Projeto de automação industrial - Parte 1: Como funciona

Este artigo em duas partes irá apresentar os conhecimentos básicos necessários para que você desenvolva seu projeto de automação industrial e colha os benefícios dos trabalhos com cobots. Confira agora a parte 1 que aborda os elementos introdutórios sobre o tema.

Para a parte 2, sobre métodos de implementação, clique aqui.

A automação industrial é um processo que visa aumentar a eficiência, produtividade e segurança nas operações industriais, por meio da aplicação de tecnologias e sistemas automatizados.

Seu objetivo principal é substituir tarefas manuais repetitivas por processos automáticos, reduzindo o envolvimento humano em atividades de rotina.

Os elementos que compõem a automação industrial incluem sensores e atuadores, que capturam e transformam dados do ambiente em sinais elétricos para o controle de máquinas e processos.

Além disso, os controladores lógicos programáveis (CLPs) ou sistemas de controle computadorizados são usados para tomar decisões e coordenar as operações de forma inteligente.

A integração de redes de comunicação e interfaces homem-máquina (IHM) também desempenha um papel fundamental para permitir a supervisão e o gerenciamento eficiente das linhas de produção.

Com esses componentes em conjunto, a automação industrial impulsiona a eficácia, a qualidade e a competitividade da indústria moderna.

Como funciona a automação industrial?

Os elementos da automação industrial no século 21 interagem de forma coordenada para assegurar uma automação de qualidade.

Os sensores capturam dados do ambiente e os enviam aos controladores lógicos programáveis (CLPs) e sistemas de controle computadorizados, que processam as informações e tomam decisões inteligentes.

Os CLPs enviam sinais aos atuadores, que realizam ações físicas nos processos industriais.

Através de redes de comunicação, todos os dispositivos se conectam, permitindo a troca rápida de informações e o controle centralizado por meio de sistemas de supervisão e controle.

A interface homem-máquina (IHM) possibilita a interação direta dos operadores com o sistema. A robótica industrial executa tarefas complexas e repetitivas, otimizando a produção.

A integração da Internet das Coisas (IoT) e Big Data oferece análise preditiva e monitoramento em tempo real para otimizar ainda mais os processos industriais.

Essa sinergia entre os componentes assegura maior eficiência, produtividade e competitividade à indústria moderna, ao mesmo tempo em que reduz erros e riscos operacionais.

Assim, os principais componentes do processo de automação industrial são:

• Sensores: Dispositivos que capturam dados do ambiente, como temperatura, pressão, umidade e movimento.
• Atuadores: Componentes que recebem sinais dos controladores e realizam ações físicas, como movimentar máquinas ou válvulas.
• Controladores lógicos programáveis (CLPs): Unidades de processamento que recebem informações dos sensores, processam esses dados e tomam decisões com base em um programa de controle pré-programado.
• Sistemas de controle computadorizados: Utilizando software avançado, esses sistemas permitem o controle e monitoramento remoto das operações industriais, possibilitando a otimização em tempo real.
• Redes de comunicação: Essenciais para conectar todos os dispositivos e permitir a troca rápida de informações entre eles.
• Interface homem-máquina (IHM): Permite que os operadores interajam com os sistemas de automação, fornecendo informações e permitindo configurações.
• Robótica industrial: Automação de processos com o uso de robôs programáveis, que podem executar tarefas complexas e repetitivas.
• Internet das Coisas (IoT) e Big Data: A integração dessas tecnologias permite a coleta massiva de dados, a análise preditiva e o monitoramento em tempo real.
• Sistemas de supervisão e controle: Plataformas de software que possibilitam o monitoramento e gerenciamento centralizado de toda a linha de produção.

Com a sinergia desses componentes, a automação industrial no século 21 visa alcançar uma produção mais eficiente, flexível e adaptável, com maior qualidade dos produtos, menores custos operacionais e melhor utilização dos recursos, impulsionando a competitividade das indústrias modernas.

Quais são os 3 tipos de automação?

Quando falamos da automação industrial, podemos dividi-la segundo alguns critérios. O conceito dos três tipos de automação foi desenvolvido por Richard C. Dorf, um renomado engenheiro e professor de engenharia elétrica e de computação.

