CONTROLE_E_AUTOMAÇÃO_DA_PRODUÇÃO_GUSTAVO_LUNA_23 2

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CONTROLE E AUTOMAÇÃO DA PRODUÇÃO
Webconferência I
Professor: Msc GUSTAVO LUNA
2
Conteúdo Programático
• Sistema de produção e automação;
• Conceitos básicos decontrole;
• Sistemas de Controle;
• Modelos de Sistema de controle.
Introdução
• A Automação deu os primeiros passos:
• Napré-industrialização (Revolução Industrial)
E se desenvolveu:
• Na era pós-industrialização
Introdução
• NaRevoluçãoIndustrial que se deu origem a Automação;
• Quando aconteceu ? Século XVIII;
• Comoaconteceu? NaInglaterra,mecanizaçãodossistemas 
produção.
• A Inglaterrapossuíagrandes reservas de carvão,máquinasa 
vapor;
• Grandes reservas de minério de ferro, principal matéria prima;
• Mão de obra disponível em abundância,Burguesia Inglesa.
Sistema de Produção e Automação
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Controle em Sistemas de Automação
Controle em Sistemas de Automação
• O monitoramentoéfeitopormeiode informações quetrafegamentre o 
controle de produção e o chão de fábrica e vice-versa;
• Esse controleabrangedesdeoestoquede matéria prima, passapelo 
processo produtivo ou linha de montagem, controle de qualidadee estoque de 
produto;
• Há o monitoramento do progresso do produto: da produção à montagem, da 
movimentação àinspeção.
Tipos de Automação
• Aevoluçãotecnológicapermitiuaimplementaçãodenovos 
sistemas de automação, estes acompanham as novas 
concepções das linhas de produção.
• Podemosdistinguirgenericamenteosseguintes tiposde 
automação:
• Automação fixa;
• Automação programada;
• Automação flexível.
Tipos de Automação
Automação fixa
• É caracterizada pela rigidez da configuração do equipamento.
• Nãoé possívelalterar uma configuraçãodecontrole semrealizar umnovo 
projeto.
• Operações simples e sistemas complexos:
• Integração de um elevado número de operações a realizar
• Aspectos importantes:
• Investimentos iniciais elevados em equipamentos específicos;
• Elevadas taxas de produção;
• Impossibilidade em geral, de prever alterações nos produtos;
• Prevê economia onde a pretensão é realizar uma elevada produção.
• AsprimeiraslinhasdemontagemdeautomóveisnosEstadosUnidos.(linhade 
produção do Ford,1913).
Tipos deAutomação
Automação Programável
• Oequipamento é montadocomacapacidadedeseajustar aalterações da 
sequência de produçãoquando sepretendealteraro produto final;
• Asequênciadeoperaçõesé controladaporum programa;
programa;• Para cada novo produto terá que ser realizado umnovo
• Aspectos importantes:
• Elevado investimento em equipamentogenérico;
• Taxas de produção inferiores à automação fixa;
• Flexibilidade para alterações na configuração da produção;
• Apropriada para produção por lotes (“batch processing”).
Tipos deAutomação
Automação Flexível
• É uma extensão da automação programável;
• Umsistemaflexíveldeproduçãoécapazdeproduzirumadeterminada 
variedadede produtossem perda significativa de tempo de produção;
• Osistemaflexívelpodeproduzirváriascombinações deprodutossem 
necessidade de os organizar em lotes separados.
Tipos de Automação
• Automação Flexível
• Aspectos importantes:
• Elevados investimentos no sistema global;
• Produção contínua de misturas variáveis de produtos;
• Taxas de produçãomédia;
• Flexibilidade de ajustamento às variações no tipo dos produtos.
• Aspectos essenciais paradiferenciar aautomação flexível da 
programável são:
• Capacidadedeajustamentodosprogramasadiferentesprodutos semperda de 
tempo deprodução;
• Capacidadedeajustamentodoselementos físicosdaproduçãosemperdade
tempo deprodução.
Tipos de Automação
• Resumo
Conceito básico de Controle
• Qualquer grandeza física pode ser controlada através de:
• Controle manual
• Produção seriada;
• Controle automático
Conceito básico de Controle
Controle Manual
• Medir a variávelcontrolada;
• Corrigir a variávelmanipulada;
• Após a comparação, decidir o que fazer.
Conceito básico deControle
Controle de Processos:
• Está presente na sociedade moderna;
• Aplicações simples ecomplexas;
• Controles automáticos não criados pelo homem.
Conceito básico deControle
Controle automático
• Tudo éfeitodeformaautomáticaatravésdeequipamentosesoftwares 
que foram programados pelo homem
Conceito básico de Controle
Objetivos do Controle de Processos
• Adaptação a perturbaçõesexternas;
• Estabilidade operacional;
• Redução do impactoambiental;
• Resultado econômico doprocesso.
Conceito básico de Controle
Controle contínuo e controle discreto
• Controle contínuo:asvariáveiseparâmetrossãocontínuoseanalógicos.
Conceito básico deControle
• Controlediscreto:asvariáveiseparâmetrossãodiscretose,namaioriadasvezes, 
discretos binários.
Sistema de Controle
Teoria doserros
• Oestudodoserros, emsistemasdecontrole, levaa formas mais eficientes 
e exatas de se efetuar um controle;
• É considerado erro tudo que é indesejável ao sistema;
• Denomina-se erro o desvio verificado entre um valor real e um valor 
efetivamente encontrado.
