automacao_industrial

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Programa de Pós-Graduação EAD
UNIASSELVI-PÓS
AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL
Autor: Wilmar Mattes
629.892
M435a Mattes, Wilmar.
 Automação industrial /Wilmar Mattes Indaial: 
 Grupo UNIASSELVI, 2011.
 169 p. il. 
	 	 													 Inclui	bibliografia.	
 ISBN 978-85-7830-365-5
 1. Automação Industrial 2. Engenharia de Automação
 I. Centro Universitário Leonardo da Vinci
 II. Núcleo de Ensino a Distância III. Título
CENTRO UNIVERSITÁRIO LEONARDO DA VINCI
Rodovia BR 470, Km 71, no 1.040, Bairro Benedito
Cx. P. 191 - 89.130-000 – INDAIAL/SC
Fone Fax: (47) 3281-9000/3281-9090
Reitor: Prof. Dr. Malcon Anderson Tafner
Diretor UNIASSELVI-PÓS: Prof. Carlos Fabiano Fistarol
Coordenador da Pós-Graduação EAD: Prof. Norberto Siegel
Equipe Multidisciplinar da
Pós-Graduação EAD: Profa. Hiandra B. Götzinger Montibeller
 Profa. Izilene Conceição Amaro Ewald
 Profa. Jociane Stolf
Revisão de Conteúdo: Prof. Alexandre José da Silva
Revisão Gramatical: Profa. Iara de Oliveira
Diagramação e Capa:
Centro Universitário Leonardo da Vinci
Copyright © Editora Grupo Uniasselvi 2011
Ficha catalográfica elaborada na fonte pela Biblioteca Dante Alighieri
 UNIASSELVI – Indaial. UNIASSELVI – Indaial.
Graduação em Administração com Habilitação 
em Comércio Exterior (UNERJ – 2006). MBA em 
Gestão de Negócios Internacionais (UNERJ – 2007). 
Mestrado em Engenharia Mecânica (SOCIESC – 
2008). Doutorando em Engenharia Mecânica (USP, São 
Carlos, SP). Tem experiência na área de Administração, 
com ênfase em Administração, projetos mecânicos e 
automação.
Professor Wilmar Mattes
Sumário
APRESENTAÇÃO ............................................................................ 7
CAPÍTULO 1
Conceitos	de	Automação	Industrial........................................... 9
CAPÍTULO 2
Modelo	de	Referência	para	as	Funções	de	Controle ........... 37
CAPÍTULO 3
Sistemas	de	Produção ................................................................ 59
CAPÍTULO 4
Componentes	de	Hardware	e	Software .................................. 93
CAPÍTULO 5
Controle	Integrado	de	Processos	e	Manufatura ............... 131
APRESENTAÇÃO
Caro(a) pós-graduando, o caderno de Automação industrial tem como 
propósito oferecer a você elementos que permitam compreender a automação 
da	 manufatura,	 de	 forma	 integrada	 e	 flexível.	 Enfatizando	 esse	 novo	 contexto	
do setor produtivo industrial, este caderno de estudo tem como objetivo abordar 
conhecimentos e conceitos sobre automações empregadas na manufatura.
No primeiro capítulo será apresentada a evolução do processo de manufatura 
ocorrido	nestes	últimos	 tempos	e	que	 sofreu	 radicais	modificações,	 a	 tal	 ponto	
que	as	 teorias	de	administração	e	organização	da	manufatura	que	vieram	com	
a revolução industrial começam a perder espaço para uma nova forma de 
organização:	os	Sistemas	Flexíveis	de	Computadores.	Até	o	final	dos	anos	setenta,	
a automação fabril se desenvolveu basicamente através de linhas de produção do 
tipo flow-shop (ou produção em massa), que por muito tempo foi um dos fatores 
principais	da	geração	de	riqueza	dos	países	altamente	industrializados.
Nestas últimas décadas o rápido desenvolvimento tecnológico da automação 
industrial trouxe como consequência um considerável aumento do grau de 
complexidade de sistemas de manufatura, nos quais o número de atividades 
ocorre	 de	 forma	paralela	 ou	 concorrente.	A	 flexibilidade	 de	manufatura	 está	 se	
tornando uma vantagem competitiva importante e um fator essencial para a 
viabilidade	de	longo	prazo	em	muitas	empresas.	
Existe	 grande	 evidência	 de	 que	 várias	 organizações	 estão	 considerando,	
cada	 vez	 mais,	 a	 importância	 da	 flexibilidade	 da	 manufatura,	 segundo	 uma	
perspectiva estratégica, juntamente à qualidade e aos custos. Por outro lado, 
além de alta qualidade e baixos custos, os clientes estão demandando respostas 
rápidas,	 customização	extensiva,	 frequentes	 inovações	e	uma	ampla	variedade	
de produtos.
O segundo capítulo tem como objetivo apresentar a automação industrial 
que tem como função primordial o controle de processos de forma a permitir 
uma	otimização	da	produtividade	industrial,	estruturada	na	diminuição	de	custos	
de produção, melhoria na qualidade dos produtos, precisão das operações, 
segurança operacional, entre outros. 
Já	no	 terceiro	capítulo	apresentamos,	de	 forma	clara,	que	modernizar-se	é	
condição vital para a permanência das empresas no mercado, com agregação 
de	 novos	 valores	 aos	 seus	 produtos.	 Essa	modernização	 é	 caracterizada	 pela	
adoção	 de	 sistemas	 de	 produção	 com	 o	 propósito	 de	 realizar	 suas	 operações	
e	 produzir	 seus	 produtos	 ou	 serviços	 da	melhor	maneira	 possível	 e,	 com	 isto,	
garantir	sua	eficiência	e	eficácia.
No quarto capítulo mostramos os requisitos dos sistemas informáticos 
para	a	automação.	O	conceito	geral	de	automação	flexível	 inclui	 integração	por	
computador,	 tecnologia	da	 informação	e	processo	de	manufatura	automatizado,	
que	 são	 todos	 implementados	 de	 modo	 a	 obter	 flexibilidade	 estratégica	 e	 de	
manufatura. Integração por computador se refere basicamente à Manufatura 
Integrada por Computador (CIM) e inclui equipamentos de computação e 
programas	projetados	especificamente	para	melhorar	o	processo	produtivo.
Por último, o quinto capítulo mostra o controle integrado de processos e 
manufatura.	 	A	 automatização	 de	 processos	 vem	 sendo	 adotada	 como	 diretriz	
empresarial,	 na	 busca	 da	 modernização	 e	 aumento	 de	 competitividade	 em	
diferentes	segmentos	econômicos.	Processos	automatizados	permitem	a	medição	
simultânea e em tempo real de inúmeras variáveis de produto e processo, 
fornecendo	 dados	 em	 quantidade	 suficiente	 para	 o	 monitoramento	 preciso	 do	
desempenho	 global	 de	 operações	 industriais.	 Tal	 riqueza	 de	 informações	 deve	
ser tratada de maneira apropriada, visando a fornecer subsídios à tomada de 
decisões gerenciais. Bons estudos!
O autor.
CAPÍTULO 1
Conceitos	de	Automação	Industrial
A partir da perspectiva do saber fazer, neste capítulo você terá os seguintes 
objetivos de aprendizagem:
  Compreender a evolução tecnológica e as mudanças no ambiente de produção, 
assim como os impactos da tecnologia no trabalho e a qualidade de vida no 
mundo	automatizado.
  Conhecer	 os	 modelos	 práticos	 da	 modernização	 de	 empresas,	 resultados,	
conceitos vitais, complexidade da automação de processos e conhecimentos 
para facilitar a discussão de questões técnicas associadas às boas práticas de 
implementação	de	processos	automatizados	no	ambiente	industrial.	
10
Automação industrial
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CONCEITOS DE AUTOMAÇÃO INDUSTRIALCapítulo 1
ConteXtualiZação
Esta disciplina tem como objetivo relacionar a Revolução Industrial do 
Século	 XVIII	 com	 a	Revolução	Tecnológica	 do	 Século	 XX.	 Busca-se	 identifi	car	
os principais fatores que promoveram a Revolução Industrial e a Revolução 
Tecnológica, bem como as mudanças que ocorreram no processo econômico, 
social e político desde a Revolução Industrial até os tempos atuais (Revolução 
Tecnológica e a Era da Informação), descrito por Groover (2008).
Inicialmente,	queremos	 identifi	car	as	semelhanças	existentes	nos	 impactos	
sociais da Revolução Industrial e a Revolução Tecnológica na atualidade. Como a 
Revolução Industrial é anterior a Revolução Tecnológica do século XX, queremos 
destacar que é neste ponto da História que começa a insegurança econômica, 
advinda da questão da substituição do homem pela máquina.
