Conceitos Básicos de Automação Industrial

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NOTA DE AULA 
 
Autor(a): Davidson Francis Souza Felipe 
Curso: Engenharia 
Disciplina: Automação Industrial 
Título : Conceitos Básicos de Automação Industrial 
 
Introdução 
Automação Industrial é a aplicação de técnicas e tecnologias para aperfeiçoar e/ou 
substituir o trabalho humano em atividades que envolvam processos produtivos e 
industriais, tornando-os mais eficientes, seguros e econômicos. A automação 
industrial pode ser aplicada em diversas áreas, desde a produção de alimentos e 
bebidas até a fabricação de produtos eletrônicos. 
Aspectos históricos e evolução tecnológica 
A automação industrial tem raízes na Revolução Industrial do século XVIII, quando a 
produção em massa de mercadorias em fábricas começou a substituir os métodos 
artesanais de produção. Ao longo dos anos, a tecnologia da automação industrial 
evoluiu de maneira significativa, impulsionada por avanços nas áreas de eletrônica, 
computação e tecnologia da informação. 
Os primeiros sistemas automatizados consistiam em dispositivos mecânicos e 
elétricos simples, controlados por relés eletromagnéticos. Com o tempo, os 
dispositivos de controle evoluíram para sistemas mais complexos, como controladores 
programáveis, que permitiam a automação de processos e a integração de sistemas. 
Nos anos 70, a introdução de microprocessadores e computadores pessoais permitiu 
a criação de sistemas mais avançados, capazes de processar grandes quantidades 
de dados e realizar cálculos complexos em tempo real. A partir dos anos 90, a 
automação industrial começou a incorporar tecnologias emergentes, como a Internet 
das Coisas (IoT), a inteligência artificial e a robótica. 
 
Perspectivas futuras da automação industrial 
Com o advento de novas tecnologias, como a IoT e a inteligência artificial, a 
automação industrial está entrando em uma nova era de possibilidades. A capacidade 
de coletar, analisar e utilizar grandes quantidades de dados em tempo real está 
permitindo que as empresas otimizem ainda mais seus processos produtivos, 
aumentando a eficiência e a produtividade. 
Além disso, a robótica e a automação estão tornando-se cada vez mais sofisticadas e 
capazes de realizar tarefas complexas com maior precisão e eficiência do que nunca. 
Essa evolução tecnológica está abrindo novas possibilidades para a automação 
industrial, incluindo a criação de fábricas totalmente autônomas e sistemas produtivos 
personalizados. 
Em resumo, a automação industrial é um campo em constante evolução e expansão, 
com perspectivas promissoras para o futuro. O uso de tecnologias emergentes e a 
integração de sistemas estão permitindo que as empresas otimizem seus processos 
produtivos e aumentem sua competitividade no mercado global. 
A automação industrial pode ser definida como a aplicação de tecnologias para 
controlar e monitorar processos produtivos em uma planta industrial, reduzindo a 
necessidade de intervenção humana e aumentando a eficiência e segurança das 
operações. Essas tecnologias incluem sensores, atuadores, controladores lógicos 
programáveis (CLPs), redes industriais, softwares de supervisão e outras soluções de 
automação. 
Os aspectos históricos e a evolução tecnológica da automação industrial remontam à 
Revolução Industrial do século XVIII, quando as primeiras máquinas foram utilizadas 
para aumentar a produção de bens. No entanto, a automação industrial moderna teve 
início na década de 1960, com o surgimento dos primeiros CLPs e a utilização de 
sensores para medir variáveis físicas em processos industriais. 
A partir daí, a evolução tecnológica da automação industrial acelerou-se, com a 
introdução de sistemas de controle distribuído (DCS), redes de comunicação 
 
