·
Gestão da Qualidade ·
Automação Industrial
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CENTRO UNIVERSITÁRIO INTERNACIONAL UNINTER ESCOLA SUPERIOR POLITÉCNICA BACHARELADO EM ENGENHARIA DA PRODUÇÃO DISCIPLINA AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL letra 14 times new roman centralizado maiúscula TÍTULO DO PROJETO letra 14 times new roman centralizado maiúscula negrito ALUNOS PROFESSOR letra 12 times new roman direita maiúscula CURITIBA PR ANO DO PROJETO letra 12 times new roman centralizado maiúscula SUMÁRIO RESUMOI 1 INTRODUCAO1 11 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA1 12 OBJETIVOS2 121 Objetivo geral2 122 Objetivos específicos2 2 METODOLOGIA3 21 TAMANHO DO TRABALHO3 22 ESPECIFICAÇÕES GERAIS PARA A FORMATAÇÃO DO TEXTO3 23 EQUAÇÕES4 3 RESULTADOS E DISCUSSÃO5 4 CONCLUSÕES7 5 AGRADECIMENTOS8 6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS9 ANEXO A10 RESUMO Este documento apresenta instruções detalhadas e serve como modelo para a preparação de relatório para a disciplina da ESPU Escola Superior Politécnica UNINTER Por favor lembrese das seguintes diretrizes a digite o corpo do texto em coluna simples b utilize em torno de 30 páginas tamanho A4 21 x 297 cm cada qual com margens esquerda igual a 3 cm direita igual a 2 cm superior igual a 30 cm e inferior igual a 20 cm não inclua molduras c use a fonte Times New Roman tamanho 12 pt em todo o documento d prepare um resumo de no máximo 10 linhas apresentando as palavras chave em itálico e sempre use espaçamento 15 e alinhamento justificado f referências devem ser listadas em ordem alfabética no final do trabalho Palavraschave Primeira palavra Segunda palavra Terceira palavra máximo de 5 Abstract Here comes the abstract of the document in English Keywords First word second word third word maximum five i 1 INTRODUCAO Neste capítulo devem constar informações para situar o trabalho incluindo a delimitação do tema área de da abrangência do estudo a motivação ou justificativa e o problema que inspirou o trabalho Toda investigação se inicia por um problema uma questão ou uma dúvida uma pergunta articulada a conhecimentos anteriores ou seja identificar a dificuldade com a qual nos defrontamos Destacar a importância assim como a relevância social e científica da pesquisa relevância para a área 11 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA Aqui devese apresentar as teorias e o embasamento teórico dos conceitos utilizados ao longo do trabalho incluindo as referências às suas fontes de pesquisa AZEVEDO 2009 Também trabalhos de outros autores correlatos A revisão da literatura deve ser atual Todas as referências listadas nas Referências Bibliográficas devem ter sido citadas pelo menos uma vez em algum ponto do texto Observar a maneira correta de fazer citações bibliográficas A citação deve vir entre parênteses utilizandose maiúsculas para o sobrenome dos autores seguido do ano da publicação Para citações com um dois ou três autores citamse todos por exemplo FERLIN CARVALHO e GONZAGA 2015 Para citações com mais do que três autores os três primeiros são citados seguidos da expressão latina et al ou et alli significa e os demais por exemplo FERLIN CARVALHO GONZAGA et al 2015 Entretanto nas Referências Bibliográficas todos os autores devem estar listados Uma pesquisa pode ser feita a partir de a documentação indireta i pesquisa documental feita em fontes primárias em arquivos públicos ou particulares fontes estatísticas ii pesquisa bibliográfica feita em fontes secundárias tais como artigos livros revistas publicações diversas sites de internet etc b documentação direta i pesquisa de campo ii observação direta entrevistas questionários formulários 1 12 OBJETIVOS Os objetivos são as metas que se pretende constatar verificar analisar Os objetivos pretendem sempre examinar o objeto dentro de determinados parâmetros É algo que deve ser verificável no final do trabalho 121 Objetivo geral Busca definir uma meta para todo o trabalho Está ligado à formulação do problema eou proposição das hipóteses 122 Objetivos específicos Estão ligados diretamente ao conteúdo à estrutura ao atendimento de questões mais particulares do trabalho uma vez alcançados ajudam a chegar ao objetivo principal Desenvolver verificar analisar investigar descrever comparar identificar são alguns verbos utilizados na elaboração dos objetivos 2 2 METODOLOGIA Aqui deve ser descrito o trabalho em si ou seja os métodos usados para a solução objeto de estudo A metodologia deve demonstrar a sequência de passos para que os objetivos sejam atingidos para realização de tal trabalho Quando aplicável devem ser apresentadas as características de hardware e de software Descrever as partes técnicas do projeto diagrama de blocos fluxograma cálculos equações esquemáticos desenhos e demais detalhes de implementação ou seja detalhando como foi feito o projeto Este capítulo normalmente é o mais extenso e onde deve ser concentrado o maior esforço 21 TAMANHO DO TRABALHO O texto deve ser separado em seções subtítulos à medida que for necessário O trabalho completo incluindo figuras e tabelas deve conter em torno de 30 trinta páginas em tamanho A4 21 cm x 297 cm Cada página tamanho A4 deve ser configurada de modo a apresentar as seguintes margens esquerda igual a 3 cm direita igual a 2 cm superior igual a 30 cm e inferior igual a 20 cm 22 ESPECIFICAÇÕES GERAIS PARA A FORMATAÇÃO DO TEXTO O trabalho deve ser totalmente digitado em fonte Times New Roman tamanho 12 pt Esta diretriz não inclui somente a capa do trabalho esta deverá apresentar tamanho 14 pt aonde o título não pode exceder 3 linhas O texto deve ser digitado em estilo normal e alinhamento justificado Comece cada parágrafo com um TAB da margem esquerda não deixando espaço entre dois parágrafos subsequentes 3 23 EQUAÇÕES Caso haja necessidade de utilização de equações as equações devem estar centralizadas Numere as equações em sequência com algarismos arábicos entre parênteses e alinhados à direita conforme modelo Deixe uma linha de espaço antes e depois de cada equação incluída Por exemplo qr4 π r2k d T d r 1 Sempre que for feita referência a uma equação no texto deve ser escrito Eq 1 exceto no início de uma sentença onde Equação 1 deve ser usado Símbolos devem estar em itálico Sua definição deverá ser feita quando mencionados