Quando a máquina ganhou lugar no mercado, a estrutura socioeconômica 
e	ambiental	sofreu	modifi	cações.	Durante	todo	o	período	da	Revolução	Industrial	
o auge tecnológico era mecânico, enquanto na Revolução Tecnológica temos o 
progresso da informação e da eletrônica. 
Atualmente,	 as	 empresas	 estão	 cada	 vez	mais	 envolvidas	 em	projetos	 de	
automaçãocom objetivos diversos, dentre eles: a redução de custo de operação, 
ganho	 de	 agilidade	 e	 aumento	 de	 confi	abilidade	 de	 processo.	 No	 entanto,	 um	
projeto de automação é muito mais do que a instalação de alguns controladores, 
sensores e treinamento de pessoal para a operação. Gera alterações de processos, 
redefi	nição	 de	 atividades	 dos	 colaboradores,	 redefi	nição	 de	 papéis,	 ganho	 em	
obtenção	e	controle	de	informações,	mudança	de	perfi	l	dos	profi	ssionais	e,	em	última	
análise,	uma	aprendizagem	organizacional.	
A partir destas primeiras considerações sobre a Automação Industrial, este 
capítulo	 tem	a	 fi	nalidade	de	apresentar	 a	evolução	 tecnológica	e	as	mudanças	
proporcionadas no ambiente de produção, bem como os modelos práticos de 
modernização	de	empresa.	
HistÓricos	e	EVolução	dos	
Aspectos	TecnolÓgicos
Segundo estudos de Groover (2008) e Borges (2000), as primeiras 
iniciativas	 do	 homem	 para	 mecanizar	 atividades	 manuais	 ocorreram	
na pré-história. Invenções como a roda, o moinho movido por vento ou 
força animal e as rodas d’água demonstram a criatividade do homem 
para poupar esforço.
As primeiras 
iniciativas do 
homem para 
mecanizar 
atividades manuais 
ocorreram na 
pré-história. 
Invenções como a 
roda demonstram 
a criatividade 
do homem para 
poupar esforço.
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Automação industrial
A automação só ganhou destaque na sociedade quando o sistema de 
produção agrário e artesanal se transformou em industrial, a partir da segunda 
metade do século XVIII, inicialmente na Inglaterra (BORGES, 2000).
No início do século XX surgem os sistemas inteiramente automáticos. Porém, 
antes deste período foram criados dispositivos simples e semiautomáticos. Devido 
à necessidade de aumentar a produção e a produtividade, surgiu uma série de 
inovações tecnológicas:
• Máquinas	modernas,	capazes	de	produzir	com	maior	perfeição	e	rapidez	em	
relação ao trabalho feito à mão.
• Utilização	 de	 fontes	 alternativas	 de	 energia,	 como	 o	 vapor,	 inicialmente	
aplicado a máquinas em substituição às energias hidráulica e muscular.
De acordo com Borges (2000), por volta do ano de 1788, James 
Watt	 criou	 um	 mecanismo	 de	 regulagem	 do	 fl	uxo	 de	 vapor	 em	
máquinas. Este pode ser considerado um dos primeiros sistemas de 
controle com realimentação. O regulador consistia num eixo vertical 
com dois braços próximos ao topo, tendo em cada extremidade uma 
bola pesada. Com isso, a máquina funcionava de modo a se regular 
sozinha,	 automaticamente,	 por	 meio	 de	 um	 laço	 de	 realimentação,	
como	você	pode	observar	na	fi	gura	1.	
Figura	1	–	Mecanismo	de	regulagem	de	fl	uxo	de	vapor
 
Fonte: Adaptado de Borges (2000, p. 6).
Segundo Borges (2000) e Groover (2008), a partir do ano de 1870, 
a	energia	elétrica	passou	a	ser	utilizada	e	a	estimular	indústrias	como	a	
do aço, a da química e a de máquinas-ferramenta. Além disso, o setor 
de transportes progrediu bastante graças à expansão das estradas de 
ferro e à indústria naval.
Continuando nosso resgate histórico, no século XX, a tecnologia 
da automação passou a contar com computadores, servomecanismos 
Por volta do ano 
de 1788, James 
Watt criou um 
mecanismo de 
regulagem do 
fl uxo de vapor em 
máquinas.
A partir do ano de 
1870, a energia 
elétrica passou a 
ser utilizada e a 
estimular indústrias 
como a do aço, 
a da química e 
a de máquinas-
ferramenta.
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CONCEITOS DE AUTOMAÇÃO INDUSTRIALCapítulo 1
e controladores programáveis. Os computadores servem de alicerce de toda 
a tecnologia da automação contemporânea. Encontramos exemplos de sua 
aplicação em diversas áreas do conhecimento e da atividade humana.
Servomecanismo	pode	ser	defi	nido	como	um	circuito	mecânico	
controlado eletro-eletrônicamente e é basicamente a associação 
da mecânica com a eletrônica. Como exemplo, podemos citar a 
ação	 que	 realizamos	 inúmeras	 vezes	 quando	 nos	 deslocamos	 ao	
banco para retirar um extrato da conta corrente e somos obrigados 
a interagir com um computador. Nesta situação, passamos o cartão 
magnético, informamos a senha e, em poucos segundos, obtemos a 
informação da movimentação bancária impressa em nossas mãos. 
Abaixo,	na	fi	gura	2,	há	um	esquema	de	automação	e	controle.	
Figura 2 - Automação e controle
 
Fonte: Adaptado de Borges (2000, p. 6).
O computador teve a sua origem relacionada à necessidade de 
automatizar	 cálculos,	 evidenciada,	 inicialmente,	 no	 uso	 de	 ábacos	
pelos babilônios, entre 2000 e 3000 a.C. De acordo com Borges (2000) 
e Groover (2008), o marco seguinte foi à invenção da régua de cálculo 
e, posteriormente, da máquina aritmética, que efetuava somas e 
subtrações por transmissões de engrenagens. 
O primeiro computador foi desenvolvido em 1946 e era de grande 
porte, completamente eletrônico. Este modelo foi chamado de Eniac, 
ocupava 180m² e pesava cerca de 30 toneladas. Funcionava com 
válvulas	e	relês	que	consumiam	150.000	watts	de	potência	para	realizar	
cerca de 5.000 cálculos aritméticos. Esta invenção marcou o que seria 
a primeira geração de computadores, que empregava tecnologia de 
válvulas eletrônicas.
A segunda geração de computadores é marcada pelo uso de 
transistores (1952). Esses componentes, diferentes do Eniac, consomem 
menos energia elétrica, não precisam aquecer-se para funcionar e, além 
O computador 
teve a sua origem 
relacionada à 
necessidade 
de automatizar 
cálculos.
O primeiro 
computador foi 
desenvolvido 
em 1946 e era 
de grande porte, 
completamente 
eletrônico. Este 
modelo foi 
chamado de Eniac, 
ocupava 180m² e 
pesava cerca de 30 
toneladas.
14
Automação industrial
disso,	são	mais	confi	áveis.	No	que	se	refere	ao	tamanho,	era	cem	vezes	menor	que	
uma válvula, permitia que os computadores ocupassem menos espaço.
A terceira geração foi marcada pelo desenvolvimento tecnológico, pois foi 
possível colocar diversos transistores em uma pastilha de silício de 1 cm², o que 
resultou no circuito integrado (CI). Além disso, nesta geração, os CI possibilitaram 
uma	 redução	 signifi	cativa	 dos	 computadores	 e	 um	 aumento	 da	 capacidade	 de	
processamento.
Segundo Pereira (2010), os circuitos integrados chamados de chips, 
surgiram em 1975 e constituíram a quarta geração de computadores, em na 
qual	 foram	 criados	 os	 computadores	 pessoais,	 de	 tamanho	 reduzido	 e	 baixo	
custo de fabricação. 
Para você compreender o nível de desenvolvimento desses 
computadores	nos	últimos	quarenta	anos,	enquanto	o	Eniac	realizava	
apenas cinco mil cálculos por segundo, um chip	atual	 faz	cerca	de	
cinquenta milhões de cálculos no mesmo tempo.
Voltando	a	contextualização	histórica,	no	ano	de	1948,	John	T.	Parsons	criou	
um método de emprego de cartões perfurados com informações para controlar os 
movimentos de uma máquina-ferramenta.
Segundo Borges (2000), com o invento do cartão perfurado com informações 
e controle de movimentos, a Força Aérea patrocinou uma série de projetos 
de pesquisa, coordenados pelo laboratório de servomecanismos do Instituto 
Tecnológico de Massachusetts (MIT). Poucos anos depois, o MIT desenvolveu 
um protótipo de uma fresadora com três eixos, dotados de servomecanismos de 
posição. 