Sistema deControle
Teoria doserros
• O erro determinístico ou sistemático decorre de uma folga ou desajuste;
origina-se de um desvio fixo entre a grandeza lida e a esperada. Sua
eliminação pode ser feita por meio de compensação.
• O erro aleatorió não pode ser modelado, isto é, não pode ser previsto; ocorre
por fatores imponderáveis. O erro aleatório só pode ser dimensionado por
meio de análise estatística.
Sistema deControle
• Exatidão ePrecisão
Sistema de Controle
• Malha Aberta
• a estabilidade não constitui um problema significativo;
• não desempenha a tarefa desejadana presença de perturbações;
• éindicadoquando asentradassãoconhecidasantecipadamenteenasquaisnão haja 
distúrbio;
• a precisão do sistema depende de uma calibração;
Sistema de Controle
• Elementos básico de um sistema em malha aberta
Sistema deControle
Malha fechada
• tendeacorrigirerrosque po-democasionaroscilaçõesdeampli- tudeconstanteou 
variável;
• comarealimentação,aresposta dosistema torna-se relativamente re- sistentea 
distúrbios externose variações internasnos parâmetrosdo sistema;
• évantajososomentediantededistúrbiosouvariaçõesimprevisíveisnos 
componentes;
Sistema deControle
• Elementosbásicodeumsistemaemmalha fechada
Sistema de Controle
Fundamentos de projetos em Sistema de controle
Análise: investigação do sistema com base em condições específicas de
desempenho, em que o modelo matemático seja conhecido. O início da análise deve se
dar com uma descrição matemática de cada componente nos sistemas constituídos por
componentes. O sistema poderá ser físico, pneumático, elétrico, mecânico, entre outros.
Projeto: projetar um sistema, segundo Ogata, significa determiná-lo de modo a
desempenhar certa tarefa. Em geral, o procedimento de projeto não é direto e requer
métodos de tentativa e erro.
Síntese: definiçãode um procedimentodiretode um sistema que funcione deum modo
específico. Na maioria das vezes, esse procedimento é inteira- mente matemático do
início ao fim do processo do projeto. Procedimentos de síntese são disponíveis, 
atualmente,pararedeslineareseparasistemaslinearesótimos.
Sistema de Controle
• Controle do Processoindustrial
Modelos de Sistema de Controle
• Estáticos edinâmicos
• Invariante ou variante no tempo
• Determinísticos ouestocásticos
• A estado discreto ou a estado contínuo
Modelos de Sistema de Controle
Estáticos e dinâmicos
• Os sistemas estáticos são sistemas que respondem instantaneamente à
excitação aplicada, earespostanãodependedascondições anterioresà
aplicação da excitação (condições iniciais). Por exemplo, os circuitos 
puramente resistivos, como um circuito formado por um resistor de 1 Ω que 
pode ser ligado a uma bateria de 1 A, independentemente da corrente que 
estivessepassandonoresistorantesdofechamentodachave.
Modelosde Sistema de Controle
Estáticos e dinâmicos
• Os sistemas dinâmicos possuem memória, ou seja, seu comportamento 
depende das condiçõesiniciais;
• Nos modelos dinâmicos, os valores das saídas dependem de valores pas- sados 
nas entradas, e seu modelo matemático sempre inclui equações diferen- ciais.
Modelos de Sistema de Controle
Modelos invariantesno tempo e modelosvariantesno tempo
• Os modelos sãoinvariantesnotempo,seumatrasoouavançodetempo 
na entrada provoca deslocamento idêntico na saída.
• Jánasvariantesnotempo,seusparâmetrossemodificamcomotempo.
ModelosdeSistemadeControle
Modelos determinísticos e estocásticos
• Os modelos determinísticos são os que, em suas formulações, não fazem 
usodevariáveisaleatórias.Oresultadodosistemaépré-determinado em 
função dos dados de entrada.
• Os estocásticospodemempregarumaoumaisva-riáveisaleatórias.
Modelos de Sistema de Controle
Modelosa estado discreto e modelosa estado contínuo
• Osmodelos a estado discreto descrevem o sistema utilizando variáveis de
estado, entradas e saídas com amplitude discreta;
• Amudançadeumestadoparaoutro, nosistema, échamadadetransição de estado
e manifesta-se somente quando ocorre um evento instantâneo, como o
acionamento de um botão, a detecção de que uma temperatura foi alcançada no
processo.
• Muitos equipamentos utilizados na automação e controle de processos
possuem um componente que mede o tempo como, por exemplo, os micro-
computadores.
Modelos de Sistema de Controle
Modelosa estado discreto e modelosa estado contínuo
• Modelos aestadocontínuo:descrevemosistemautilizandovariáveisde 
estado, entradas e saídas com amplitude contínua. Quando o tempo muda, 
geralmente muda o estado também.
• Modelos contínuos no tempo: neste modelo não só a amplitude dos si-
nais é contínua, a variável independente também é. Ou seja: o sistema opera
sobre entradas analógicas e gera saídas e estados analógicos; para descrever
arelaçãoentreasvariáveis,empregam-seequaçõesdiferenciais.
FACVDAOE MAUOOO bE
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educacional
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