pela primeira vez no texto Uma seção de definições de símbolos não se faz necessária Todos os dados do trabalho inclusive aqueles em tabelas e figuras devem estar em unidades do Sistema Internacional SI A vírgula deverá ser o separador entre a parte inteira e a parte decimal de números fracionários 4 3 RESULTADOS E DISCUSSÃO Aqui são apresentados interpretados e discutidos todos os resultados do trabalho de forma exata e lógica as suas análises incluindo fotos figuras e tabelas Tanto resultados positivos como negativos devem ser incluídos aqui desde que tenham alguma importância Este capítulo fornece a base para as conclusões que se encontram no capítulo seguinte Figuras e tabelas conforme a Tabela 1 devem ser posicionadas o mais próximo possível de sua citação no texto Textos e símbolos nelas incluídos devem ser de fácil leitura devendose evitar o uso de símbolos pequenos As legendas das tabelas são inseridas clicando com o botão direito na tabela e selecionando a opção Inserir legenda Tabela 1 Consumo médio de aparelhos domésticos Aparelho KWh Ar Condicionado 12 Chuveiro 40 Ferro de passar 08 Forno de microondas 12 Lavadora de roupas 08 TV 02 Figuras tabelas e suas legendas deverão estar centradas no texto Posicione o título de uma tabela acima da mesma também deixando uma linha de espaço entre elas Posicione a legenda abaixo da figura deixando uma linha de espaço entre elas Deixe uma linha de espaço entre a figura ou tabela e o texto subsequente Solicitase a inclusão de ilustrações e fotos de boa qualidade Numere figuras e tabelas em sequência usando algarismos arábicos ex Figura 1 Figura 2 Tabela 1 Tabela 2 Faça referência a elas no texto como Tabela 1 e Fig 1 exceto no início de uma sentença onde Figura 1 deve ser usado Para facilitar o posicionamento das figuras no texto elas podem ser inseridas dentro de tabelas sem bordas As legendas devem ser inseridas clicando com o botão direito na figura e selecionar a opção Inserir Legenda 5 Figura 1 Formas geométricas Denomine os eixos coordenados em gráficos incluindo as respectivas unidades sempre que aplicável Da mesma forma denomine colunaslinhas em tabelas com as respectivas unidades 6 4 CONCLUSÕES Aqui devem ser apresentados os comentários relacionando os resultados obtidos com os objetivos assim como as conclusões sobre o trabalho realizado Devem ser respondidas as questões levantadas na introdução do trabalho como motivação e problema Como conclusões devem ser apresentadas as consequências dos resultados e os impactos para a área de estudo em questão Apontar as descobertas do trabalho e reflexões contudo evitando afirmações que não condizem com a verdade Caso identifiquese uma possível continuidade da pesquisa ou projeto vale fazer sugestões de trabalhos futuros possivelmente algo que não houve tempo hábil para realizar ou que justificaria um novo trabalho em função da grande demanda que necessitaria 7 5 AGRADECIMENTOS Inclua este capítulo caso pertinente para agradecer a terceiros que contribuíram de alguma forma para a realização do trabalho incluindo possíveis recursos materiais e intelectuais utilizados da instituição profissionais colegas familiares etc 8 6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Deve ser registrado todo o material que possibilitou um conhecimento prévio sobre o tema e sua delimitação Relação de todas as obras consultadas em ordem alfabética conforme determina ABNT autor obra edição quando não for a primeira local editora ano de publicação Todas as referências apresentadas aqui devem ter sido citadas no texto do trabalho Alguns exemplos são apresentados abaixo Na versão final não classificar em tipos de referências como feito abaixo deixar apenas as referências em ordem alfabética Artigos em periódicos FERLIN Edson Pedro CARVALHO N F Os Cursos de Engenharia na Modalidade EaD e Presencial Proposta de Cursos na Área de Computação Produção e Elétrica In COBENGE 2015 XLIII Congresso Brasileiro de Educação em Engenharia São Bernardo do Campo SP 2015 Livros AZEVEDO Celicina Borges Metodologia científica ao alcance de todos 2ª Ed Barueri SP Manole 2009 p 1020 WAZLAWICK RS Metodologia da pesquisa para Ciência da computação Ed Elsevier Rio de Janeiro 2009 40 p Capítulos de livros MAGALHÃES L B N Antihipertensivos In SILVA P Farmacologia Rio de Janeiro Guanabara Koogan 1998 p 647657 TeseDissertaçãoMonografia SOUZA A C S Risco biológico e biossegurança no cotidiano de enfermeiros e auxiliares de enfermagem Tese Doutorado Escola de Enfermagem de Ribeirão Preto Universidade de São Paulo Ribeirão Preto 2001 183p Internet LEFFA V J Normas da ABNT Citações e Referências Bibliográficas Disponível em httpwwwleffaprobrtextosabnthtm Acesso em 05 fev 2016 Periódicos disponíveis por meio eletrônico SOUZA H RODRIGUES C A alma da fome é política Jornal do Brasil on line São Paulo 12 set 1993 Disponível httpwwwgeocitiescomathensthebes7046fomehtm Acesso em 11 jul 2001 9 ANEXO A Incluir como anexo páginas de manuais folhas de dados diagramas esquemáticos completos tabelas grandes listagem de código fonte diagramas ou fluxogramas complexos recortes de jornais revistas etc Todos os anexos devem constar no sumário e devem ser referenciados no texto Identificar os anexos com letras maiúsculas deixando o título do anexo em negrito e centralizado 10 CENTRO UNIVERSITÁRIO INTERNACIONAL UNINTER ESCOLA SUPERIOR POLITÉCNICA BACHARELADO EM ENGENHARIA DA PRODUÇÃO DISCIPLINA AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL O Arduino no Processo de Automação Industrial Professor Alunos Nomr matricula cidade MG 1 de julho de 2024 Sumário 1 Resumo 1 2 Introdução 1 21 Fundamentação teórica 1 211 Arduino 1 3 Desenvolvimento 3 31 Monitoramento e Controle de Processos com Arduino 3 32 Internet das Coisas IoT 5 4 Conslusão 7 5 Referências Bibliográficas 8 Lista de Figuras 1 Arduíno placa de prototipagem 1 2 Sensores de coleta de dados dos arduíno em nível de protótipo 3 2 1 Resumo Este trabalho explora o uso do Arduino uma plataforma de hardware de código aberto na automação industrial O Arduino é conhecido por sua versatilidade e facilidade de integração com uma variedade de sensores e atuadores sendo amplamente utilizado para monitoramento e controle de processos em ambientes industriais 2 Introdução A automação industrial é um campo em constante evolução que busca