A partir desta época, fabricantes de máquinas-ferramenta começaram 
a desenvolver projetos particulares. Essa atividade deu origem ao comando 
numérico, que implementou uma forma programável de automação com processo 
controlado por números, letras ou símbolos.
De acordo com Groover (2008), o MIT desenvolveu uma linguagem de 
programação que auxilia a entrada de comandos de trajetórias de ferramentas 
na máquina. Trata-se da linguagem APT (do inglês, Automatically Programmed 
Tools, ou “Ferramentas Programadas Automaticamente”). 
15
CONCEITOS DE AUTOMAÇÃO INDUSTRIALCapítulo 1
Ainda na trajetória da automação, teremos os robôs. Segundo 
Groover (2008), os robôs (do tcheco robota,	 que	 signifi	ca	 “escravo,	
trabalho forçado”) substituíram a mão de obra no transporte de materiais 
e em atividades perigosas.
ConformeBorges (2008), o americano George Devol projetou um 
robô programável em 1954 e, posterior a isso, fundou a fábrica de robôs 
Unimation. Poucos anos depois, a GM instalou robôs em sua linha 
de produção para soldagem de carrocerias. (Os robôs da Unimation 
também eram chamados de “máquinas de transferência programadas”, 
visto que sua principal função era a transferência de objetos de um 
ponto a outro). 
Ainda	na	década	de	50	surge	a	ideia	da	computação	gráfi	ca	interativa:	forma	
de	entrada	de	dados	por	meio	de	símbolos	gráfi	cos	com	respostas	em	tempo	real.	
O	MIT	produziu	fi	guras	simples	por	meio	da	interface	de	tubo	de	raios	catódicos	
(idêntico ao tubo de imagem de um televisor) com um computador (BORGES, 
2000; GROOVER, 2008).
Em	1959,	a	GM	começou	a	explorar	a	computação	gráfi	ca.	A	década	de	1960	
foi	o	período	mais	crítico	das	pesquisas	na	área	de	computação	gráfi	ca	interativa.	
Na época, o grande passo da pesquisa foi em 1962, quando surgiu uma das mais 
importantes	publicações	da	computação	gráfi	ca	de	 todos	os	 tempos,	a	 tese	de	
Ivan Sutherland (Sketchpad – A Man-Machine Graphical Communication System). 
Nesse trabalho, Ivan discutiu a introdução das estruturas de dados para o 
armazenamento	de	hierarquias	construídas	através	da	replicação	de	componentes	
básicos, bem como as técnicas de interação que usavam o teclado e a caneta 
ótica para desenhar, apontar e escolher alternativas. 
Essa publicação chamou a atenção das indústrias automobilísticas e 
aeroespaciais americanas. Os conceitos de estruturação de dados, bem como 
o	núcleo	da	noção	de	computação	gráfi	ca	 interativa,	 levaram	a	General Motors 
a desenvolver, em 1965, o precursor dos programas de CAD (Computer Aided 
Design ou “Projeto Auxiliado por Computador”). 
Posterior a isso, as grandes corporações americanas adotaram esse exemplo 
e	 no	 fi	nal	 da	 década	 de	 1960	 praticamente	 toda	 a	 indústria	 automobilística	 e	
aeroespacial	utilizava softwares de CAD. 
Nos anos 1970, os setores governamentais e industriais passaram a 
reconhecer	a	 importância	da	computação	gráfi	ca	como	ferramenta	de	aumentar	
a produtividade, sendo assim, as pesquisas desenvolvidas na década anterior 
começaram a dar frutos. 
Na trajetória 
da automação, 
teremos os 
robôs (do tcheco 
robota, que 
signifi ca “escravo, 
trabalho forçado”) 
substituíram a 
mão de obra 
no transporte 
de materiais e 
em atividades 
perigosas.
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Automação industrial
De acordo com Groover (2008), na década de 80, as pesquisas 
tenderam	à	 integração	e/ou	à	automatização	dos	diversos	elementos	
de	projeto	e	manufatura	com	a	fi	nalidade	de	criar	a	 fábrica	do	 futuro.	
O objetivo das pesquisas foi ampliar os sistemas CAD/CAM (Projeto 
e Manufatura Auxiliados por Computador). Criou-se, também, o 
modelamento geométrico tridimensional, com mais aplicações 
de engenharia (CAE – Engenharia Auxiliada por Computador). 
Alguns exemplos dessas aplicações são a análise e a simulação de 
mecanismos, o projeto e a análise de injeção de moldes e a aplicação 
do	método	dos	elementos	fi	nitos.	
Segundo Groover (2008), os conceitos de integração total do ambiente 
produtivo com o uso dos sistemas de comunicação de dados e novas técnicas de 
gerenciamento estão se disseminando rapidamente. 
Atividade de Estudos: 
1)	 Faça	uma	refl	exão	sobre	a	importância	do	computador	e	quais	os	
benefícios que ele trouxe para a automação mecânica. 
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Até o momento foi feita uma revisão da evolução da automação e sistemas 
utilizados	 na	 manufatura,	 na	 próxima	 seção	 iremos	 abordar	 o	 universo	 da	
automação industrial.
UniVerso	da	Automação	Industrial	e	
PerspectiVas
Segundo Groover (2008), o mundo vem presenciando, nos últimos anos, 
enormes avanços na área tecnológica, em que os circuitos eletrônicos são cada 
Na década de 
80, as pesquisas 
tenderam à 
integração e/ou à 
automatização dos 
diversos elementos 
de projeto e 
manufatura com a 
fi nalidade de criar a 
fábrica do futuro.
17
CONCEITOS DE AUTOMAÇÃO INDUSTRIALCapítulo 1
vez	 mais	 rápidos	 e	 efi	cientes,	 com	 redução	 signifi	cativa	 de	 dimensões	 e	 de	
custos. Computadores e periféricos também se desenvolvem rapidamente, em 
um círculo virtuoso, com o desenvolvimento de computadores mais poderosos e 
com capacidade de implementação de aplicações mais complexas que, por sua 
vez,	exigem	cada	vez	mais	capacidade	computacional.
O desenvolvimento dos circuitos integrados possibilitou a 
produção em larga escala e a baixo custo de microprocessadores 
dedicados. Esses dispositivos eletrônicos estão presentes não apenas 
nos equipamentos industriais, como também nos automóveis, nas 
máquinas de lavar, nos sistemas de ar-condicionado, nos aparelhos de 
vídeo, etc (GROOVER, 2008). 
Os	sistemas	mecânicos	também	sofreram	profundas	modifi	cações	
conceituais com a incorporação da capacidade de processamento, 
tornando-os	 mais	 rápidos,	 efi	cientes	 e	 confi	áveis,	 com	 custos	 de	
implementação	 cada	 vez	 menores.	 Esses	 resultados	 vêm	 causando	 uma	
ampla revolução tecnológica na Engenharia e na sociedade em geral: quando 
os automatismos eletrônicos e computacionais são associados aos sistemas 
mecânicos, observamos um maior impacto nos sistemas produtivos e no cotidiano 
das pessoas (ADAMOWSKI, 2001). 
Ao	 longo	 dos	 últimos	 anos,	 é	 cada	 vez	 mais	 frequente	 a	 utilização	 de	
componentes eletrônicos (tais como: sensores, atuadores eletromecânicos e 
circuitos de controle) para acionamento e para controle de sistemas mecânicos, 
dando	origem	à	Mecatrônica,	que	pode	ser	defi	nida	como	a	integração	concorrente	
de conhecimentos nas áreas de Mecânica, de Eletrônica e de Computação. 
Essa	 combinação	 tem	 possibilitado	 a	 simplifi	cação	 dos	 sistemas	mecânicos,	 a	
redução de custos, de tempo de desenvolvimento e a obtenção de produtos com 
elevado	grau	de	fl	exibilidade	e	capacidade	de	adaptação	a	diferentes	condições	
de operação, entre elas, as áreas de Automação Industrial, Biocibernética e da 
Domótica (ROSÁRIO, 2009). 
A Domótica é uma tecnologia que permite a gestão de todos 
os recursos habitacionais. O termo “Domótica” resulta da junção 
da palavra “Domus” (casa) com “Telemática” (telecomunicações + 
informática).	São	estes	dois	últimos	elementos	que,	quando	utilizados	
em	conjunto,	rentabilizam	o	sistema,	simplifi	cando	a	vida	diária	das	
pessoas,	 satisfazendo	 suas	 necessidades	 de	 comunicação,	 de	
conforto e segurança.
O desenvolvimento 
dos circuitos 
integrados 
possibilitou a 
produção em 
larga escala e a 
baixo custo de 
microprocessadores 
dedicados.