industrial, sistemas de supervisão e controle baseados em computador e outras 
tecnologias. Nos últimos anos, a automação industrial tem evoluído em direção à 
digitalização, com o uso de sensores IoT, Big Data, análise de dados e inteligência 
artificial. 
As perspectivas futuras da automação industrial são promissoras, com a expectativa 
de que a digitalização e a conectividade permitam um novo patamar de eficiência, 
qualidade e personalização na produção industrial. No entanto, há também desafios 
a serem enfrentados, como a necessidade de garantir a segurança cibernética e a 
privacidade de dados em um ambiente cada vez mais conectado. 
Algumas referências bibliográficas relevantes para a disciplina de Automação 
Industrial incluem: 
BOLTON, W. Tecnologia Mecatrônica. Porto Alegre: Bookman, 2004. 
CAPELLI, A. Automação Industrial - Controle da Movimento e Processos 
Contínuos. São Paulo: Érica, 2006. 
D'ÁVILA, E. L. Introdução à Automação Industrial. São Paulo: Blucher, 2012. 
MARQUES, F. Automação Industrial - Sistemas de Controle e Automação de 
Máquinas e Processos Industriais. São Paulo: Érica, 2010. 
 
 
Autor(a): Davidson Francis Souza Felipe 
Curso: Engenharia 
Disciplina: Automação Industrial 
Título : Conceitos Básicos de Automação Industrial 
 
Introdução 
O controle de processo e automação da manufatura são áreas fundamentais na 
automação industrial, uma vez que possibilitam a operação e o controle de sistemas 
produtivos de forma mais eficiente e segura. Nesta nota de aula, serão apresentados 
os principais conceitos relacionados a essas áreas. 
Processos e Modelos de Processos 
Um processo pode ser definido como um conjunto de atividades inter-relacionadas 
que transformam entradas em saídas. Na automação industrial, essas atividades 
podem ser executadas por equipamentos e sistemas automatizados, de forma a 
reduzir a intervenção humana e aumentar a eficiência e a segurança do processo. 
Para representar os processos, são utilizados modelos, que podem ser descritos de 
forma gráfica ou matemática. Os modelos matemáticos, em particular, são muito 
utilizados em controle de processos, uma vez que permitem a análise e o projeto de 
sistemas de controle. 
Modelo de Referência para as Funções de Controle 
O Modelo de Referência para as Funções de Controle é um modelo que descreve as 
funções de controle necessárias para a operação de um sistema produtivo. Esse 
modelo é composto por cinco níveis hierárquicos: 
 Nível 0: Sensoriamento e Atuadores 
 Nível 1: Controle Local 
 Nível 2: Controle de Área 
 Nível 3: Controle de Processo 
 
 Nível 4: Controle de Produção 
Cada nível é responsável por funções específicas de controle, que são executadas 
por sistemas e equipamentos de automação industrial. O Modelo de Referência é 
utilizado para orientar o projeto e a implantação de sistemas de controle em sistemas 
produtivos. 
Funções de Controle Associadas aos Níveis Hierárquicos 
As funções de controle associadas aos níveis hierárquicos do Modelo de Referência 
incluem: 
 Nível 0: Sensoriamento e Atuadores: aquisição de sinais e controle de 
dispositivos de entrada e saída. 
 Nível 1: Controle Local: controle de malha fechada, que garante o controle de 
variáveis específicas do processo em um nível local. 
 Nível 2: Controle de Área: controle de malha aberta, que garante o controle de 
uma área específica do processo. 
 Nível 3: Controle de Processo: controle de malha fechada que garante o 
controle do processo como um todo. 
 Nível 4: Controle de Produção: controle de ordens de produção e do fluxo de 
materiais e produtos na planta. 
Bibliografia: 
OGATA, K. (2010). Engenharia de controle moderno. Pearson. 
STEPHANOPOULOS, G. (2016). Chemical process control: an introduction 
to theory and practice. Prentice Hall. 
SEBORG, D. E., Edgar, T. F., & Mellichamp, D. A. (2010). Process dynamics 
and control. Wiley. 
 
 
Autor(a): Davidson Francis Souza Felipe 
Curso: Engenharia 
Disciplina: Automação Industrial 
Título : Arquiteturas de Hardware e Software 
 
