17 Representacao da ramificacao Fonte Adaptado de Garcia 2005 PraCegoVer nessa imagem temse a representacao grafica de uma ramificagao ou ponto de juncao Nela temse uma linha que representa a variavel intitulada X A partir do fim da linha surgem trés linhas derivadas cada uma com a representagao de X ao fim Para entendermos melhor vamos a um exemplo de diagrama de blocos tradicional em um sistema de controle ilustrado pela Figura 18 httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteudoENGSIANAI21unidade1ebookindexhtmlbookconclusao 1540 06092023 0518 Ebook Carga Referéncia F anci o Es Es E ci Nites E Somat6rio das a frequéncias de outras usinas Figura 18 Diagrama de blocos Fonte Rosa 2016 p 11 PraCegoVer a imagem representa um diagrama de blocos simplificado No exemplo tem se um diagrama que engloba os elementos do controlador até o modelo de linha de transmissao No contexto dos diagramas de blocos ha algumas regras para reducao tais como e Blocos em série as funcoes de transferéncia se multiplicam httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteudoENGSIANAI21unidade1ebookindexhtmlbookconclusao 1640 06092023 0518 Ebook Figura 19 Blocos em série Fonte Adaptado de Bottura 1982 PraCegoVer nesse esquema podemos representar a simplificagao nos casos em que OS blocos estao em série Na imagem temse o diagrama original com dois blocos G1 e G2 e uma entrada X1 uma entrada X2 e uma Saida X3 A versao reduzida tem apenas um bloco com o produto de G1 e G2 com uma seta de entrada X1 e uma de saida X3 e Blocos em paralelo nesse caso as fungdes de transferéncia sao somadas httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteudoENGSIANAI21unidade1ebookindexhtmlbookconclusao 1740 06092023 0518 Ebook X X Figura 110 Blocos em série Fonte Adaptado de Bottura 1982 PraCegoVer nesse esquema podemos representar a simplificagao nos casos em que OS blocos estado em paralelo Na imagem temse o diagrama original com dois blocos G1 e G2 uma entrada X1 e uma sajda X2 A versao reduzida tem apenas um bloco com o somatorio de G1 G2 com uma seta de entrada e uma de saida e Malha de realimentagao httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteudoENGSIANAI21unidade1ebookindexhtmlbookconclusao 1840 06092023 0518 Ebook X Y X X X soy Ea Figura 111 Malha de realimentacao Fonte Adaptado de Bottura 1982 PraCegoVer a imagem descreve um diagrama de blocos no qual podemos perceber a reducao do esquema original a esquerda para o diagrama a direita Devese observar que a funcao de transferéncia de um sistema é representada por uma equagao diferencial sem variagao ao longo do tempo e pode ser definida como a relagao entre a funcao de resposta e a fungao de excitagao Em outras palavras essa funcgdo relacionase com a resposta de Estado Zero do sistema PAZOS 2002 GARCIA 2005 Se considerarmos um sistema que contém a descrigao dada por uma fungao de transferéncia intitulada Fs e a saida desse sistema como sendo Ys anexando ainda um dado sinal de entrada Xs a fundo é dada por Ys XsFs Assim podemos notar que cada elemento integrado a um sistema pode ser representado por um bloco Tal elemento contém a fungao de transferéncia Esses blocos sao conectados eou interligados 0 que condiciona a possibilidade de representar a interdependéncia desses elementos TRIVELATO 2003 DORF 2009 Dessa forma surge a atividade de simulagao Em muitos casos podemos descrever algoritmicamente os comportamentos em um sistema produzindo uma simulagao de computador com base em nosso modelo Se o modelo de simulagao usa a aleatoriedade como parte do processo de modelagem sua saida é uma variavel aleatoria LAW KELTON 2000 httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteudoENGSIANAI21unidade1ebookindexhtmlbookconclusao 1940 06092023 0518 Ebook O feedback esta contido no processo de modelagem na forma de verificagao e validagao SARGENT 2003 Isso se da com base no fato de que 0 modelo formal é a representacao da situagao eou problema no qual se deseja intervir No entanto a validagao do modelo apresenta uma questao ainda mais desafiadora meu programa de computador imita a realidade de forma adequada A validagao atua como um ciclo de feedback entre o modelo do computador e a realidade MERNIK HEERING SLOANE 2005 SANCHEZ 2007 MAYA LEONARDI 2015 Portanto a simulagao pode ser usada como e ferramenta de andlise para prever o efeito das mudanas e ferramenta de design para predizer o desempenho do novo sistema e e ferramenta para