18
Automação industrial
Biocibernética é a Ciência que estuda os mecanismos de 
comunicação e de controle nas máquinas e nos seres vivos.
Groover (2008) e ARC (2010) descrevem sobre os sistemas de controle e 
supervisão, entre eles estão:
• DCS	 (Sistemas	 de	 Controle	 Distribuído):	 são	 utilizados	 em	 aplicações	
industriais e de engenharia civil para acompanhar e controlar os equipamentos 
distribuídos com remotas intervenções humanas.
• PLC (Controlador Lógico Programável): ou controlador programável, é um 
computador digital usado para a automação de processos eletromecânicos, 
tais como: o controle de máquinas em linhas de montagem da fábrica, 
passeios de diversões ou luminárias. PLCs são usados em muitas indústrias 
e máquinas.
• SCADA (Sistemas de Supervisão e Aquisição de Dados, ou abreviadamente 
SCADA, proveniente do seu nome em tradução Supervisory Control And 
Data Acquisition):	 são	sistemasque	utilizam	softwares para supervisionar e 
monitorar as variáveis e os dispositivos de sistemas de controle conectados a 
drivers	específi	cos.	
Estes sistemas de controle e supervisão terão um grande impacto nas 
automações das indústrias e, principalmente, nas empresas de geração de 
energia,	 o	 que	 demandará	 profi	ssionais	 com	 conhecimento	 em	 automação,	
controle e supervisão. 
Segundo ARC (2010), os sistemas de automação terão um crescimento em 
torno de 9,6% até 2011. Ele comenta, ainda, que o aumento em torno de 10% 
em	sistemas	automação	trará	um	aumento	signifi	cativo	de	produtividade	global,	
efi	ciência	energética	e	desempenho	principalmente	nas	 indústrias	de	petróleo	e	
gás, energia, produtos químicos e farmacêuticos, papel e celulose, metalúrgica, 
mineração e marítima.
O	relatório	do	ARC	(2010)	afi	rma	que	as	pressões	constantes	da	globalização	
estão	 impulsionando	 os	 fabricantes	 de	 processos	 automatizados	 a	 melhorar	 o	
desempenho das plantas industriais, de maneira tal que seriam inconcebíveis 
sem os modernos sistemas de automação de processos e processos de negócios. 
Embora	 a	 globalização	 aumente	 as	 oportunidades	 para	 esses	 fabricantes,	 ela	
também	intensifi	ca	os	desafi	os	que	enfrentam,	pois	precisam	ser	ágeis	frente	às	
oportunidades	de	mercado	emergentes	e	melhorar	seu	desempenho	fi	nanceiro,	
tudo	isso	enquanto	gerenciam	uma	base	cada	vez	menor	de	pessoas	instruídas	e	
bem treinadas.
19
CONCEITOS DE AUTOMAÇÃO INDUSTRIALCapítulo 1
Larry O’Brien, Diretor de Pesquisa de Indústrias de Processos do 
ARC	(ARCWEB,	2010)	afi	rmou	que:	“o	sucesso	contínuo	será	o	caminho	
para continuar fornecendo os benefícios sustentados e mensuráveis da 
automação para o desempenho dos negócios e da rentabilidade”. 
Nesse	estudo,	o	ARC	analisa	os	principais	indicadores	que	defi	nem	
o	 crescimento	 do	 mercado	 de	 automação	 mundial,	 da	 utilização	 da	
capacidade para a produtividade e a produção industrial, e como esses 
fatores afetarão o mercado nos próximos anos. Apesar dos problemas 
na economia norte-americana e canadense, a perspectiva global 
para automação e produção continua brilhante. ARC (2010) comenta, 
ainda, que os altos preços de energia continuam contribuindo para maiores 
investimentos	em	automação	nas	empresas	de	petróleo,	gás	e	refi	no	e,	também,	
as indústrias farmacêuticas e de biotecnologia continuam fortes, principalmente 
na Ásia, Oriente Médio, Leste Europeu e América Latina (ARC, 2010). 
Atividade de Estudos: 
1) A partir do que já foi estudado nesta disciplina, quais são as 
novas tendências tecnológicas para a automação? E em que 
essas tendências podem facilitar o ambiente de trabalho? 
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O sucesso contínuo 
será o caminho 
para continuar 
fornecendo 
os benefícios 
sustentados e 
mensuráveis da 
automação para 
o desempenho 
dos negócios e da 
rentabilidade.
20
Automação industrial
Controles	de	Processo	e	Automação	
da	Manufatura,	Processos	e	Modelos	
de	Processos
A	maioria	dos	sistemas	modernos	de	automação,	como	os	utilizados	
nas indústrias automobilísticas e petroquímicas e nos supermercados, 
é extremamente complexa e requer muitos ciclos de realimentação 
(ROSÁRIO, 2009). 
 
Segundo Groover (2008), uma das grandes vantagens da 
automação para o supermercado está na obtenção de informações 
que ajudem no processo decisório e, neste processo, um dos grandes 
aliados é o código de barras. Principalmente para as grandes lojas de 
departamentos, cujas unidades operaram com uma grande variedade 
de itens, chegando, em alguns casos, acima de 40.000. A maioria dos 
produtos vendidos nos supermercados já apresenta impresso em suas 
embalagens	(ou	etiquetas	afi	xadas)	o	código	de	barras.	Apenas	alguns	
poucos	produtos	são	recebidos	sem	o	respectivo	código,	os	quais	são	codifi	cados	
na	própria	loja	com	a	utilização	de	impressoras	de	código	de	barras.	Produtos	dos	
setores de hortifrutigranjeiros, açougue e padarias são normalmente etiquetados 
através de balanças com impressoras de código de barras integral instaladas 
nestes setores ou, nos supermercados mais modernos, são pesados diretamente 
em balanças instaladas no próprio caixa, integradas a leitores bióticos ou não.
A opção de passagem no caixa tem grandes vantagens:
• Elimina as perdas por alterações do conteúdo da embalagem, 
ou seja, o cliente mal intencionado após pesar acrescenta mais 
produtos.
•	 Reduz	 o	 custo	 da	 alocação	 de	 funcionários	 para	 pesagem	 e	
etiquetagem das mercadorias no setor de hortifrutigranjeiros.
• Aumenta a venda dos produtos, pois só no caixa o cliente se 
depara com o valor a ser pago.
• E, sobretudo, aumenta a satisfação do cliente que não é obrigado a 
entrar	em	uma	fi	la	para	pesagem	e	outra	para	caixa.
Dos sistemas 
modernos de 
automação, como 
os utilizados 
nas indústrias 
automobilísticas 
e petroquímicas 
e nos 
supermercados, 
é extremamente 
complexa e requer 
muitos ciclos de 
realimentação.
21
CONCEITOS DE AUTOMAÇÃO INDUSTRIALCapítulo 1
Um ponto extremamente importante da operação de caixa a ser destacado 
é	a	utilização	de	cartões	fi	delidade.	Com	ele,	não	só	o	supermercado	consegue	
conceder crédito mais rapidamente, como também obtém informações sobre 
o	 perfi	l	 do	 consumidor.	 O	 que	 compra,	 quando	 compra,	 com	 que	 frequência,	
como paga, características do cliente (idade, sexo, classe, instrução, etc.) 
são informações extremamente importantes que servirão para adequação de 
variáveis como o mix de produtos, os preços, o horário de funcionamento, as 
promoções, as ofertas casadas, os serviços adicionais e tantas outras que 
servirão	para	conquistar	a	preferência	do	cliente.	Na	fi	gura	3	podemos	visualizar	o	
funcionamento	de	um	supermercado	automatizado:	
Figura 3 - Automação e controle de uma loja de departamento
Fonte: MM Informática (2010).
Um dos controles mais importantes em uma loja de departamento ou 
supermercado é o do processo de controle de estoque. Com o processo 
automatizado,	o	 tempo	e	o	custo,	principalmente	de	pessoal,	de	uma	operação	
de	 inventário	são	 reduzidos	de	 tal	 forma	que	ele	pode	ser	 realizado	com	muito	
mais	frequência,	permitindo	mais	precisão	ao	processo	e	reduzindo	as	perdas	por	
quebras de estoque (MM INFORMÁTICA, 2010). 
A automação está presente não somente na indústria, mas também no comércio 
e no setor bancário, tendo uma contribuição mútua na comunicação entre si.
22
Automação industrial
Segundo Groover (2008), uma contribuição adicional importante dos sistemas 
de Automação Industrial é a conexão do sistema de supervisão e controle com 
sistemas corporativos de administração das empresas. Esta conectividade 
permite o compartilhamento de dados importantes da operação diária dos 
processos, contribuindo para uma maior agilidade do processo decisório e maior 
confi	abilidade	 dos	 dados	 que	 suportam	 as	 decisões	 dentro	 da	 empresa	 para,	
assim, melhorar a produtividade.