Introdução 
Uma arquitetura de hardware para automação industrial consiste em um conjunto de 
dispositivos eletrônicos que realizam a aquisiçãode dados, processamento de 
informações e controle de dispositivos. Para o controle em tempo real, é necessário 
que a arquitetura tenha a capacidade de executar tarefas de forma precisa e rápida, 
a fim de garantir o desempenho adequado do sistema. 
Uma arquitetura típica para controle em tempo real é composta por um ou mais 
controladores programáveis conectados a uma rede de dispositivos de entrada e 
saída. O controlador é responsável por receber os sinais de entrada, processá-los e 
enviar sinais de saída para os dispositivos conectados. O processamento dos dados 
pode ser realizado em tempo real, garantindo assim que o sistema possa responder 
rapidamente a mudanças no ambiente externo. 
Unidades de entrada, saída e interfaces 
As unidades de entrada são dispositivos que permitem a aquisição de dados a partir 
de sensores e outros dispositivos conectados ao sistema. As unidades de saída, por 
sua vez, são responsáveis por controlar dispositivos externos, como motores e 
atuadores. 
As interfaces são componentes que permitem a comunicação entre diferentes 
dispositivos do sistema. Elas podem ser físicas ou virtuais e são utilizadas para 
garantir que os dados possam ser transmitidos entre os componentes do sistema. 
Controladores programáveis 
 
Os controladores programáveis são dispositivos eletrônicos utilizados para controlar 
processos industriais. Eles são capazes de executar tarefas em tempo real e possuem 
uma variedade de entradas e saídas que permitem a comunicação com outros 
dispositivos do sistema. 
Existem diferentes tipos de controladores programáveis disponíveis no mercado, cada 
um com suas próprias características e funcionalidades. Os mais comuns são os 
controladores lógicos programáveis (PLCs) e os controladores baseados em 
microprocessadores. 
Referências Bibliográficas: 
DORIGO, M.; Birattari, M.; Blum, C.; Clerc, M.; Stützle, T. (2006). Ant colony 
optimization and swarm intelligence: 5th international workshop, ANTS 2006, 
Brussels, Belgium, September 4-7, 2006, Proceedings. Springer. 
GROOVER, M. P. (2008). Automation, production systems, and computer-
integrated manufacturing. Pearson Education India. 
KHANDPUR, R. S. (2006). Handbook of biomedical instrumentation. McGraw-Hill 
Education. 
 
 
Autor(a): Davidson Francis Souza Felipe 
Curso: Engenharia 
Disciplina: Automação Industrial 
Título : Engenharia de Programas e Desenvolvimento de Software 
Introdução 
A engenharia de programas e o desenvolvimento de software são áreas críticas para 
a automação industrial. Com o aumento do uso de sistemas automatizados, o 
desenvolvimento de software tornou-se essencial para a otimização do controle de 
processos e da manufatura. 
 Engenharia de programas para automação industrial: A engenharia de 
programas de automação industrial abrange os processos necessários para 
planejar, criar, testar e manter programas de software para controle de 
processos e manufatura. Isso envolve a definição de requisitos de software, 
seleção de linguagens de programação, design de software e integração de 
sistemas. O objetivo é desenvolver software confiável, eficiente e fácil de 
manter. 
 Desenvolvimento de software para controle de processos e manufatura: 
O desenvolvimento de software para controle de processos e manufatura 
envolve a criação de programas que controlam e monitoram processos 
industriais. Esses programas permitem o monitoramento de variáveis, como 
temperatura, pressão, fluxo, entre outras, e a execução de ações com base 
nessas variáveis. Esses programas são normalmente desenvolvidos usando 
linguagens de programação especializadas, como ladder, blocos de função e 
textuais estruturadas. 
 Sistemas operacionais para controle em tempo real: Os sistemas 
operacionais para controle em tempo real são projetados para executar tarefas 
em tempo real e são críticos para o controle de processos industriais. Esses 
sistemas operacionais são diferentes dos sistemas operacionais de desktop, 
pois têm um tempo de resposta muito rápido e são altamente confiáveis. 
 
Exemplos de sistemas operacionais de tempo real incluem o QNX, o VxWorks 
e o Windows CE. 
Bibliografia: 
BAZZO, Edson; PERES, Luiz Paulo. Controle digital de sistemas dinâmicos. Ed. 
Edgar Blücher, 2002. 
OGATA, Katsuhiko. Engenharia de controle moderno. Ed. Prentice Hall do Brasil, 
2003. 
SILVA, Hélio de Oliveira. Automação industrial: conceitos, métodos e técnicas. 
Ed. Érica, 2003. 
 