testar as intervencdes antes da implementacado KELTON SADOWSKI SADOWSKI 2001 A simulagao pode ser aplicada em sistemas automatizados de diversas areas tais como e manufatura e engenharia de construgao e gerenciamento de projetos e aplicagao militar e logistica cadeia de suprimentos e distribuiao modos de transporte e trafego simulacao de processos de negocios e e sauide LAW KELTON 2000 KELTON SADOWSKI SADOWSKI 2001 Nos modelos do tipo dinamico as variaveis apresentam comportamento variante de acordo com o tempo e sao chamadas de variavel independente Nesse caso o efeito de um sinal de entrada vai conduzir 0 comportamento do sistema nos instantes posteriores Por isso a simulagao pode ser empregada nesses tipos de modelo para melhoria em projeto de equipamentos processos e plantas Assim os dados sobre variaveis de entrada e variaveis de saida podem ser direcionados para avaliar os parametros do sistema httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteudoENGSIANAI21unidade1ebookindexhtmlbookconclusao 2040 06092023 0518 Ebook Ademais a simulacao pode facilitar a avaliagcdo da préoperacao e operacao de plantas Nessa situagao os grupos de dados varidveis de entrada ou variaveis de saida associados ainda aos parametros do sistema podem melhorar o entendimento do processo e avaliar possiveis riscos por exemplo Por outro lado os sistemas de controle de processos dinamicos podem usar a simulagao com o intuito de realizar ajustes de controladores ROBINSON 2003 Atividade ndo pontuada Um diagrama de blocos de um sistema uma representacdo das fungées desempenhadas por cada componente e do fluxo de sinais Esse diagrama indica a httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteudoENGSIANAI21unidade1ebookindexhtmlbookconclusao 2140 06092023 0518 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteudoENGSIANAI21unidade1ebookindexhtmlbookconclusao 2240 interrelação que existe entre os vários componentes em que todas as variáveis do sistema são ligadas às outras por meio da relação entre a entrada e a saída dos blocos BOJORGE N Álgebra de diagramas de blocos Rio de Janeiro UFF 2017 Como essa relação é chamada Assinale a alternativa correta a Função de transferência b Equação de saída c Taxa de conversão d Variante e Blocos funcionais De acordo com Felício 2010 do ponto de vista da temática sobre os comportamentos de mecanismos diversos tais como motores equipamentos circuitos elétricos e outros esta geralmente é apresentada dentro de uma área chamada de Dinâmica de Sistemas System Dynamics Segundo o autor Dessa maneira concluímos que o estudo da Dinâmica de Sistemas pode ser entendido como o estudo do comportamento em função do tempo de Introdução à Resposta Dinâmica de Sistemas Lineares 06092023 0518 Ebook grandezas que estao relacionadas com parte do universo gue foi imaginariamente separada para este fim FELICIO 2010 p 4 O autor ainda cita que esse ramo de estudos pode ser dividido em varias vertentes tais como e Vibragdes e Sistemas de Controle Automacao e Sistema de Medidas e Modelos Especificos Conforme citado anteriormente sabemos que ha trés fases essenciais que caracterizam o estudo da Dinamica de Sistemas obtencgao de equacées de movimento representacao de modelos simulacao do modelo matematico caracterizado Dentro dessa abordagem devemos perceber a diferengca entre os sistemas de primeira ordem e de segunda ordem Os sistemas do primeiro tipo sao aqueles que se caracterizam por armazenar energia em apenas uma forma e que agregam um elemento para poder dissipala Matematicamente a equacao descritiva usa apenas uma unica variavel e sua primeira derivada SAo exemplos desse modelo de sistema httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteudoENGSIANAI21unidade1ebookindexhtmlbookconclusao 2340 06092023 0518 Ebook Para cada caso as resisténcias contidas neles dissipam energia e 0 sistema retorna de modo aut6nomo a uma posicao de equilibrio do tipo estatico logo apds uma perturbaao de natureza externa Por outro lado um sistema de segunda ordem tem dois elementos diferentes de armazenamento de energia aleém de um mecanismo de dissipagao Um exemplo de sistema de segunda ordem dois polos é 0 caso da suspensdo do automovel Esse sistema é dito de segunda ordem devido ao fato de que Gs possui dois polos Em suma a resposta que buscamos ao longo do tempo de um sistema de controle é composta de duas partes Yt Yi t Yss t sendo a primeira parte da equacdo Yj t chamada de resposta