TA 1 Conceitos e histórico

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Eduardo da Mota Jardim
PARTE 1
Tecnologia de Automação Industrial
Programa
Parte 1: Revisão de Conceitos de Automação e Controle
Parte 2: Arquiteturas de Automação Industrial
Parte 3: Controle de Processos
Parte 4: Estratégias de ControleParte 4: Estratégias de Controle
Parte 5: Tecnologias disponíveis
Parte 6: Estudo de Casos
Parte 1: Conceitos de Automação e Parte 1: Conceitos de Automação e 
Controle
Conceitos
• Automação
• Automação de Procedimentos
• Automatização
• Controle por Realimentação• Controle por Realimentação
• Mecanização
• Robotização
• Controle Regulatório
• Controle Servo
Automação
• Automação: Sistema pelo qual os 
mecanismos controlam seu próprio 
funcionamento, “quase” sem a 
interferência do homem.interferência do homem.
• Automático: Que se move, regula ou 
opera a si mesmo.
• Automatização: ato ou efeito de 
automatizar.
• Autômato: Imitação dos movimentos 
humanos.
Automação de Processos
Automação: Realização de processo ou 
procedimento sem assistência humana
Processo: Operação de produção 
executada sobre uma unidade de trabalho
Conceitos Básicos:
Componentes de um Sistema de Automação: 
1. Energia (eletricidade, combustível)
2. Sistema de Controle (feedback - realimentação)
3. Programação (algoritmo)3. Programação (algoritmo)
Energia é utilizada para manipular a variável de processo e 
também:
Unidade Controladora, Sinais de Controle, Coleta de dados 
e processamento.
Interação com o Operador: Interface Humano Máquina
Controle
• Domínio, governo.
• Controle em processos contínuos:
Manter a variável de processo igual 
ao valor desejado (referência).ao valor desejado (referência).
• Controle em processos por batelada:
Manter a variável de processo igual ao 
valor de referência, e eventos físicos 
sincronizados (início, meio e fim).
• Controle Avançado: Determinar e 
manter referências (set-points) ótimas. 
Conceitos...
• Mecanização: Efeito de mecanizar. 
Executar por máquinas ou 
mecanismos.mecanismos.
• Robotização: Mecanismo multitarefa, 
programável, para realização de 
movimentos repetitivos.
Só se controla aquilo que se mede...
• Medir
– sensor
• Comparar
– referência– referência
• Atuar
– algoritmo
Controle
• Realimentação negativa: Sistema de controle em 
malha fechada que permite a saída ser comparada 
com a entrada com o objetivo de determinar uma 
ação de controle.
• Regulatório: Sistema de controle em malha • Regulatório: Sistema de controle em malha 
fechada no qual a referência (valor desejado) não 
altera durante um longo período de tempo. Tem 
como objetivo a eliminação de distúrbios (variação 
do distúrbio - perturbação de carga).
• Servomecanismos: Sistema de controle em malha 
fechada cuja saída deve seguir o valor de entrada 
de referência - valor desejado (variação de set-
point). 
Objetivos da Automação:
• Qualidade
• Segurança• Segurança
• Eficiência
• Conforto
• Lucro
Áreas de Atuação:
• Projeto Conceitual
• Detalhamento de Projeto
• Fabricação• Fabricação
• Montagem
• Start Up
• Operação
• Otimização
• Manutenção
Evolução da Automação
• 1,4 milhões de anos: Registro de uso de fogo em 
cavernas (período paleolítico).
• 3200 a.C. : Roda 
• 1000 a.C. :Cames
•• 600 a.C. :Guincho
• 270 ac : Bóia reguladora para relógio de água. 
• 650 : Moinhos de Vento
• 1405 : Parafuso 
• 1588 : Alimentador automático de moinho
• 1624 : Sistema de controle automático de temperatura
de fornalhas.
Evolução da Automação
• 1745 : Catavento direcionador para moinhos de vento.