Ainda segundo Groover (2010), cada sistema de automação se 
compõe de cinco elementos:
• acionamento: provê o sistema de energia para atingir determinado 
objetivo. É o caso dos motores elétricos, pistões hidráulicos, etc.;
• sensoriamento: mede o desempenho do sistema de automação 
ou uma propriedade particular de algum de seus componentes. 
Exemplos: termopares para medição de temperatura e encoders 
(geradores de impulsos) são equipamentos eletromecânicos, 
utilizados	 para	 conversão	 de	 movimentos	 rotativos	 ou	
deslocamentos lineares em impulsos elétricosde onda quadrada, 
que geram uma quantidade exata de impulsos por volta em uma 
distribuição perfeita dos pulsos ao longo dos 360 graus do giro 
do	 eixo.	 Podem	 ser	 utilizados	 em	 conjunto	 com	 contadores,	
tacômetros, controladores lógicos programáveis ou conversores 
de frequência para sinais analógicos. Fornecem medidas e 
controles precisos em velocidades de rotação, velocidades 
lineares,	 posicionamentos	 angulares,	 volumes	 ou	 vazões	 de	
produtos líquidos, robótica e outras aplicações em processos 
diversos para medição de velocidade;
• controladores: utilizam	a	 informação	dos	sensores	para	regular	
o acionamento. Por exemplo, para manter o nível de água num 
reservatório	usamos	um	controlador	de	 fl	uxo	que	abre	ou	 fecha	
uma válvula, de acordo com o consumo. Mesmo um robô requer 
um controlador para acionar o motor elétrico que o movimenta. 
Um Controlador Lógico Programável ou Controlador Programável, 
conhecido também por suas siglas CLP ou CP e pela sigla de 
expressão inglesa PLC (Programmable Logic Controller), é um 
computador	 especializado,	 baseado	 num	microprocessador	 que	
desempenha funções de controle de diversos tipos e níveis de 
complexidade. Geralmente, as famílias de Controladores Lógicos 
Programáveis	 são	 defi	nidas	 pela	 capacidade	 de	 processamento	
23
CONCEITOS DE AUTOMAÇÃO INDUSTRIALCapítulo 1
de um determinado número de pontos de Entradas e/ou Saídas 
(E/S). Controlador Lógico Programável, segundo a ABNT 
(Associação Brasileira de Normas Técnicas), é um equipamento 
eletrônico digital com hardware e software compatíveis com 
aplicações industriais. Segundo a NEMA (National Electrical 
Manufacturers Association), é um aparelho eletrônico digital que 
utiliza	 uma	memória	 programável	 para	 armazenar	 internamente	
instruções	 e	 para	 implementar	 funções	 específi	cas,	 tais	 como:	
lógica,	 sequenciamento,	 temporização,	 contagem	 e	 aritmética,	
controlando, por meio de módulos de entradas e saídas, vários 
tipos de máquinas ou processos;
• comparador ou elemento de decisão: compara os valores 
medidos com valores preestabelecidos e toma a decisão de 
quando atuar no sistema. Como exemplos, podemos citar os 
termostatos e os programas de computadores;
• programas: contêm informações de processo e permitem 
controlar as interações entre os diversos componentes.
Na	fi	gura	4,	você	pode	ver	um	sistema	de	realimentação.
Figura 4 - Sistema de realimentação
Fonte: Adaptado de Borges (2000).
Os sistemas de controle automático na indústria operam 
em	 paralelo	 à	 linha	 de	 produção	 e	 são	 utilizados	 para	 coordenar,	
monitorar, alterar e registrar as condições de máquinas, produtos 
e processos. Têm como principais características, que devem ser 
atendidas	simultaneamente,	a	minimização	da	intervenção	humana,	a	
manutenção de condições de segurança operacional e a garantia de 
respostas em tempo real.
Na automação de um processo produtivo, é necessário empregar 
dispositivos mecânicos, elétricos e eletrônicos que desempenhem 
Principais 
características, que 
devem ser atendidas 
simultaneamente, 
a minimização da 
intervenção humana, 
a manutenção 
de condições 
de segurança 
operacional e a 
garantia de respostas 
em tempo real.
24
Automação industrial
funções equivalentes às humanas nas atividades de supervisão e controle, tais 
como coleta e análise de dados e correção de rumos. Para o atributo dos sentidos 
humanos, foram desenvolvidos os sensores ou instrumentos de medição, que 
medem e informam os dados sobre o andamento do processo. Para as funções 
executadas pelo cérebro humano, foram criados dispositivos denominados 
controladores, que recebem e processam as informações fornecidas pelos 
sensores, calculando as medidas a adotar e emitindo instruções para os atuadores. 
Esses	são	os	dispositivos	que	executam	as	ações	que	seriam	 realizadas	pelos	
membros humanos para corrigir variações detectadas pelos outros dispositivos ou 
alterar as respostas do processo (GUTIERREZ, 2008).
O controlador é um dispositivo que monitora e pode alterar 
as variáveis de saída de um sistema dinâmico por meio do ajuste 
das	 variáveis	 de	 entrada	 do	 sistema.	 Por	 essa	 razão,	 as	 variáveis	
de saída recebem o nome de controladas e as variáveis de entrada 
são chamadas de manipuladas. Podem ser variáveis de entrada ou 
de	 saída:	 temperatura,	 pressão,	 nível,	 vazão,	 densidade,	 tempo,	
velocidade, potência, tensão (elétrica), corrente, frequência, estado 
(ligado ou desligado), peso, dimensão e posição (GUTIERREZ, 2008).
Podemos imaginar uma caixa de água alimentada por uma bomba simples, 
na qual a água deve manter-se entre os níveis mínimos e máximos. Tem-se, 
então, como variável controlada a altura do líquido e como variável manipulada o 
estado da bomba (ligada/desligada).
Por exemplo, para manter o nível de água num reservatório, usamos um 
controlador	que	liga	e	desliga	a	bomba,	de	acordo	com	o	consumo.	(fi	gura	5).	
Figura 5 - Sistema de controle
Fonte: Esser (2010, p. 2).
O controlador é 
um dispositivo que 
monitora e pode 
alterar as variáveis 
de saída de um 
sistema dinâmico 
por meio do ajuste 
das variáveis de 
entrada do sistema. 
25
CONCEITOS DE AUTOMAÇÃO INDUSTRIALCapítulo 1
Para	você	entender	a	fi	gura,	acompanhe	a	legenda	a	seguir:
1. Reservatório Inferior.
2. Conjunto Moto-bomba (elemento de acionamento).
3. Painel Elétrico de Acionamento e Controle (elemento de controle).
4. Cabo de Comando.
5. Tubulação de Abastecimento.
6. Chave Bóia (elemento de sensoriamento).
7. Reservatório Superior.
De	acordo	com	Gutierrez	(2008),	sempre	que	a	água	atinge	o	nível	mínimo,	
um sensor detecta essa condição e informa ao controlador, o qual liga a bomba. 
Quando a água atinge o nível máximo, outro sensor envia essa informação ao 
controlador, que desliga a bomba. Esse exemplo mostra um sistema de controle 
simples, no qual apenas uma variável é manipulada e pode assumir somente dois 
estados discretos. 
O exemplo do controle no ligar a bomba quando o nível da água baixar, 
sempre de modo automático, insere-se em um tipo de sistema que se pode 
chamar de controle com malha fechada.
Controle	em	MalHa	ABerta	e	MalHa	
FecHada
Denomina-se malha de controle o circuito composto pelos 
sensores,	 controladores	 e	 atuadores,	 que	 realiza	 o	 ciclo	 de	 ações	
básicas necessárias ao controle automático de um processo 
produtivo. Uma máquina ou uma planta industrial completa pode ser 
composta por apenas uma ou por centenas de malhas de controle 
que, em conjunto, executam a automação total da máquina ou 
unidade produtiva.
Os	 sistemas	 de	 controle	 são	 classifi	cados	 em	 dois	 tipos:	 sistemas de 
controle em malha aberta e sistemas de controle em malha fechada. A 
distinção entre eles é determinada pela ação de controle, que é componente 
responsável	pela	ativação	do	sistema	para	produzir	a	saída.	A	seguir,	descrevemos	
detalhadamente como funciona cada um desses sistemas.
26
Automação industrial
Sistema de Controle em Malha Fechada é aquele no qual a ação 
de controle depende de algum modo da saída. Portanto, a saída possui 
um efeito direto na ação de controle. Nesse caso, conforme pode ser visto 
através	da	fi	gura	6,	a	saída	é	sempre	medida	e	comparada	com	a	entrada,	
a	fi	m	de	reduzir	o	erro	e	manter	a	saída	do	sistema	em	um	valor	desejado.	