 
Autor(a): Davidson Francis Souza Felipe 
Curso: Engenharia 
Disciplina: Automação Industrial 
Título : Integração de Sistemas de Produção 
 
Integração de Sistemas de Produção 
Conceitos de CAD, CAM, CAE, CIM, CIP: Os sistemas de produção são compostos 
por uma série de atividades e processos interligados que visam a produção de um 
produto ou serviço. Com a evolução da tecnologia, surgiram diversas ferramentas e 
conceitos que ajudam a otimizar esses processos, tornando-os mais eficientes e 
eficazes. Dentre esses conceitos, destacam-se: 
 
 CAD (Computer Aided Design): ferramenta de desenho assistido por 
computador, que permite a criação de modelos 2D e 3D de peças, produtos e 
estruturas. 
 CAM (Computer Aided Manufacturing): ferramenta de fabricação assistida por 
computador, que permite a criação de programas para máquinas CNC 
(Computer Numerical Control), automatizando o processo de fabricação de 
peças. 
 CAE (Computer Aided Engineering): ferramenta de engenharia assistida por 
computador, que auxilia na análise e simulação de componentes e sistemas. 
 CIM (Computer Integrated Manufacturing): conceito de integração dos 
processos de projeto, produção e controle, utilizando tecnologias de automação 
e tecnologia da informação para otimizar a produção industrial. 
 CIP (Computer Integrated Production): conceito de integração dos sistemas de 
produção, envolvendo desde o planejamento e controle de produção até a 
gestão de qualidade e manutenção. 
 
 
Opções de software para cada conceitos 
Conceitos Básicos de Automação Industrial: 
 ScadaBR 
 CODESYS 
 Ignition 
 FactoryTalk View 
 WinCC 
 
Controle de Processo e Automação da Manufatura: 
 MATLAB 
 Simulink 
 LabVIEW 
 VisiDAQ 
 National Instruments 
 
Arquiteturas de Hardware e Software: 
 Allen-Bradley RSLogix 
 Siemens TIA Portal 
 Mitsubishi GX Works 
 ABB Control Builder Plus 
 CODESYS Development System 
 
Engenharia de Programas e Desenvolvimento de Software: 
 Visual Studio 
 Eclipse 
 NetBeans 
 CODESYS Development System 
 JetBrains IntelliJ IDEA 
 
Integração de Sistemas de Produção: 
 Autodesk AutoCAD 
 Siemens NX 
 Dassault Systemes CATIA 
 
 SolidWorks 
 PTC Creo 
 
Modelagem e simulação de processos 
A modelagem e simulação de processos é uma técnica que permite a criação de 
modelos matemáticos de sistemas complexos, com o objetivo de entender seu 
comportamento e desempenho sob diferentes condições. Essa técnica é amplamente 
utilizada em processos industriais para a análise e otimização de sistemas, auxiliando 
na tomada de decisões e na identificação de problemas antes que eles ocorram. Além 
disso, a modelagem e simulação de processos também pode ser utilizada para o 
treinamento de operadores e para o desenvolvimento de novos produtos. 
 
Controle de qualidade e inspeção 
O controle de qualidade e a inspeção são fundamentais para garantir a qualidade dos 
produtos e serviços produzidos. Na automação industrial, existem diversas técnicas e 
ferramentas que podem ser utilizadas para o controle de qualidade e inspeção, como 
a inspeção visual, a inspeção por raios X, a análise de vibração, entre outras. Além 
disso, a automação também pode ser utilizada para o controle de qualidade em tempo 
real, utilizando sensores e sistemas de monitoramento para garantir que os processos 
estejam dentro dos parâmetros esperados. 
Bibliografia: 
GROOVER, M. P.(2014). Automation, production systems, and computer-
integrated manufacturing. Pearson Education. 
ALVES, A. C., & Gomes, A. M. (2016). Automação Industrial: Conceitos, 
Aplicações e Tecnologias. Cengage Learning. 
CARSON, J. S., & Brown, K. A. (2014). CAD/CAM: principles and applications. 
Cengage Learning. 
 