aumentar a eficiência a preci são e a segurança dos processos industriais por meio da utilização de sistemas de controle automáticos Tradicionalmente a automação industrial tem dependido fortemente de Controladores Lógicos Progra máveis CLPs e outros sistemas proprietários que embora poderosos podem ser caros e complexos de programar Nos últimos anos a plataforma Arduino tem ganhado destaque como uma alternativa viável para muitas aplicações de automação industrial O Arduino é uma plataforma de prototipagem eletrônica de código aberto que combina hardware e software de fácil uso e flexibilidade Foi inicialmente desenvolvido para ser uma ferramenta educacional para artistas designers e amadores mas suas capacidades e a vasta comunidade de desenvolvedores que cresceu em torno dele rapidamente o tornaram útil para aplicações mais complexas incluindo a automação industrial 21 Fundamentação teórica 211 Arduino O Arduino é composto por uma placa de circuito impresso PCB que inclui um microcontrolador programável e vários pinos de entradasaída que permitem a conexão de sensores atuadores e outros dispositivos eletrônicos O microcontrolador pode ser programado usando a linguagem de programação do Arduino baseada em Wiring que é similar ao CC A plataforma também inclui um Ambiente de Desenvolvimento Integrado IDE que facilita a escrita a compilação e o upload de código para a placa Figura 1 Arduíno placa de prototipagem 1 Características do Arduino 1 Código Aberto Tanto o hardware quanto o software do Arduino são de código aberto o que significa que qualquer pessoa pode estudar modificar e distribuir seus projetos Isso tem levado a uma vasta biblioteca de código e recursos disponíveis gratuitamente 2 Custo Acessível Em comparação com CLPs tradicionais e outros sistemas de automação o Arduino é extremamente acessível tornandoo uma opção atraente para pequenas empresas e projetos de baixo custo 3 Facilidade de Uso A simplicidade do design do Arduino e a linguagem de programação fácil de aprender o tornam acessível mesmo para aqueles com pouca experiência em eletrônica ou progra mação A ampla documentação e a comunidade ativa também contribuem para uma curva de aprendizado suave 4 Flexibilidade O Arduino pode ser usado em uma vasta gama de aplicações devido à sua capacidade de interagir com uma variedade de sensores atuadores e módulos de comunicação Isso permite que ele seja adaptado a muitas tarefas específicas de automação 2 3 Desenvolvimento A flexibilidade do Arduino o torna ideal para diversas aplicações industriais desde o monitoramento e controle de processos até a integração com sistemas mais complexos Ele pode ser utilizado para tarefas simples como controlar a iluminação de uma planta industrial até tarefas mais complexas como monitoramento de condições ambientais ou controle de linhas de produção automatizadas 31 Monitoramento e Controle de Processos com Arduino O monitoramento e controle de processos são essenciais na automação industrial para garantir que os sistemas operem de forma eficiente segura e dentro dos parâmetros desejados O Arduino pode desempenhar um papel crucial nessa área fornecendo uma solução flexível e de baixo custo para monitorar variáveis de processo e controlar atuadores em resposta a essas variáveis Monitoramento de Processos 1 Coleta de Dados O Arduino pode ser equipado com uma variedade de sensores para medir diferentes parâmetros de processo como Figura 2 Sensores de coleta de dados dos arduíno em nível de protótipo Temperatura Sensores como o DS18B20 ou termistores Pressão Sensores de pressão como o MPX5700AP Nível de Líquidos Sensores de nível ultrassônicos ou capacitivos Vibração Sensores piezoelétricos Fluxo Sensores de fluxo como o YFS201 Esses sensores convertem as medições físicas em sinais elétricos que o Arduino pode ler e processar 3 2 Processamento de Dados O Arduino coleta os sinais dos sensores através de seus pinos de entrada analógicos e digitais O microcontrolador no Arduino processa esses sinais convertendoos em valores que podem ser usados para monitoramento e controle A programação pode incluir Filtragem de Sinal Para remover ruídos e obter leituras mais precisas Calibração Ajustando os valores dos sensores para garantir medições precisas Armazenamento de Dados O Arduino pode armazenar dados localmente ou enviálos para um servidor ou banco de dados para análise posterior 3 Exibição de Dados Os dados monitorados podem ser exibidos de várias maneiras Displays LCDOLED Pequenas telas conectadas ao Arduino para exibir dados em tempo real Computadores e Aplicativos Móveis Usando comunicação serial ou sem fio WiFiBluetooth os dados podem ser enviados para um computador ou dispositivo móvel para exibição e análise em tempo real Painéis de Controle Integração com sistemas SCADA Supervisory Control and Data Acqui sition para monitoramento centralizado Controle de Processos 1 Tomada de Decisões Com base nos dados coletados o Arduino pode tomar decisões em tempo real para ajustar o processo Isso é feito através de algoritmos de controle programados no microcon trolador Alguns exemplos incluem Controle ONOFF Ativação ou desativação de atuadores com base em limites predefinidos ex ligar um aquecedor quando a temperatura estiver abaixo de um certo ponto Controle PID ProporcionalIntegralDerivativo Um algoritmo mais sofisticado que ajusta continuamente a saída de um atuador para manter uma variável de processo em um valor desejado setpoint 2 Acionamento de Atuadores O Arduino pode controlar uma variedade de atuadores para ajustar o processo Motores Usando drivers de motor para controlar motores DC motores de passo ou servomo tores Válvulas Ativação de válvulas solenoides para controlar o fluxo de líquidos ou gases Relés Para controlar dispositivos elétricos de maior potência como aquecedores ou bombas LEDsAlarmes Para sinalizar condições específicas ou alertar operadores sobre problemas 3 Feedback e Ajustes Contínuos O controle de processos geralmente envolve um loop de feedback onde o Arduino continuamente monitora as condições e ajusta os atuadores conforme necessário para manter o processo dentro dos parâmetros desejados 4 Exemplo prático Sistema de controle de temperatura 1 Sensores Um sensor de temperatura DS18B20 é conectado ao Arduino para medir a temperatura de um forno