Um exemplo prático deste tipo de controle é o controle de temperatura da 
água de um chuveiro. Neste exemplo, o homem é o elemento responsável 
por medir a temperatura e, baseado nesta informação, determinar uma 
relação entre a água fria e a água quente com o objetivo de manter a temperatura 
da água no valor por ele tido como desejado para o banho.
Segundo	 Gutierrez	 (2008),	 o	 conceito	 Técnico	 de	 controle	 é	 o	 de	 malha	
fechada, com realimentação (feedback), na qual a variável de saída é realimentada 
ao	controlador.	Este	compara	o	nível	da	saída	com	o	valor	de	referência	defi	nido	
(set point – ponto de controle) e, em função da diferença (erro),aumenta ou 
diminui o valor da entrada até que o valor da saída alcance o valor ideal. Casos 
imprevistos são detectados e tratados pelo controlador, porém, caso haja um 
desvio muito grande do valor de referência, pode ser necessário certo tempo para 
que seja recobrado o equilíbrio do sistema.
Figura 6 - Sistemas de automação com controle de malha fechada
Fonte: Adaptado Groover (2008, p. 77).
De acordo com Groover (2008), um sistema empresarial é um sistema 
de	malha	 fechada.	 (fi	gura	 7).	 Um	 projeto	 bem	 planejado	 vai	 reduzir	 o	 controle	
administrativo necessário. Deve-se considerar que distúrbios nesse sistema 
correspondem à carência de mão de obra ou matéria-prima, à interrupção de 
comunicação, a erros humanos e a outros fatores.
 Para um gerenciamento apropriado, é fundamental o estabelecimento de um 
sistema de previsão com base em dados estatísticos. Sabe-se que um sistema 
pode	ser	otimizado	pela	utilização	do	lead time ou antecipação. 
Sistema de 
Controle em Malha 
Fechada é aquele 
no qual a ação de 
controle depende 
de algum modo da 
saída.
27
CONCEITOS DE AUTOMAÇÃO INDUSTRIALCapítulo 1
Figura 7 - Sistemas de automação com controle de malha 
fechada	de	um	sistema	organizacional	de	engenharia.
Fonte: Adaptado Groover (2008, p. 77).
Segundo	Gutierrez	(2008),	outro	conceito	importante	é	o	de	malha 
aberta, ou seja, que não possui realimentação, caso em que o controle 
é conhecido como antecipativo (feedforward - realimentação). Tal 
controle é adequado aos processos em que seria muito longo o período 
de tempo necessário para que as variáveis de saída apresentassem 
mudanças em função da realimentação. Contudo, é fundamental que o 
comportamento do processo controlado seja perfeitamente conhecido 
para que as respostas possam ser adequadamente antecipadas. 
Ao ser detectado qualquer distúrbio que afete a variável de entrada, 
imediatamente é tomada uma ação corretora. O inconveniente da 
malha aberta é que, caso ocorram variações imprevistas, não há como o sistema 
corrigir sua atuação. 
Um	 sistema	 de	 controle	 em	 malha	 aberta	 (fi	gura	 8)	 é	 aquele	
sistema no qual a ação de controle é independente da saída, portanto, 
a saída não tem efeito na ação de controle. Neste caso, conforme 
mostramos	na	fi	gura	8,	a	saída	não	é	medida	e	nem	comparada	com	
a entrada. Um exemplo prático deste tipo de sistema é a máquina de 
lavar roupa. Após ter sido programada, as operações de molhar, lavar 
e enxaguar são feitas baseadas nos tempos predeterminados. Assim, 
após	concluir	cada	etapa,	ela	não	verifi	ca	se	esta	foi	efetuada	de	forma	
correta	(por	exemplo,	após	enxaguar,	ela	não	verifi	ca	se	a	roupa	está	
totalmente limpa) (GROOVER, 2008).
 
Figura 8 - Sistema de malha aberta
Fonte: Adaptado Groover (2008, p. 78).
malha aberta, 
ou seja, que 
não possui 
realimentação, caso 
em que o controle 
é conhecido 
como antecipativo 
(feedforward - 
realimentação).
Um sistema de 
controle em malha 
aberta é aquele 
sistema no qual a 
ação de controle é 
independente da 
saída, portanto, 
a saída não tem 
efeito na ação de 
controle. 
28
Automação industrial
Vamos agora nos concentrar na realimentação, característica do sistema de 
malha fechada, que permite a saída ser comparada com a entrada. Geralmente, a 
realimentação	é	produzida	num	sistema	quando	existe	uma	sequência	fechada	de	
relações de causa e efeito entre variáveis do sistema. Quando a realimentação se 
processa no sentido de eliminar a defasagem entre o valor desejado e o valor do 
processo recebe o nome de realimentação negativa.
Um	 dos	 grandes	 desafi	os	 da	 automação	 consiste	 em	 determinar	 com	
precisão quais são as variáveis que devem ser manipuladas e em que 
magnitude, para que as variáveis controladas se mantenham nos valores 
desejados. Os cálculos efetuados com esse objetivo são incorporados aos 
algoritmos executados pelos controladores, para emissão das ordens enviadas 
aos atuadores. O procedimento mais adotado para esses cálculos e também 
o mais tradicional é o denominado controle PID (Proporcional – Integral – 
Derivativo) que se baseia nos desvios já ocorridos.
Um algoritmo	é	um	conjunto	fi	nito	de	regras	que	fornece	uma	
sequência	 de	 operações	 para	 resolver	 um	 problema	 específi	co.	
Segundo o dicionário Houaiss (2001, p 18), um algoritmo é um: 
“Processo de cálculo, ou de resolução de um grupo de problemas 
semelhantes, em que se estipulam, com generalidade e sem 
restrições, regras formais para a obtenção de resultado ou de solução 
de problema.”
Hemerly (2000) menciona o funcionamento do controle PID a partir das 
defi	nições	a	seguir:	
• Defi nição de proporcional (P): em uma ação liga-desliga, quando a variável 
controlada	se	desvia	do	valor	ajustado,	o	elemento	fi	nal	de	controle	realiza	um	
movimento brusco de ON (liga) para Off (desliga), provocando uma oscilação 
no resultado de controle. Para evitar tal tipo de movimento, foi desenvolvido 
um	 tipo	de	ação	no	qual	 a	ação	corretiva	produzida	por	este	mecanismo	é	
proporcional ao valor do desvio. Tal ação foi chamada de ação proporcional. 
• Defi nição de Integral (I):	 ao	 utilizar	 o	 controle	 proporcional	 conseguimos	
eliminar o problema das oscilações provocadas pela ação ON-OFF e este 
seria o controle aceitável na maioria das aplicações se não houvesse o 
inconveniente da não eliminação do erro de off-set sem a intervenção do 
operador. Esta intervenção em pequenos processos é aceitável, porém, em 
grandes plantas industriais, isto se torna impraticável. Para resolver este 
29
CONCEITOS DE AUTOMAÇÃO INDUSTRIALCapítulo 1
problema e eliminar este erro de off-set, desenvolveu-se uma nova unidade 
denominada ação integral.
• Ação derivativa (D): tem sua ação proporcional ao desvio versus tempo. Em 
resumo, as ações derivativas só atuam em presença do desvio. O controlador 
ideal seria aquele que impedisse o aparecimento de desvios, o que na prática 
seria difícil. No entanto, pode ser obtida a ação de controle que reaja em 
função da velocidade do desvio, ou seja, não importa a amplitude do desvio, 
mas sim a velocidade com que ele aparece. Este tipo de ação é comumente 
chamado de ação derivativa. Ela atua fornecendo uma correção antecipada 
do desvio, isto é, no instante em que o desvio tende a acontecer, ela fornece 
uma correção de forma a prevenir o sistema quanto ao aumento do desvio, 
diminuindo, assim, o tempo de resposta.
EXemplos	práticos	do	uso	de	PID
Deseja-se	 controlar	 o	 volume	 de	 um	 fl	uxo	 primeiramente	 em	 um	 reator	
químico. Em primeiro lugar, tem-se que pôr uma válvula de controle do volume 
de	dito	fl	uxo	e	um	fl	uxo	com	a	fi	nalidade	de	ter	uma	medida	constante	do	valor	
do volume que circule. O controlador irá vigiando para que o volume que circule 
seja o estabelecido por nós. No momento em que detecte um erro, mandará um 
sinal à válvula de controle de maneira que esta se abrirá ou fechará corrigindo o 
erro	medido.	E	teremos	desse	modo	o	fl	uxo	desejado	e	necessário.	O	PID	é	um	
cálculo matemático, o que envia a informação é o PLC. 