 
 
Autor(a): Davidson Francis Souza Felipe 
Curso: Engenharia 
Disciplina: Automação Industrial 
Título : Gerenciamento de produção e estoque 
Introdução 
Gerenciamento de produção e estoque é um conjunto de técnicas e métodos 
utilizados para gerenciar a produção e o estoque de uma empresa, com o objetivo de 
otimizar os processos e reduzir custos. É uma das áreas mais importantes da gestão 
de operações e pode ser aplicada a uma ampla gama de setores, desde a indústria 
até o comércio varejista. 
Os principais objetivos do gerenciamento de produção e estoque são: 
 Maximizar a eficiência e produtividade da produção, minimizando custos e 
desperdícios; 
 Garantir o fornecimento contínuo de produtos aos clientes, atendendo às suas 
necessidades e expectativas; 
 Controlar o estoque de forma a evitar excessos ou faltas, garantindo um 
equilíbrio entre a oferta e a demanda. 
Para atingir esses objetivos, é necessário utilizar diversas ferramentas e técnicas, tais 
como: 
 Planejamento da produção: Consiste em definir quais produtos serão 
produzidos, em que quantidades e em que prazos, levando em consideração a 
capacidade de produção e os recursos disponíveis. O planejamento pode ser 
realizado de forma manual ou utilizando software específico, como o MRP 
(Material Requirements Planning) ou o ERP (Enterprise Resource Planning). 
 Controle de produção: Consiste em monitorar a produção em tempo real, 
verificando se está ocorrendo de acordo com o planejado, detectando e 
corrigindo eventuais desvios. O controle de produção pode ser realizado de 
 
forma manual ou utilizando software específico, como o MES (Manufacturing 
Execution System). 
 Controle de qualidade: Consiste em verificar se os produtos produzidos 
atendem às especificações de qualidade definidas. O controle de qualidade 
pode ser realizado de forma manual ou utilizando software específico, como o 
SPC (Statistical Process Control). 
 Gerenciamento de estoque: Consiste em controlar o estoque de matéria-prima, 
produtos em processo e produtos acabados, evitando excessos ou faltas. O 
gerenciamento de estoque pode ser realizado de forma manual ou utilizando 
software específico, como o WMS (Warehouse Management System) ou o 
SCM (Supply Chain Management). 
 Análise de desempenho: Consiste em medir e analisar os indicadores de 
desempenho da produção e do estoque, visando identificar oportunidades de 
melhoria e corrigir eventuais problemas. 
Algumas ferramentas de software populares para o gerenciamento de produção e 
estoque incluem: 
 SAP: Um dos sistemas de ERP mais populares do mundo, utilizado por 
empresas de diversos setores para gerenciar seus processos de produção e 
estoque. 
 Oracle: Outro sistema de ERP popular, utilizado por empresas de grande porte 
para gerenciar processos complexos de produção e estoque. 
 Microsoft Dynamics: Um sistema de ERP desenvolvido pela Microsoft, que 
oferece módulos específicos para gerenciamento de produção e estoque. 
 Protheus: Um software de ERP desenvolvido pela TOTVS, voltado para 
empresas de diversos setores. 
 Sankhya: Um software de ERP que oferece módulos específicos para 
gerenciamento de produção e estoque, entre outros. 
 
Controle de estoque e logística em sistemas automatizados: o gerenciamento de 
estoque é uma das principais preocupações em qualquer processo produtivo. A 
automação industrial possibilita a gestão automática do estoque, permitindo uma 
 
melhor visualização e controle do fluxo de materiais. Além disso, a logística também 
pode ser integrada aos sistemas automatizados, possibilitando a gestão da cadeia de 
suprimentos de forma mais eficiente. 
Gestão da manutenção e confiabilidade de equipamentos automatizados: a 
automação industrial exige uma manutenção adequada dos equipamentos para 
garantir seu desempenho e eficiência. A gestão da manutenção em sistemas 
automatizados inclui desde a programação preventiva até a identificação de falhas e 
a manutenção corretiva. Além disso, a confiabilidade dos equipamentos também é um 
fator importante na automação industrial, já que uma falha pode impactar toda a 
produção. 
Referências: 
CAVALIERI, A. M.; RIBEIRO, L. F. Automação Industrial. Rio de Janeiro: LTC, 
2011. 
MOREIRA, D. A. Automação Industrial: Conceitos, Tecnologias e Aplicações. 
São Paulo: Érica, 2011. 
TUBINO, D. F. Manual de Planejamento e Controle da Produção. São Paulo: 
Atlas, 2009.