• 1765 : 1ª Revolução Industrial : Controlador de 
pressão - Máquina a vapor (barco, locomotiva)
• 1774 : Regulador centrífugo para turbinas a vapor.
•• 1840 : Dispositivo de realimentação para
direcionamento de telescópio.
• 1870 : 2ª Revolução Industrial: Controle de novas 
fontes de Energia - Eletricidade e Petróleo 
• 1883 : Invenção do controlador de damper de fornalha
• 1888 : Regulador de pressão constante para bomba.
Evolução da Automação
• 1928 : Amplificador operacional pneumático.
• 1945 : Transistor
• 1946 : Computador
• 1948 : Primeiro transmissor de pressão diferencial 
pneumático.pneumático.
• 1955 : FORTRAN
• 1959 : 1ª aplicação de uso de computadores em refinaria 
do Texas 
• 1961 : Conceito de Robô 
• 1962 : DDC (Controle Digital Direto) : 1962 – Inglaterra
• 1964 : Primeiro sistema de controle de caldeiras 
automatizado.
Evolução da Automação
• 1968 : Primeiro Controlador Lógico Programável – GM
• 1969 : PLC – Controlador Lógico Programável –
Indústria
• 1969 : Primeiro transmissor de pressão eletrônico. • 1969 : Primeiro transmissor de pressão eletrônico. 
Primeiro e-mail. Internet.
• 1970 : 3ª Revolução Industrial: Computadores e 
microprocessadores na indústria
• 1973 : Robô industrial - Unimation – Dovel
• 1975 : Primeiro Sistema Digital de Controle Distribuido
- HoneyWell -TDC 2000
Evolução da Automação (cont.)
• 1978 : PC – Personal Computer
• 1984 : Memória RAM
• 1984 : Primeiro sistema supervisório de controle e • 1984 : Primeiro sistema supervisório de controle e 
aquisição de dados utilizando PC (SCADA).
• 1985 : Windows
• 1987 : Estudos de padronização de Field Bus.
• 1994 : Primeira planta utilizando Field Bus.
• 2005 : Uso de protocolos estatísticos para controle de 
processos.
• 2012 : 4a Revolução Industrial - Indústria 4.0
CPS - Sistemas Cyber-Físicos
IoT - Internet das Coisas
Evolução da Automação (cont.)
IoT - Internet das Coisas
IA - Inteligência Artificial
Big Data Analytics
Machine Learning
Sistemas Colaborativos
Avanços Tecnológicos:
1930: Telemetria Pneumática: Sala de Controle Centralizada
1960: Controladores Eletrônicos Analógicos: Maior precisão, 
menor tamanho e tempos de respostas, maiores distâncias de 
transmissão.
1970: Sistemas digitais e Microprocessadores: re-configuração, 1970: Sistemas digitais e Microprocessadores: re-configuração, 
flexibilidade, uso de monitores de vídeo, interação entre malhas 
(controle avançado).
1980 : Redes de Computadores: Custo e complexidade de 
instalação, manutenção, confiabilidade, expansibilidade, 
transmissão de dados.
2010 : Sistemas Colaborativos, Realidade Virtual e Machine 
Learning
Bibliografia
- GROOVER Mikell P. Automação Industrial e Sistemas de Manufatura 3 Ed. São PauloPearson 2011 
ISBN 9788576058717 (Livro eletrônico)
- OGATA, Katsuhito. Engenharia de Controle Moderno . 5 ed. São Paulo: Pearson, 2010 ISBN 
9788576058106. (Livro eletrônico
- AGUIRRE, Luís Antonio. Fundamentos de Instrumentação. São Paulo: PEARSON Education do Brasil . - AGUIRRE, Luís Antonio. Fundamentos de Instrumentação. São Paulo: PEARSON Education do Brasil . 
2013. ISBN 9788581431833 (Livro eletrônico)
- FILIPPO FILHO, Guilherme. Automação de Processos e Sistemas. São Paulo Erica 2014 1 recurso on-
line ISBN 9788536518138. (Livro eletrônico)