Deseja-se manter a temperatura interna de um reator químico em seu valor 
de referência. Deve-se ter um dispositivo de controle da temperatura (pode ser 
um aquecedor, uma resistência elétrica ...) e um sensor (termômetro). O P, PI ou 
PID irá controlando a variável (neste caso a temperatura). No instante em que 
esta não seja a correta, avisará ao dispositivo de controle de maneira que este 
atue corrigindo o erro. De todos os modos, o mais correto é pôr um PID. Se há 
muito ruído, um PI, mas um P não nos serve muito, já que não chegaria a corrigir 
até o valor exato.
Contudo, a pesquisa nesse campo é intensa e outros procedimentos vêm 
sendo testados e implementados, como sistemas especialistas e os baseados em 
lógica fuzzy, que incorporam a experiência humana nos modelos de determinação 
das respostas de controle (LUNA FILHO, 2010). 
Para você entender:
30
Automação industrial
a) Sistemas especialistas são programas constituídospor uma série 
de regras que analisam informações (normalmente fornecidas pelo 
usuário	do	sistema)	sobre	uma	classe	específi	ca	de	problema	(ou	
domínio de problema).
• Vantagens de um sistema especialista
 – fi	ca	disponível	24	horas;
 – um	 sistema	 especialista	 computadorizado	 sempre	 gera	 a	 melhor	
opinião possível;
 – determinação de tempos de ajuste e controle de qualidade em 
tempo real;
 – 	 facilita	 o	 controle	 do	 sistema	 por	 parte	 de	 pessoas	 e	 agiliza	 o	
processo de decisão.
b) Lógica fuzzy ou lógica difusa é uma metodologia para trabalhar 
com informações inexatas, imprecisas e incompletas. Conjuntos 
fuzzy e lógica fuzzy são poderosas ferramentas matemáticas 
para a modelagem e controle de sistemas incertos na indústria, 
na	 humanidade	 e	 na	 natureza,	 pois	 eles	 são	 facilitadores	 para	 o	
raciocínio aproximado, em uma tomada de decisão, na ausência de 
informações completas e precisas. 
Vejamos alguns exemplos: 
• Controle de lógica difusa para uma lavadora de louça: ajusta o ciclo de 
limpeza	e	enxágue,	bem	como	a	estratégia	de	lavagem,	baseado	no	
número de louças, no tipo e na quantidade de comida incrustada nela.
• Controle de lógica difusa para um motor de carro: controla a injeção 
e ignição, baseado na regulação do acelerador, temperatura da 
água de refrigeração, concentração de oxigênio, RPM, volume de 
combustível, etc.
Segundo	Gutierrez	(2008),	os	sistemas	de	controle	de	processos	
podem	ser	classifi	cados	da	seguinte	forma:
a) Discretos: referentes à fabricação de produtos ou peças que podem 
ser contados como unidades individuais e nas quais predominam 
as atividades discretas. São exemplos desse tipo de processo: a 
produção de placas de metal estampadas, de automóveis, aviões, 
Sistemas 
especialistas 
são programas 
constituídos por 
uma série de regras 
que analisam 
informações 
(normalmente 
fornecidas pelo 
usuário do sistema) 
sobre uma classe 
específi ca de 
problema (ou 
domínio de 
problema).
Lógica fuzzy ou 
lógica difusa é 
uma metodologia 
para trabalhar 
com informações 
inexatas, 
imprecisas e 
incompletas. 
Discretos: 
referentes à 
fabricação de 
produtos ou 
peças que podem 
ser contados 
como unidades 
individuais e nas 
quais predominam 
as atividades 
discretas. 
31
CONCEITOS DE AUTOMAÇÃO INDUSTRIALCapítulo 1
bens de capital, brinquedos, eletroeletrônicos, computadores, 
vestuário, tijolos, pneus e calçados.
b) Bateladas: relativos a bens cuja produção requer que 
determinadas quantidades de matérias-primas sejam combinadas 
de forma apropriada durante um dado período de tempo. Apesar de 
intermitentes	(descontínuos),	tais	processos	têm	natureza	contínua	
durante o período de atividade. São exemplos: a fabricação de colas 
ou de alimentos, em que a mistura de insumos, em proporções 
calculadas, precisa ser mantida aquecida durante um tempo 
preestabelecido.	Também	podem	ser	classifi	cadas	nessa	categoria	
as	indústrias	farmacêuticas,	de	bebidas,	de	produtos	de	limpeza,	de	
alimentos, de cerâmica, de fundição e de embalagens.
c) Contínuos: referentes a sistemas em que as variáveis precisam 
ser monitoradas e controladas ininterruptamente. É o caso, por 
exemplo, de siderúrgicas, da produção de combustíveis, gás 
natural, produtos químicos, plásticos, papel e celulose, cimento, 
açúcar e álcool.
A	Automação	MelHora	o	
Gerenciamento	da	Produção
Quando uma empresa de manufatura, totalmente operada por pessoas, 
deseja	 ter	 um	 efetivo	 monitoramento	 de	 todas	 as	 tarefas	 realizadas,	 material	
empregado,	 tempo	 de	 tarefa	 utilizado,	 tempo	 de	 produção	 total,	 quantidade	 de	
unidades	produzidas,	componentes	em	estoque,	etc.,	não	há	outra	solução	além	
de mandar os operários escreverem isso tudo. Esse processo é demorado (e, 
portanto, caro) e se corre o risco de que surjam erros nos relatórios, além de 
ser necessário esperar que os trabalhadores executem essas tarefas, em alguns 
casos,	o	fi	m	do	expediente.
	 Quando	 a	 produção	 é	 totalmente	 realizada	 por	 robôs	 controlados	 por	
computadores, eventualmente ligados a um computador central que supervisa 
todas as tarefas, essas informações são transmitidas em forma automática, rápida 
e	efi	ciente,	além	de	poderem	ser	avaliadas	a	qualquer	momento.
A qualidade dos produtos melhora por várias questões. Um dispositivo 
automatizado	(robô)	de	soldagem,	por	exemplo,	pode	posicionar	com	muito	mais	
precisão a ferramenta de solda do que um operário.
Bateladas: relativos 
a bens cuja 
produção requer 
que determinadas 
quantidades de 
matérias-primas 
sejam combinadas 
de forma 
apropriada durante 
um dado período 
de tempo.
Contínuos: 
referentes a 
sistemas em que as 
variáveis precisam 
ser monitoradas 
e controladas 
ininterruptamente. 
32
Automação industrial
Também, em alguns casos, a velocidade da solda redunda em sua qualidade 
e um robô pode soldar bem mais rapidamente do que um ser humano. A precisão 
no posicionamento da ferramenta ou do produto, no caso de uma montagem, é 
fundamental na qualidade deste e nisso os robôs apresentam óbvias vantagens.
Capacidade	de	Operar	em	AmBientes	
Hostis	ou	com	Materiais	Perigosos
Uma das primeiras aplicações dos robôs na indústria foi operando metais 
à	 alta	 temperatura.	Os	 operários	 deviam	 fazer	 isso	 com	 pesados	 instrumentos	
de	 difícil	 manuseio.	 Um	 robô	 adequado	 pode	 fazer	 essa	 tarefa	 sem	 maiores	
inconvenientes (GROOVER, 2008).
Muitas	tintas	utilizadas	na	indústria	são	tóxicas,	o	que	faz	com	que	se	deva	
tomar cuidados extremos para seu manuseio por parte dos operários, o que, 
além do risco que isso representa para a saúde, incrementa o custo de produção. 
Elementos químicos tóxicos, tais como chumbo, também são de manuseio 
inadequado para o homem. O mesmo acontece com materiais radiativos, 
explosivos ou combustíveis.
Nesses ambientes perigosos ou hostis para o homem, também são 
apreciadas as vantagens do uso de robôs, vejamos alguns casos: para trabalhar 
no vácuo (como é o caso do espaço exterior), chegar até lugares aonde o homem 
não poderia chegar ou seria extremamente difícil (outros planetas, por exemplo), 
trabalhar com solda submarina ou em ambientes de elevada pressão ou 
temperatura, barulhentos ou que representem algum tipo de perigo à integridade 
física do homem.
ConseQuências	Sociais	do	uso	da	
Automação
Em muitas aplicações nas indústrias, principalmente as metalúrgicas e de 
montagem de componentes ou partes em geral, a vantagem da automação é 
evidente.
Como	 já	 evidenciamos,	 quando	 a	 automação	 é	 utilizada	 no	 processo	 de	
fabricação, é indiscutível, a redução de custos, a melhoria na produtividade, a 
melhoria	na	quantidade	de	unidades	produzidas	e	na	qualidade	do	produto	fi	nal.	