industrial 2 Processamento O Arduino lê a temperatura e compara com o setpoint desejado 3 Controle Se a temperatura estiver abaixo do setpoint o Arduino ativa um relé que liga um aque cedor Se estiver acima desliga o aquecedor 4 Feedback O sensor de temperatura continua monitorando e fornecendo feedback ao Arduino para ajustes contínuos Sistema de Monitoramento de Nível de Líquido 1 Sensores Um sensor ultrassônico mede o nível de um tanque de água 2 Processamento O Arduino calcula a altura do líquido com base nos dados do sensor 3 Controle Se o nível estiver abaixo de um certo ponto o Arduino ativa uma bomba para encher o tanque Se estiver acima desliga a bomba 4 Exibição Um display LCD mostra o nível atual do líquido e um alarme soa se o nível estiver fora dos limites seguros 32 Internet das Coisas IoT A Internet das Coisas IoT referese à interconexão de dispositivos físicos através da internet permi tindo que eles coletem troquem e analisem dados Na automação industrial a IoT permite a criação de sistemas inteligentes que melhoram a eficiência reduzem custos e aumentam a produtividade ao fornecer monitoramento e controle remotos em tempo real O Arduino com sua flexibilidade e capacidade de integração desempenha um papel fundamental na implementação de soluções IoT na indústria Conceitos Básicos da IoT na Automação Industrial A IoT na automação industrial envolve sensores e atuadores conectividade processamento de dados armazenamento e análise de dados e interfaces de usuário Sensores coletam dados que são processados por microcontroladores como o Arduino Esses dados podem ser armazenados na nuvem para análise e visualização em dashboards online permitindo o controle remoto de dispositivos Papel do Arduino na IoT Industrial O Arduino é ideal para desenvolvimento de dispositivos IoT devido à sua flexibilidade modularidade e compatibilidade com módulos de conectividade WiFi Ethernet Bluetooth LoRa A facilidade de programação e a grande comunidade de desenvolvedores fornecem suporte e bibliotecas prontas para diversas aplicações Implementação da IoT com Arduino na Automação Industrial Monitoramento Remoto O Arduino equipado com sensores de temperatura vibração e contadores de peças envia dados em tempo real para a nuvem usando um módulo WiFi Os dados são visualizados em um dashboard online permitindo o monitoramento da linha de produção de qualquer lugar 5 Manutenção Preditiva Sensores de vibração e temperatura conectados ao Arduino monitoram condições operacionais das máquinas Dados são enviados para a nuvem onde algoritmos de machine learning analisam tendências e prevêem falhas enviando alertas para técnicos via SMS ou email Controle Remoto O Arduino controla a iluminação industrial por meio de relés Usando um módulo WiFi permite o controle remoto das luzes via aplicativo móvel ou interface web ajustando a intensidade ou desligando luzes conforme necessário Gestão de Energia Medidores de energia monitoram o consumo em diferentes partes da planta Dados são enviados para a nuvem onde são analisados para identificar padrões de consumo e áreas para otimização O Arduino pode controlar equipamentos para reduzir o consumo durante picos de demanda Vantagens da IoT com Arduino na Automação Industrial Implementações de IoT com Arduino são mais baratas e escaláveis permitindo a adição de mais sensores e atuadores conforme necessário A vasta comunidade de desenvolvedores oferece suporte e recursos facilitando a implementação e a adaptação para diversas aplicações industriais Desafios e Considerações A conectividade de dispositivos IoT aumenta a superfície de ataque exigindo medidas de segurança robustas para proteger dados e sistemas O Arduino pode não ser adequado para todas as aplicações industriais devido a limitações em processamento e memória Para tarefas críticas pode ser necessário usar microcontroladores mais robustos ou sistemas de controle industriais especializados A integração com sistemas existentes também pode ser complexa e exigir conhecimento especializado 6 4 Conslusão O Arduino tem se destacado como uma ferramenta essencial na implementação de sistemas de Internet das Coisas IoT e no monitoramento e controle de processos na automação industrial Sua flexibilidade custoefetividade e facilidade de uso tornamno uma escolha ideal para pequenas e médias empresas que buscam modernizar seus processos sem a necessidade de grandes investimentos em hardware proprietário A capacidade do Arduino de se integrar com uma vasta gama de sensores e atuadores permite a coleta de dados em tempo real fundamental para o monitoramento de processos Esses dados podem ser processados localmente ou enviados para a nuvem onde são analisados para proporcionar insights valiosos Isso permite a criação de sistemas de controle automatizados que ajustam os parâmetros operacionais em resposta às condições monitoradas melhorando a precisão a eficiência e a qualidade da produção Além disso a IoT habilitada pelo Arduino facilita o monitoramento remoto a manutenção preditiva e a gestão de energia Sensores conectados ao Arduino podem detectar anomalias e padrões indicativos de falhas iminentes permitindo intervenções preventivas e minimizando o tempo de inatividade A gestão eficiente de energia também é possível com o controle automático de equipamentos para otimizar o consumo energético Apesar dos desafios como a necessidade de garantir a segurança dos dados e a complexidade da integração com sistemas existentes as vantagens proporcionadas pelo uso do Arduino superam signifi cativamente esses obstáculos Com o suporte contínuo da comunidade de desenvolvedores e a evolução constante da tecnologia o Arduino continuará a ser uma ferramenta valiosa para a transformação digital na automação industrial impulsionando a eficiência operacional e a inovação 7 5 Referências Bibliográficas 1 Banzi M Shiloh M 2015 Começando com Arduino Novatec Editora 2 Monk S 2016 Programando com Arduino ferramentas e técnicas essenciais para engenharia e design Alta Books 3 Ferrari J 2013 Arduino Guia Prático Novatec Editora 4 Souza D G de 2017 Automação Residencial com Arduino Guia Completo Casa do Código 5 Franchini A E 2019 Arduino Soluções Para Programação e Eletrônica Érica 6 Teixeira D G 2017 Internet das Coisas com ESP8266 Arduino e Raspberry Pi Automação e Domótica na Prática Novatec Editora 8