transitéria e a segunda Y t de resposta em estado estavel No caso da resposta transitoria temse a natureza dos sistemas fisicos que demandam um transiente para responder A resposta em estado do tipo estavel indica para nosso modelo onde finda a saida quando 0 tempo é longo REFLITA Vocé deve questionar sera que a resposta do sistema que ira retornar vai ser adequada as necessidades que impus Nesse tipo de situagao devemos lembrar que muitas vezes a resposta que o sistema oferece nao é a mais viavel ou nao é apropriada as demandas internas do processo a ser controlado Por isso vocé esta sujeito a modificala conforme necessidade httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteudoENGSIANAI21unidade1ebookindexhtmlbookconclusao 2440 06092023 0518 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteudoENGSIANAI21unidade1ebookindexhtmlbookconclusao 2540 A seguir é dado um exemplo que ilustra como medir uma função de transferência do tipo Gs a partir de sua resposta transitória a uma entrada Havendo um motor de corrente contínua e este possuindo uma função de transferência tendo como saída de interesse a velocidade de rotação do eixo Ws notase WsVs Gs k as a Consideremos Vs a tensão de alimentação do motor de corrente contínua Vamos determinar a função de transferência a e k Para isso aplicase uma entrada de amplitude de 2 volts Experimentalmente se kA 1000 para A 2 temos que k 500 rpmv A função de transferência será então Gs 500 05s 05 250s 05 Devese salientar que as funções de excitação mais empregadas são constante exponencial senoidal senoidal amortecida Conhecimento Teste seus Conhecimentos Atividade não pontuada Diversos exemplos de automação de sistemas de produção podem ser observados nas linhas de produção industrial nas máquinas de montagem mecanizadas nos sistemas de controle de produção industrial realimentados nas máquinasferramentas dotadas de comandos numéricos e nos robôs de uso industrial BAYER F M ECKHARDT M MACHADO R Automação de sistemas 4 ed Santa Maria Escola Técnica Aberta do Brasil 2011 06092023 0518 Ebook Sobre a definigdo pratica de automacado assinale a alternativa correta O a Definese automacgdao como sendo uma tecnologia que se ocupa da utilizagao de sistemas mecanicos na operacao e no controle da producao O hb Podese definir a automagdo como a tecnologia que se ocupa da utilizagao de sistemas mecanicos eletroeletr6nicos e computacionais na operagdo e no controle da produgdo O c Consiste simplesmente no uso de maquinas para realizar um trabalho substituindo o esforco fisico do homem O d A automacado é a pratica que possibilita a realizagao de uma tarefa por meio de maquinas que sdo controladas mecanicamente O e A automagdo uma gama de atividades e procedimentos que possibilita a realizagao de uma tarefa por meio de maquinas que sao controladas pelo operador apenas Prezadoa estudante atengao quando tratamos de sistemas automatizados devemos lembrar que toda Idgica na qual estes sao pautados demanda uma série de executores fisicos FRANCHI 2008 Logo nesse contexto essa sistematizagado possui trés componentes triviais sendo eles httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteudoENGSIANAI21unidade1ebookindexhtmlbookconclusao 2640 06092023 0518 Ebook e sensor e controlador e atuador Vamos ver a diferenga entre eles detalhando seus conceitos nas subsecées a seguir Esse tipo de componente é de natureza sensivel aos fendmenos de cunho fisico tais como luz pressao e temperatura A presenca de um sensor 6 justificada pelo fato de que no campo da automacao industrial maquinas e equipamentos precisam de sensores e outros elementos como os transdutores para que seja possivel captar as informag6des sobre o que acontece na operacao Por outro lado além de identificar as variaveis esses materiais sao capazes de distinguir a variagao de magnitudes do sistema Como citado além dos sensores ha elementos complementares como os transdutores que sao utilizados para converter as magnitudes de natureza fisica em elétrica A distingao entre eles deve ser feita considerando que o sensor é empregado para detectar uma variagao no meio por outro lado o transdutor apenas é responsavel pela conversao da variagdo em magnitude elétrica PELLINI 2017 Uma representagao ilustrativa de um sensor de presenga é apresentada na Figura 112 httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteudoENGSIANAI21unidade1ebookindexhtmlbookconclusao 2740 06092023 0518 Ebook m os