Ele é autor de vários livros e artigos em engenharia e foi pioneiro no campo de sistemas e controle, tornando-se uma figura influente no desenvolvimento e na compreensão dos princípios de automação industrial.

Os três tipos de automação definidos por Dorf são:

• Automação Fixa ou Rígida: Nesse tipo de automação, os sistemas são projetados para executar tarefas específicas e repetitivas em um ambiente de produção estático. Essa automação é adequada para processos industriais que têm uma alta taxa de repetibilidade e não requerem mudanças frequentes em suas configurações. Geralmente, máquinas dedicadas e linhas de produção fixas são exemplos de automação fixa.
• Automação Programável: A automação programável permite a reprogramação dos sistemas para que possam ser adaptados a diferentes tarefas e mudanças nas especificações do produto. Os controladores lógicos programáveis (CLPs) são amplamente utilizados nesse tipo de automação. Eles permitem que os operadores modifiquem a lógica de controle do sistema e ajustem parâmetros para atender a novas necessidades de produção.
• Automação Flexível: A automação flexível é a mais avançada das três categorias e incorpora um alto grau de adaptabilidade aos processos de produção. Ela permite mudanças rápidas e eficientes nas configurações de produção para lidar com diferentes produtos ou demandas do mercado. A robótica industrial e os sistemas de produção modular são exemplos de automação flexível, onde os robôs e as células de produção podem ser reconfigurados para realizar diversas tarefas.

Quais as etapas de um projeto de automação?

Podemos listar as etapas para implementação de um projeto de automação como sendo:

1. Levantamento de requisitos: Nesta etapa inicial, os objetivos e necessidades do projeto de automação são definidos em colaboração com os stakeholders. Os requisitos técnicos, operacionais e financeiros são identificados para orientar o desenvolvimento do projeto.
2. Análise do sistema existente: Realiza-se uma avaliação detalhada dos processos e sistemas industriais atuais para entender o funcionamento, identificar pontos de melhoria e determinar quais componentes podem ser automatizados.
3. Definição do escopo do projeto: Com base nos requisitos levantados e na análise do sistema existente, o escopo do projeto é delimitado. Isso inclui determinar quais processos serão automatizados, quais componentes serão utilizados e quais resultados são esperados.
4. Design do sistema de automação: Nesta etapa, o sistema de automação é projetado em detalhes. São definidos os tipos de sensores, atuadores, controladores e redes de comunicação que serão utilizados, bem como as interfaces homem-máquina (IHM) e sistemas de controle.
5. Desenvolvimento do software e hardware: Os componentes de software e hardware necessários para a automação são desenvolvidos e configurados conforme o design previamente definido. Isso inclui a programação dos controladores lógicos programáveis (CLPs) e sistemas de controle computadorizados.
6. Testes e validação: Antes da implantação, são realizados testes exaustivos para garantir que o sistema de automação funcione corretamente e atenda aos requisitos estabelecidos. Isso envolve simulações, testes em bancada e verificação de interações entre os componentes.
7. Implantação e integração: O sistema de automação é implementado no ambiente industrial real. Os equipamentos são instalados e integrados com os processos existentes, garantindo que a transição ocorra de forma suave e segura.
8. Treinamento e capacitação: Os operadores e equipe envolvida no projeto recebem treinamento adequado para operar, monitorar e solucionar problemas no novo sistema automatizado.
9. Monitoramento e otimização contínua: Após a implantação, o sistema de automação é continuamente monitorado para garantir o desempenho adequado. Qualquer ajuste necessário é feito para otimizar a eficiência, produtividade e segurança ao longo do tempo.
10. Manutenção e suporte: Uma vez em operação, o sistema de automação requer manutenção preventiva e corretiva, bem como suporte técnico, para garantir seu funcionamento confiável e aprimorar suas funcionalidades ao longo do tempo.

A Universal Robots é uma empresa que oferece soluções de robótica industrial colaborativa para automação de processos industriais normalmente realizados de forma manual pela força de trabalho.

Nossos cobots são flexíveis, fáceis de implementar, simples de programar, leves, com pouco impacto no chão de fábrica e ainda oferecem diferentes soluções para linhas de produção.

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Na parte 2 de nosso artigo, iremos mostrar especificamente como funciona um projeto de automação industrial com nossos cobots. Leia aqui.