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CENTRO UNIVERSITÁRIO INTERNACIONAL UNINTER ESCOLA SUPERIOR POLITÉCNICA BACHARELADO EM ENGENHARIA DA PRODUÇÃO DISCIPLINA AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL letra 14 times new roman centralizado maiúscula TÍTULO DO PROJETO letra 14 times new roman centralizado maiúscula negrito ALUNOS PROFESSOR letra 12 times new roman direita maiúscula CURITIBA PR ANO DO PROJETO letra 12 times new roman centralizado maiúscula SUMÁRIO RESUMOI 1 INTRODUCAO1 11 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA1 12 OBJETIVOS2 121 Objetivo geral2 122 Objetivos específicos2 2 METODOLOGIA3 21 TAMANHO DO TRABALHO3 22 ESPECIFICAÇÕES GERAIS PARA A FORMATAÇÃO DO TEXTO3 23 EQUAÇÕES4 3 RESULTADOS E DISCUSSÃO5 4 CONCLUSÕES7 5 AGRADECIMENTOS8 6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS9 ANEXO A10 RESUMO Este documento apresenta instruções detalhadas e serve como modelo para a preparação de relatório para a disciplina da ESPU Escola Superior Politécnica UNINTER Por favor lembrese das seguintes diretrizes a digite o corpo do texto em coluna simples b utilize em torno de 30 páginas tamanho A4 21 x 297 cm cada qual com margens esquerda igual a 3 cm direita igual a 2 cm superior igual a 30 cm e inferior igual a 20 cm não inclua molduras c use a fonte Times New Roman tamanho 12 pt em todo o documento d prepare um resumo de no máximo 10 linhas apresentando as palavras chave em itálico e sempre use espaçamento 15 e alinhamento justificado f referências devem ser listadas em ordem alfabética no final do trabalho Palavraschave Primeira palavra Segunda palavra Terceira palavra máximo de 5 Abstract Here comes the abstract of the document in English Keywords First word second word third word maximum five i 1 INTRODUCAO Neste capítulo devem constar informações para situar o trabalho incluindo a delimitação do tema área de da abrangência do estudo a motivação ou justificativa e o problema que inspirou o trabalho Toda investigação se inicia por um problema uma questão ou uma dúvida uma pergunta articulada a conhecimentos anteriores ou seja identificar a dificuldade com a qual nos defrontamos Destacar a importância assim como a relevância social e científica da pesquisa relevância para a área 11 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA Aqui devese apresentar as teorias e o embasamento teórico dos conceitos utilizados ao longo do trabalho incluindo as referências às suas fontes de pesquisa AZEVEDO 2009 Também trabalhos de outros autores correlatos A revisão da literatura deve ser atual Todas as referências listadas nas Referências Bibliográficas devem ter sido citadas pelo menos uma vez em algum ponto do texto Observar a maneira correta de fazer citações bibliográficas A citação deve vir entre parênteses utilizandose maiúsculas para o sobrenome dos autores seguido do ano da publicação Para citações com um dois ou três autores citamse todos por exemplo FERLIN CARVALHO e GONZAGA 2015 Para citações com mais do que três autores os três primeiros são citados seguidos da expressão latina et al ou et alli significa e os demais por exemplo FERLIN CARVALHO GONZAGA et al 2015 Entretanto nas Referências Bibliográficas todos os autores devem estar listados Uma pesquisa pode ser feita a partir de a documentação indireta i pesquisa documental feita em fontes primárias em arquivos públicos ou particulares fontes estatísticas ii pesquisa bibliográfica feita em fontes secundárias tais como artigos livros revistas publicações diversas sites de internet etc b documentação direta i pesquisa de campo ii observação direta entrevistas questionários formulários 1 12 OBJETIVOS Os objetivos são as metas que se pretende constatar verificar analisar Os objetivos pretendem sempre examinar o objeto dentro de determinados parâmetros É algo que deve ser verificável no final do trabalho 121 Objetivo geral Busca definir uma meta para todo o trabalho Está ligado à formulação do problema eou proposição das hipóteses 122 Objetivos específicos Estão ligados diretamente ao conteúdo à estrutura ao atendimento de questões mais particulares do trabalho uma vez alcançados ajudam a chegar ao objetivo principal Desenvolver verificar analisar investigar descrever comparar identificar são alguns verbos utilizados na elaboração dos objetivos 2 2 METODOLOGIA Aqui deve ser descrito o trabalho em si ou seja os métodos usados para a solução objeto de estudo A metodologia deve demonstrar a sequência de passos para que os objetivos sejam atingidos para realização de tal trabalho Quando aplicável devem ser apresentadas as características de hardware e de software Descrever as partes técnicas do projeto diagrama de blocos fluxograma cálculos equações esquemáticos desenhos e demais detalhes de implementação ou seja detalhando como foi feito o projeto Este capítulo normalmente é o mais extenso e onde deve ser concentrado o maior esforço 21 TAMANHO DO TRABALHO O texto deve ser separado em seções subtítulos à medida que for necessário O trabalho completo incluindo figuras e tabelas deve conter em torno de 30 trinta páginas em tamanho A4 21 cm x 297 cm Cada página tamanho A4 deve ser configurada de modo a apresentar as seguintes margens esquerda igual a 3 cm direita igual a 2 cm superior igual a 30 cm e inferior igual a 20 cm 22 ESPECIFICAÇÕES GERAIS PARA A FORMATAÇÃO DO TEXTO O trabalho deve ser totalmente digitado em fonte Times New Roman tamanho 12 pt Esta diretriz não inclui somente a capa do trabalho esta deverá apresentar tamanho 14 pt aonde o título não pode exceder 3 linhas O texto deve ser digitado em estilo normal e alinhamento justificado Comece cada parágrafo com um TAB da margem esquerda não deixando espaço entre dois parágrafos subsequentes 3 23 EQUAÇÕES Caso haja necessidade de utilização de equações as equações devem estar centralizadas Numere as equações em sequência com algarismos arábicos entre parênteses e alinhados à direita conforme modelo Deixe uma linha de espaço antes e depois de cada equação incluída Por exemplo qr4 π r2k d T d r 1 Sempre que for feita referência a uma equação no texto deve ser escrito Eq 1 exceto no início de uma sentença onde Equação 1 deve ser usado Símbolos devem estar em itálico Sua definição deverá ser feita quando mencionados pela primeira vez no