cn L t f 1 T S P 1 Y Figura 112 Sensor de presenca Fonte wklzzz 123RF PraCegoVer a imagem apresenta a representacao de um sensor de presena O dispositivo esta instalado em uma estrutura quadrada na vertical e emite uma luz vermelha em diregao ao canal de passagem de algum item a ser detectado Os controladores sao responsaveis por controlar processos industriais ou parte deles por meio de algoritmos de ordem programavel de controles especificados pelo sistema de automacao Entretanto esses elementos nado operam isoladamente PETRUZELLA 2014 Eles necessitam de uma interface eou conexao com outros dispositivos tais como atuadores e sensores Em sintese os controladores sao a parte intermediaria que indica as agdes para os atuadores com base na informacao que é lida pelo sensor Do ponto de vista da sua caracterizagao quando se trata da automagao com controladores industriais devese considerar e estrutura de dados e tipologia e forma dos sinais aceitaveis compatibilidade dos equipamentos eletromecanicos e numero de entradas e saidas etc httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteudoENGSIANAI21unidade1ebookindexhtmlbookconclusao 2840 06092023 0518 Ebook Sensores elétricos Sensores mecanicos Sensores Opticos ou fotoelétricos Sensores térmicos PraCegoVer 0 infografico de titulo Tipos de Sensores apresenta modelo hamburguer com quatro abas para clicar interagir e realizar a leitura do conteudo delas As abas apresentam respectivamente os conteudos a seguir 12 aba Sensores elétricos detectam oscilagdes em variaveis elétricas como um aumento de corrente elétrica ou uma variagao da tensao elétrica e ha uma fotografia de um sensor elétrico na cor prata com detalhes em vermelho posicionado sobre uma baseestrutura de cor bege 2 aba Sensores mecanicos elementos que tém a capacidade de identificar as posigdes eou os movimentos por meio de recursos mecanicos e ha a fotografia com fundo branco de um sensor mecanico em tom metalico prata e dourado 3 aba Sensores Opticos ou fotoelétricos utilizam a propagacao da luz como base para o seu funcionamento Podem ser empregados na medicao de distancias de objetos em relacgao ao dispositivo e ha a fotografia de um sensor dptico fotoelétrico com uma luz acesa visto de baixo para cima e no fundo ha 0 teto desfocado com luzes acesas 4 aba Sensores térmicos elementos que oferecem uma resposta quando submetidos a uma dada alteragao de temperatura e ha a imagem em vetor de um sensor térmico azul medindo a temperatura de 366 C sendo segurado por uma mao de pele amarela que usa blusa de manga comprida rosa Na frente do sensor ha alguns arcos rosa de forma a simbolizar 0 ato de medir a temperatura httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteudoENGSIANAI21unidade1ebookindexhtmlbookconclusao 2940 06092023 0518 Ebook Quanto as caracteristicas dos controladores cada qual tera uma funcionalidade de acordo com seu tipo Os controladores de temperatura por exemplo podem ter apenas a funcao de ligar e desligar os equipamentos de resfriamentoaquecimento ou podem até ser ajustaveis antes da operacao 0 que os torna precisos no ajuste da temperatura O controlador universal apresentado na Figura 113 é caracterizado por aceitar grande parte dos sensores e seus respectivos sinais utilizados na area Além disso ele tem todos os tipos de saida demandados para atuaao nos mais variados tipos de processo industrial Vamos analisar a figura para entender melhor arty 4 2 A 200009 ae Vw A pal Se e 7 a oc ox j y V ADS i ner 00200VAC 114 SSE Sonne D Wi On t Lf ee 0 A 4 Neen rf 7 A SA Figura 113 Controlador universal Fonte Surasak Petchang 123RF PraCegoVer a imagem apresenta um exemplo de controlador universal A figura é composta por um elemento retangular alongado conectado pela fiaao Outro tipo de controlador é o temporizador Nele temse a possibilidade de fazer a medigao do intervalo de tempo por exemplo ou até mesmo interromper um processo especifico Pode ser de natureza mecanica elétrica ou digital Outro dispositivo basico em sistemas automatizados é o chamado atuador Tratase do elemento que apos excitado pelo sinal de comando eou controle recebido atua sobre a variagao do elemento final inerente ao processo Em outras palavras um atuador faz a conversao da energia a qual esta atrelado em forma de automagao pratica para o campo industrial Em suma sao dispositivos responsaveis apos 0 acionamento pela httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteudoENGSIANAI21unidade1ebookindexhtmlbookconclusao 3040 06092023 0518 Ebook execugao de uma forma ou acao fisica Nesse caso podem ser de ordem hidraulica elétrica pneumatica entre outras SILVEIRA SANTOS 2008 Um exemplo de atuador do tipo pneumatico é apresentado na figura a seguir es Sah ie Ss ae SF Figura 114 Atuador pneumatico Fonte Marlon BAnisch 123RF PraCegoVer a imagem apresenta um exemplo de atuador pneumatico Tratase de duas estruturas retangulares alongadas com um anexo a extremidade em forma cilindrica Os elementos do tipo atuadores mais empregados na area industrial sao os motores de corrente continua ou alternada Esses dispositivos sao na grande parte dos casos direcionados por Controladores Ldgicos Programaveis CLP ou simplesmente controladores Mesmo assim os atuadores podem ser comandados diretamente apenas pelo operador CAPELLI 2013 MAYA LEONARDI 2015 Atividade ndo pontuada httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteudoENGSIANAI21unidade1ebookindexhtmlbookconclusao 3140 06092023 0518 Ebook No estudo da automacdo em sistemas industriais comerciais domésticos etc é necessario determinar as condigdes do sistema e obter os valores das variaveis fisicas do ambiente a ser monitorado Um dos elementos dispostos para averiguar as condicées das variaveis é 0 sensor ROGGIA L FUENTES R C Automacao Industrial Santa Maria Rede eTec Brasil 2016 Sobre a definicgdo de sensor assinale a alternativa correta O a O sensor é um elemento sensivel a uma forma de energia do ambiente que relaciona informacdes sobre uma grandeza que precisa ser medida O bh Tratase de um dispositivo que transforma um tipo de energia em outro O c Consiste em um elemento insensivel a uma forma de energia do ambiente energia cinética sonora térmica entre outras O d Eum dispositivo que responde a um estimulo de maneira especifica produzindo um sinal que ndo pode ser transformado O e Um sensor transforma um estimulo atrelado a uma energia em outro tipo de energia para fins de analise Para compreender melhor os dispositivos sensoriais busque entre os aparelhos da sua CaSa quais sensores estdo presentes Por exemplo pode ser sensor de temperatura ou até mesmo de presenga Registre os tipos que vocé encontrou e apresenteos aos colegas Comando da atividade pratica Pesquise os tipos de sensores domésticos presentes em sua residéncia httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteudoENGSIANAI21unidade1ebookindexhtmlbookconclusao 3240 06092023 0518 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteudoENGSIANAI21unidade1ebookindexhtmlbookconclusao 3340 06092023 0518 Ebook Material FILME O Jogo da Imitagdo ome Ano 2014 Comentario Dirigido por Morten Tyldum o filme é um classico na area de historia da automagao A obra audiovisual foi baseada em m fatos ocorridos no auge da Segunda Guerra Mundial e narra a historia de Alan Turing um matematico que foi batizado como o aed pai da informatica Durante todo o desenrolar da historia ele busca decifrar um cdédigo do tipo numérico habilitado pelos nazistas em suas transmiss6es O filme fara com que vocé aluno note a importancia da analise de dados para o controle de atuadores e outras funcionalidades Para conhecer mais sobre o filme acesse 0 trailer TRAILER httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteudoENGSIANAI21unidade1ebookindexhtmlbookconclusao 3440 06092023 0518 Ebook allie Modelagem da dinamica de sistemas e estudo da resposta on Editora RiMa Autor Luiz Carlos Felicio i ISBN 9788576561699 Se oto Comentario Nessa obra o autor Luiz Carlos Felicio aborda de CG modo pratico e interativo a aplicagao de conhecimentos técnicos aa de modelagem da Dinamica de Sistemas O foco do livro esta em reforgar os conceitos basicos de modelagem além de indicar ao leitor exemplos de aplicaao que facilitem a fixagao do contetido Ao final o texto ainda traz um complemento que apresenta um resumo dos conceitos matematicos necessarios para o estudo de Dinamica de Sistemas e revisa algumas das relagdes matematicas importantes para a tematica O proposito da leitura é ter acesso aos exemplos praticos do livro e a linguagem técnica de resolugao httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteudoENGSIANAI21unidade1ebookindexhtmlbookconclusao 3540 06092023 0518 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteudoENGSIANAI21unidade1ebookindexhtmlbookconclusao 3640 06092023 0518 Ebook C lusa Caroa estudante chegamos ao fim do nosso estudo Podemos concluir