texto Uma seção de definições de símbolos não se faz necessária Todos os dados do trabalho inclusive aqueles em tabelas e figuras devem estar em unidades do Sistema Internacional SI A vírgula deverá ser o separador entre a parte inteira e a parte decimal de números fracionários 4 3 RESULTADOS E DISCUSSÃO Aqui são apresentados interpretados e discutidos todos os resultados do trabalho de forma exata e lógica as suas análises incluindo fotos figuras e tabelas Tanto resultados positivos como negativos devem ser incluídos aqui desde que tenham alguma importância Este capítulo fornece a base para as conclusões que se encontram no capítulo seguinte Figuras e tabelas conforme a Tabela 1 devem ser posicionadas o mais próximo possível de sua citação no texto Textos e símbolos nelas incluídos devem ser de fácil leitura devendose evitar o uso de símbolos pequenos As legendas das tabelas são inseridas clicando com o botão direito na tabela e selecionando a opção Inserir legenda Tabela 1 Consumo médio de aparelhos domésticos Aparelho KWh Ar Condicionado 12 Chuveiro 40 Ferro de passar 08 Forno de microondas 12 Lavadora de roupas 08 TV 02 Figuras tabelas e suas legendas deverão estar centradas no texto Posicione o título de uma tabela acima da mesma também deixando uma linha de espaço entre elas Posicione a legenda abaixo da figura deixando uma linha de espaço entre elas Deixe uma linha de espaço entre a figura ou tabela e o texto subsequente Solicitase a inclusão de ilustrações e fotos de boa qualidade Numere figuras e tabelas em sequência usando algarismos arábicos ex Figura 1 Figura 2 Tabela 1 Tabela 2 Faça referência a elas no texto como Tabela 1 e Fig 1 exceto no início de uma sentença onde Figura 1 deve ser usado Para facilitar o posicionamento das figuras no texto elas podem ser inseridas dentro de tabelas sem bordas As legendas devem ser inseridas clicando com o botão direito na figura e selecionar a opção Inserir Legenda 5 Figura 1 Formas geométricas Denomine os eixos coordenados em gráficos incluindo as respectivas unidades sempre que aplicável Da mesma forma denomine colunaslinhas em tabelas com as respectivas unidades 6 4 CONCLUSÕES Aqui devem ser apresentados os comentários relacionando os resultados obtidos com os objetivos assim como as conclusões sobre o trabalho realizado Devem ser respondidas as questões levantadas na introdução do trabalho como motivação e problema Como conclusões devem ser apresentadas as consequências dos resultados e os impactos para a área de estudo em questão Apontar as descobertas do trabalho e reflexões contudo evitando afirmações que não condizem com a verdade Caso identifiquese uma possível continuidade da pesquisa ou projeto vale fazer sugestões de trabalhos futuros possivelmente algo que não houve tempo hábil para realizar ou que justificaria um novo trabalho em função da grande demanda que necessitaria 7 5 AGRADECIMENTOS Inclua este capítulo caso pertinente para agradecer a terceiros que contribuíram de alguma forma para a realização do trabalho incluindo possíveis recursos materiais e intelectuais utilizados da instituição profissionais colegas familiares etc 8 6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Deve ser registrado todo o material que possibilitou um conhecimento prévio sobre o tema e sua delimitação Relação de todas as obras consultadas em ordem alfabética conforme determina ABNT autor obra edição quando não for a primeira local editora ano de publicação Todas as referências apresentadas aqui devem ter sido citadas no texto do trabalho Alguns exemplos são apresentados abaixo Na versão final não classificar em tipos de referências como feito abaixo deixar apenas as referências em ordem alfabética Artigos em periódicos FERLIN Edson Pedro CARVALHO N F Os Cursos de Engenharia na Modalidade EaD e Presencial Proposta de Cursos na Área de Computação Produção e Elétrica In COBENGE 2015 XLIII Congresso Brasileiro de Educação em Engenharia São Bernardo do Campo SP 2015 Livros AZEVEDO Celicina Borges Metodologia científica ao alcance de todos 2ª Ed Barueri SP Manole 2009 p 1020 WAZLAWICK RS Metodologia da pesquisa para Ciência da computação Ed Elsevier Rio de Janeiro 2009 40 p Capítulos de livros MAGALHÃES L B N Antihipertensivos In SILVA P Farmacologia Rio de Janeiro Guanabara Koogan 1998 p 647657 TeseDissertaçãoMonografia SOUZA A C S Risco biológico e biossegurança no cotidiano de enfermeiros e auxiliares de enfermagem Tese Doutorado Escola de Enfermagem de Ribeirão Preto Universidade de São Paulo Ribeirão Preto 2001 183p Internet LEFFA V J Normas da ABNT Citações e Referências Bibliográficas Disponível em httpwwwleffaprobrtextosabnthtm Acesso em 05 fev 2016 Periódicos disponíveis por meio eletrônico SOUZA H RODRIGUES C A alma da fome é política Jornal do Brasil on line São Paulo 12 set 1993 Disponível httpwwwgeocitiescomathensthebes7046fomehtm Acesso em 11 jul 2001 9 ANEXO A Incluir como anexo páginas de manuais folhas de dados diagramas esquemáticos completos tabelas grandes listagem de código fonte diagramas ou fluxogramas complexos recortes de jornais revistas etc Todos os anexos devem constar no sumário e devem ser referenciados no texto Identificar os anexos com letras maiúsculas deixando o título do anexo em negrito e centralizado 10 CENTRO UNIVERSITÁRIO INTERNACIONAL UNINTER ESCOLA SUPERIOR POLITÉCNICA BACHARELADO EM ENGENHARIA DA PRODUÇÃO DISCIPLINA AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL O Arduino no Processo de Automação Industrial Professor Alunos Nomr matricula cidade MG 1 de julho de 2024 Sumário 1 Resumo 1 2 Introdução 1 21 Fundamentação teórica 1 211 Arduino 1 3 Desenvolvimento 3 31 Monitoramento e Controle de Processos com Arduino 3 32 Internet das Coisas IoT 5 4 Conslusão 7 5 Referências Bibliográficas 8 Lista de Figuras 1 Arduíno placa de prototipagem 1 2 Sensores de coleta de dados dos arduíno em nível de protótipo 3 2 1 Resumo Este trabalho explora o uso do Arduino uma plataforma de hardware de código aberto na automação industrial O Arduino é conhecido por sua versatilidade e facilidade de integração com uma variedade de sensores e atuadores sendo amplamente utilizado para monitoramento e controle de processos em ambientes industriais 2 Introdução A automação industrial é um campo em constante evolução que busca aumentar a eficiência