entao que a automagao industrial resulta de todo esforo em desenvolver a industria Tratase de um campo com grandes possibilidades de melhoria para os processos das empresas Ao iniciar os estudos nessa area devemos lembrar que um sistema tem diversas entradas que passam por processos interacao para produzir as saidas que juntos alcangam o intuito geral programado para o processo Assim por meio da modelagem de sistemas podemos analisar possiveis interveng6es praticas no processo Salientase que a qualidade de um modelo é avaliada por quao bem seus resultados estao em comparacao e conformidade com as observacoes da realidade Outro ponto crucial da tematica de automacao esta na representagao grafica dos elementos por meio por exemplo do diagrama de blocos Para isso conhecer os componentes fisicos também é essencial para a boa programacao eou estruturacgao de sistemas Este material foi produzido de forma a explorar varios contetidos e fornecer possibilidades conceituais para vocé estudante Espero que tenha gostado Referéncias Sue 4 AY N et al Predictive information and explorative behaviour of autonomous robots The European Physical Journal B v 63 p 329339 2008 Disponivel em httpslinkspringercomcontentpdf101140epjbe2008 001750pdf Acesso em 10 maio 2021 BAYER F M ARAUJO O C B Curso técnico em automagao industrial controle automatico de processos 3 ed Santa Maria Universidade Federal Santa Maria Colégio Técnico Industrial de Santa Maria 2010 Disponivel em httpsbitylicomBdE99 Acesso em 12 maio 2021 httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteudoENGSIANAI21unidade1ebookindexhtmlbookconclusao 3740 06092023 0518 Ebook httpscodelyfmucontents3amazonawscomMoodleEADConteudoENGSIANAI21unidade1ebookindexhtmlbookconclusao 3840 BAYER F M ECKHARDT M MACHADO R Automação de sistemas 4 ed Santa Maria Escola Técnica Aberta do Brasil 2011 BOJORGE N Álgebra de diagramas de blocos Rio de Janeiro UFF 2017 BOTTURA C P Princípios de controle e servomecanismos Rio de Janeiro Editora Guanabara Dois 1982 CAPELLI A Automação industrial controle do movimento e processos contínuos 3 ed São Paulo Érica 2013 Livro digital 1 recurso online ISBN 9788536519616 Disponível em httpsintegradaminhabibliotecacombrbooks9788536519616 Acesso em 16 abr 2021 DISTEFANO III J J STUBBERUD A R WILLIAMS I J Sistemas de controle 2 ed Porto Alegre Bookman 2014 Coleção Schaum DORF R C Sistemas de controle modernos 11 ed Rio de Janeiro LTC 2009 FELÍCIO L C Modelagem da dinâmica de sistemas e estudo da resposta 2 ed São Carlos RiMa 2010 FRANCHI C M Controladores lógicos programáveis sistemas discretos São Paulo Érica 2008 GARCIA C Modelagem e simulação de processos industriais e de sistemas eletromecânicos 2 ed São Paulo EDUSP 2005 GUNASEKARAN A Agile manufacturing a framework for research and development International Journal of Production Economics v 62 n 1 p 87105 1999 Disponível em httpsciteseerxistpsueduviewdocdownloaddoi10116181433reprep1typepdf Acesso em 10 maio 2021 HITOMI K Automation its concept and a short history Technovation v 14 n 2 p 121128 1994 Disponível em 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PAZOS F Automagao de sistemas robotica Rio de Janeiro Axcel Books do Brasil 2002 PELLINI E L Introdugao a automagao de sistemas elétricos conceitos basicos Sao Paulo Escola Politécnica da USP 2017 PETRUZELLA F D Controladores légicos programaveis Porto Alegre AMGH 2014 ROBINSON S Simulation the practice of model development and use Chichester John Wiley Sons 2003 ROGGIA L FUENTES R C Automagao Industrial Santa Maria Rede eTec Brasil 2016 ROSA L F Projeto de controlador PID robustamente estavel aplicado ao problema de controle de carga e frequéncia em usinas hidroelétricas 2016 125 f Dissertagao Mestrado em Engenharia Elétrica Programa de Pésgraduacgao em Engenharia Elétrica Setor de Tecnologia Universidade Federal do Parana Curitiba 2016 Disponivel em httpsacervodigitalufprbrhandle188445792 Acesso em 10 maio 2021 SANCHEZ P J Fundamentals of simulation modeling In WINTER SIMULATION CONFERENCE 2007 Washington Proceedings Washington IEEE 2007 p 5462 Disponivel em 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Wissenschaftliche Buchgesellschaft 1993 TRIVELATO G C Técnicas de modelagem e simulação de sistemas dinâmicos São José dos Campos INPE 2003 WANG X et al Research on some basic deformations in free forging with robot and servo press Journal of Materials Processing Technology v 209 p 30303038 2009