a preci são e a segurança dos processos industriais por meio da utilização de sistemas de controle automáticos Tradicionalmente a automação industrial tem dependido fortemente de Controladores Lógicos Progra máveis CLPs e outros sistemas proprietários que embora poderosos podem ser caros e complexos de programar Nos últimos anos a plataforma Arduino tem ganhado destaque como uma alternativa viável para muitas aplicações de automação industrial O Arduino é uma plataforma de prototipagem eletrônica de código aberto que combina hardware e software de fácil uso e flexibilidade Foi inicialmente desenvolvido para ser uma ferramenta educacional para artistas designers e amadores mas suas capacidades e a vasta comunidade de desenvolvedores que cresceu em torno dele rapidamente o tornaram útil para aplicações mais complexas incluindo a automação industrial 21 Fundamentação teórica 211 Arduino O Arduino é composto por uma placa de circuito impresso PCB que inclui um microcontrolador programável e vários pinos de entradasaída que permitem a conexão de sensores atuadores e outros dispositivos eletrônicos O microcontrolador pode ser programado usando a linguagem de programação do Arduino baseada em Wiring que é similar ao CC A plataforma também inclui um Ambiente de Desenvolvimento Integrado IDE que facilita a escrita a compilação e o upload de código para a placa Figura 1 Arduíno placa de prototipagem 1 Características do Arduino 1 Código Aberto Tanto o hardware quanto o software do Arduino são de código aberto o que significa que qualquer pessoa pode estudar modificar e distribuir seus projetos Isso tem levado a uma vasta biblioteca de código e recursos disponíveis gratuitamente 2 Custo Acessível Em comparação com CLPs tradicionais e outros sistemas de automação o Arduino é extremamente acessível tornandoo uma opção atraente para pequenas empresas e projetos de baixo custo 3 Facilidade de Uso A simplicidade do design do Arduino e a linguagem de programação fácil de aprender o tornam acessível mesmo para aqueles com pouca experiência em eletrônica ou progra mação A ampla documentação e a comunidade ativa também contribuem para uma curva de aprendizado suave 4 Flexibilidade O Arduino pode ser usado em uma vasta gama de aplicações devido à sua capacidade de interagir com uma variedade de sensores atuadores e módulos de comunicação Isso permite que ele seja adaptado a muitas tarefas específicas de automação 2 3 Desenvolvimento A flexibilidade do Arduino o torna ideal para diversas aplicações industriais desde o monitoramento e controle de processos até a integração com sistemas mais complexos Ele pode ser utilizado para tarefas simples como controlar a iluminação de uma planta industrial até tarefas mais complexas como monitoramento de condições ambientais ou controle de linhas de produção automatizadas 31 Monitoramento e Controle de Processos com Arduino O monitoramento e controle de processos são essenciais na automação industrial para garantir que os sistemas operem de forma eficiente segura e dentro dos parâmetros desejados O Arduino pode desempenhar um papel crucial nessa área fornecendo uma solução flexível e de baixo custo para monitorar variáveis de processo e controlar atuadores em resposta a essas variáveis Monitoramento de Processos 1 Coleta de Dados O Arduino pode ser equipado com uma variedade de sensores para medir diferentes parâmetros de processo como Figura 2 Sensores de coleta de dados dos arduíno em nível de protótipo Temperatura Sensores como o DS18B20 ou termistores Pressão Sensores de pressão como o MPX5700AP Nível de Líquidos Sensores de nível ultrassônicos ou capacitivos Vibração Sensores piezoelétricos Fluxo Sensores de fluxo como o YFS201 Esses sensores convertem as medições físicas em sinais elétricos que o Arduino pode ler e processar 3 2 Processamento de Dados O Arduino coleta os sinais dos sensores através de seus pinos de entrada analógicos e digitais O microcontrolador no Arduino processa esses sinais convertendoos em valores que podem ser usados para monitoramento e controle A programação pode incluir Filtragem de Sinal Para remover ruídos e obter leituras mais precisas Calibração Ajustando os valores dos sensores para garantir medições precisas Armazenamento de Dados O Arduino pode armazenar dados localmente ou enviálos para um servidor ou banco de dados para análise posterior 3 Exibição de Dados Os dados monitorados podem ser exibidos de várias maneiras Displays LCDOLED Pequenas telas conectadas ao Arduino para exibir dados em tempo real Computadores e Aplicativos Móveis Usando comunicação serial ou sem fio WiFiBluetooth os dados podem ser enviados para um computador ou dispositivo móvel para exibição e análise em tempo real Painéis de Controle Integração com sistemas SCADA Supervisory Control and Data Acqui sition para monitoramento centralizado Controle de Processos 1 Tomada de Decisões Com base nos dados coletados o Arduino pode tomar decisões em tempo real para ajustar o processo Isso é feito através de algoritmos de controle programados no microcon trolador Alguns exemplos incluem Controle ONOFF Ativação ou desativação de atuadores com base em limites predefinidos ex ligar um aquecedor quando a temperatura estiver abaixo de um certo ponto Controle PID ProporcionalIntegralDerivativo Um algoritmo mais sofisticado que ajusta continuamente a saída de um atuador para manter uma variável de processo em um valor desejado setpoint 2 Acionamento de Atuadores O Arduino pode controlar uma variedade de atuadores para ajustar o processo Motores Usando drivers de motor para controlar motores DC motores de passo ou servomo tores Válvulas Ativação de válvulas solenoides para controlar o fluxo de líquidos ou gases Relés Para controlar dispositivos elétricos de maior potência como aquecedores ou bombas LEDsAlarmes Para sinalizar condições específicas ou alertar operadores sobre problemas 3 Feedback e Ajustes Contínuos O controle de processos geralmente envolve um loop de feedback onde o Arduino continuamente monitora as condições e ajusta os atuadores conforme necessário para manter o processo dentro dos parâmetros desejados 4 Exemplo prático Sistema de controle de temperatura 1 Sensores Um sensor de temperatura DS18B20 é conectado ao Arduino para medir a temperatura de um forno industrial 2 Processamento O Arduino lê a temperatura e compara com o setpoint desejado 3 Controle Se a temperatura estiver abaixo do setpoint o Arduino ativa um relé que liga um aque cedor Se estiver acima desliga o aquecedor 4 Feedback O sensor de temperatura continua monitorando e fornecendo feedback ao Arduino para ajustes contínuos Sistema de Monitoramento de Nível de Líquido 1 Sensores Um sensor ultrassônico mede o nível de um tanque de água 2 Processamento O Arduino calcula a altura do líquido com base nos dados do sensor 3 Controle Se o nível estiver abaixo de um certo ponto o Arduino ativa uma bomba para encher o tanque Se estiver acima desliga a bomba 4 Exibição Um display LCD mostra o nível atual do líquido e um alarme soa se o nível estiver fora dos limites seguros 32 Internet das Coisas IoT A Internet das Coisas IoT referese à interconexão de dispositivos físicos através da internet permi tindo que eles coletem troquem e analisem dados Na automação industrial a IoT permite a criação de sistemas inteligentes que melhoram a eficiência reduzem custos e aumentam a produtividade ao fornecer monitoramento e controle remotos em tempo real O Arduino com sua flexibilidade e capacidade de integração desempenha um papel fundamental na implementação de soluções IoT na indústria Conceitos Básicos da IoT na Automação Industrial A IoT na automação industrial envolve sensores e atuadores conectividade processamento de dados armazenamento e análise de dados e interfaces de usuário Sensores coletam dados que são processados por microcontroladores como o Arduino Esses dados podem ser armazenados na nuvem para análise e visualização em dashboards online permitindo o controle remoto de dispositivos Papel do Arduino na IoT Industrial O Arduino é ideal para desenvolvimento de dispositivos IoT devido à sua flexibilidade modularidade e compatibilidade com módulos de conectividade WiFi Ethernet Bluetooth LoRa A facilidade de programação e a grande comunidade de desenvolvedores fornecem suporte e bibliotecas prontas para diversas aplicações Implementação da IoT com Arduino na Automação Industrial Monitoramento Remoto O Arduino equipado com sensores de temperatura vibração e contadores de peças envia dados em tempo real para a nuvem usando um módulo WiFi Os dados são visualizados em um dashboard online permitindo o monitoramento da linha de produção de qualquer lugar 5 Manutenção Preditiva Sensores de vibração e temperatura conectados ao Arduino monitoram condições operacionais das máquinas Dados são enviados para a nuvem onde algoritmos de machine learning analisam tendências e prevêem falhas enviando alertas para técnicos via SMS ou email Controle Remoto O Arduino controla a iluminação industrial por meio de relés Usando um módulo WiFi permite o controle remoto das luzes via aplicativo móvel ou interface web ajustando a intensidade ou desligando luzes conforme necessário Gestão de Energia Medidores de energia monitoram o consumo em diferentes partes da planta Dados são enviados para a nuvem onde são analisados para identificar padrões de consumo e áreas para otimização O Arduino pode controlar equipamentos para reduzir o consumo durante picos de demanda Vantagens da IoT com Arduino na Automação Industrial Implementações de IoT com Arduino são mais baratas e escaláveis permitindo a adição de mais sensores e atuadores conforme necessário A vasta comunidade de desenvolvedores oferece suporte e recursos facilitando a implementação e a adaptação para diversas aplicações industriais Desafios e Considerações A conectividade de dispositivos IoT aumenta a superfície de ataque exigindo medidas de segurança robustas para proteger dados e sistemas O Arduino pode não ser adequado para todas as aplicações industriais devido a limitações em processamento e memória Para tarefas críticas pode ser necessário usar microcontroladores mais robustos ou sistemas de controle industriais especializados A integração com sistemas existentes também pode ser complexa e exigir conhecimento especializado 6 4 Conslusão O Arduino tem se destacado como uma ferramenta essencial na implementação de sistemas de Internet das Coisas IoT e no monitoramento e controle de processos na automação industrial Sua flexibilidade custoefetividade e facilidade de uso tornamno uma escolha ideal para pequenas e médias empresas que buscam modernizar seus processos sem a necessidade de grandes investimentos em hardware proprietário A capacidade do Arduino de se integrar com uma vasta gama de sensores e atuadores permite a coleta de dados em tempo real fundamental para o monitoramento de processos Esses dados podem ser processados localmente ou enviados para a nuvem onde são analisados para proporcionar insights valiosos Isso permite a criação de sistemas de controle automatizados que ajustam os parâmetros operacionais em resposta às condições monitoradas melhorando a precisão a eficiência e a qualidade da produção Além disso a IoT habilitada pelo Arduino facilita o monitoramento remoto a manutenção preditiva e a gestão de energia Sensores conectados ao Arduino podem detectar anomalias e padrões indicativos de falhas iminentes permitindo intervenções preventivas e minimizando o tempo de inatividade A gestão eficiente de energia também é possível com o controle automático de equipamentos para otimizar o consumo energético Apesar dos desafios como a necessidade de garantir a segurança dos dados e a complexidade da integração com sistemas existentes as vantagens proporcionadas pelo uso do Arduino superam signifi cativamente esses obstáculos Com o suporte contínuo da comunidade de desenvolvedores e a evolução constante da tecnologia o Arduino continuará a ser uma ferramenta valiosa para a transformação digital na automação industrial impulsionando a eficiência operacional e a inovação 7 5 Referências Bibliográficas 1 Banzi M Shiloh M 2015 Começando com Arduino Novatec Editora 2 Monk S 2016 Programando com Arduino ferramentas e técnicas essenciais para engenharia e design Alta Books 3 Ferrari J 2013 Arduino Guia Prático Novatec Editora 4 Souza D G de 2017 Automação Residencial com Arduino Guia Completo Casa do Código 5 Franchini A E 2019 Arduino Soluções Para Programação e Eletrônica Érica 6 Teixeira D G 2017 Internet das Coisas com ESP8266 Arduino e Raspberry Pi Automação e Domótica na Prática Novatec Editora 8