Contudo,	 esse	 cenário	 desperta	 uma	 questão	 fundamental:	 o	 que	 fazer	 com	 a	
33
CONCEITOS DE AUTOMAÇÃO INDUSTRIALCapítulo 1
mão de obra? É evidente, em função de tudo que você já estudou 
até aqui, que a automação nas indústrias gera desemprego. Milhares 
de tarefas, principalmente nas linhas de produção, que antes eram 
executadas	por	operários	de	certa	qualifi	cação	agora	são	executadas	
por robôs. Alguma parte dessa mão de obra pode ser capacitada e 
reaproveitada na própria indústria, pois é evidente que, mesmo que 
a	 tarefa	 seja	 automatizada,	 alguém	 tem	 que	 controlar	 a	 produção,	
programar os robôs, relevar os dados, etc., tarefas estas que devem 
ser feitas por humanos. Mas também é evidente que a mão de obra 
necessária	 para	 fazer	 essas	 tarefas	 todas	 é	 muito	 menor	 do	 que	 a	
empregada	 antigamente,	 quando	 utilizados	 métodos	 de	 produção	
manuais (CAPELLI, 2007).
Será	que	a	 solução	é	 fi	car	 no	 passado,	 negar	 ou	 desconsiderar	
os avanços tecnológicos, rejeitar a possibilidade de melhorar a produção em 
qualidade e quantidade em prol de uma distribuição maciça de empregos?
Segundo	 Capelli	 (2007),	 infelizmente,	 essa	 não	 parece	 ser	 a	 melhor	 a	
solução. Desde o início dos tempos ohomem teve que trabalhar duro para 
ganhar	 seu	 sustento.	A	 automação	 se	 confi	gura,	 talvez	 pela	 primeira	 vez	 na	
história da humanidade, como um meio de atingir tal objetivo. Robôs poderiam 
fazer	 todo	 o	 trabalho	 pesado,	 plantar,	 colher,	 fabricar	 eletrodomésticos	 e	
aparelhos	eletrônicos,	fazer	tarefas	domésticas	e	até	fabricar	as	máquinas	que	
farão outros trabalhos, deixando para o homem apenas as tarefas de criação, 
organização	 e	 controle.	 O	 homem	 só	 deveria	 utilizar	 sua	 imaginação	 para	
idealizar	em	que	os	robôs	podem	aumentar	ainda	mais	o	conforto	das	pessoas.	
Muito	mais	tempo	livre	para	dedicar	ao	lazer,	à	cultura,	às	artes,	à	educação	e	
ao	pensamento	poderia	benefi	ciar	à	sociedade.
Entretanto, para que esse paraíso seja apenas imaginável, é necessário que 
as	 riquezas	geradas	pelo	uso	da	 tecnologia	sejam	 justamente	distribuídas,	que	
todas as pessoas tenham acesso a esses benefícios.
Se você quiser saber mais sobre automação da manufatura, 
consulte GROOVER, Mikell P. Automation, production systems, 
and computer-integrated manufacturing. Publisher: Prentice-
hall Of India Pvt Ltd., 2008.
A automação 
é utilizada no 
processo de 
fabricação, é 
indiscutível, a 
redução de custos, 
a melhoria na 
produtividade, 
a melhoria na 
quantidade 
de unidades 
produzidas e na 
qualidade do 
produto fi nal.
34
Automação industrial
Atividade de Estudos: 
1) A partir do estudo deste capítulo, descreva por que a automação 
industrial	é	importante	nos	dias	de	hoje?	Quais	seriam	as	razões	
para	a	sua	utilização	nas	empresas	de	manufatura?
 ______________________________________________________
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Algumas	Considerações
O	 desenvolvimento	 de	 máquinas	 automáticas	 introduziu	 um	 elevado	 grau	
de	 fl	exibilidade	 nos	 atuais	 ambientes	 de	 produção,	 dada	 a	 sua	 fl	exibilidade	
de	 utilização	 em	 diferentes	 tarefas	 através	 de	 simples	 adaptações,	 como:	
mudança de ferramenta e reprogramação. Atualmente, os sistemas de produção 
automatizados	são	fundamentais	para	as	economias	modernas.
Exemplos de automação de sistemas de produção: linhas de produção 
industrial (transfer);	máquinas	de	montagem	mecanizadas;	sistemas	de	controle	
de produção industrial realimentados; máquinas-ferramenta dotadas de comandos 
numéricos; robôs de uso industrial.
Principais objetivos da automação industrial: promover melhorias na 
qualidade	 dos	 produtos;	 reduzir	 custos	 de	 produção;	 automatizar	 processos,	
tornando-os independentes.
 
No próximo capítulo você estudará o modelo de referência para as funções 
de controle, dando continuidade ao estudo da automação.
35
CONCEITOS DE AUTOMAÇÃO INDUSTRIALCapítulo 1
Referências	
ARC Advisory Group. Perspectiva mundial dos sistemas de automação para 
indústrias de processos. Disponível em: <www.arcweb.com>. Acesso em: 10 
mar. 2010.
ADAMOWSKI,	Julio	Cezar.	Uma	Abordagem	Voltada	à	Automação	Industrial.	
Revista Mecatrônica atual, n.1, out.-nov. 2001. 
BORGES, Francisco Carlos D’Emílio et al. Apostila telecurso 2000: automação 
industrial. Rio de Janeiro: Globo, 2000. 
CAPELLI, Alexandre. Automação industrial: controle do movimento e processos 
contínuos. 2. ed. São Paulo, SP: Érica, 2007. 
ESSER,	Jean	Carlos.	Controle	de	Nível	Automatizado	Através	da	Pressão	no	
Recalque em Elevatórias com Reservatório Superior. Disponível em: <http://www.
semasa.sp.gov.br/admin/biblioteca/docs/pdf/35Assemae013.pdf>. Acesso em: 10 
mar. 2010.
GROOVER, Mikell P. Automation, production systems, and computer-
integrated manufacturing. Publisher: Prentice-hall Of India Pvt Ltd., 2008.
GUTIERREZ, Regina Maria Vinhais. Complexo eletrônico: automação do controle 
industrial. BNDES Setorial, Rio de Janeiro, n. 28, p. 189-232, set. 2008.
 
HEMERLY, Elder Moreira. Controle por computador de sistemas dinâmicos. 
2. ed. São Paulo, SP: Edgard Blücher, 2000.
HOUAISS. Dicionário da Língua Portuguesa. Rio de Janeiro: Objetiva, 2001.
LUNA FILHO, Antonio Luis do Rêgo. Sistema especialista aplicado à 
automação industrial. Artigo apresentado no IFMA – Instituto Federal de 
Educação Ciência e Tecnologia, 2010.
MM Informática. Automação de Supermercado. Disponível em: <http://www.
mminformatica.com.br/supermercados.php>.	Acesso	em:	19	dez.	2010.	
PEREIRA, Walteno Martins. Apostila de Sistema de Computação Digital. 
Universidade do Estado de Minas Gerais, 2010.
ROSÁRIO, João Mauricio. Automação industrial. São Paulo: Baraúna, 2009.
36
Automação industrial
CAPÍTULO 2
Modelo	de	Referência	para	
as	Funções	de	Controle
A partir da concepção do saber fazer, neste capítulo você terá os seguintes 
objetivos de aprendizagem:
  Conhecer os sistemas de produção, modelos hierárquicos, funções de controle 
associadas	aos	níveis	hierárquicos	e	padronização	dos	sistemas	utilizados	no	
controle da manufatura. 
  Reconhecer as importantes fases do processo produtivo e seus controles, 
assim como os níveis hierárquicos, aspectos de integração das funções de 
controle e as arquiteturas. 
  Compreender os conceitos de modelo de referência para as funções de controle 
relacionadas aos níveis hierárquicos, os aspectos de integração das funções 
de controle, as arquiteturas abertas e o modelo hierárquico de referência.
38
Automação industrial
39
MODELO DE REFERÊNCIA PARA AS FUNÇÕES DE CONTROLECapítulo 2
ConteXtualiZação
No capítulo anterior, estudamos os conceitos de automação industrial, assim 
como compreendemos a evolução tecnológica e as mudanças que vêm ocorrendo 
no ambiente da produção. Além disso, iniciamos as discussões sobre a qualidade 
de	vida	em	um	ambiente	automatizado.
Nesse	 segundo	 capítulo,	 vamos	 refl	etir,	 de	 modo	 geral,	 sobre	 o	 sistema	
de produção. Entender as fases desse processo produtivo, além de estudar os 
conceitos de modelo de referência para as funções de controle relacionadas 
aos níveis hierárquicos, os aspectos de integração das funções de controle, as 
arquiteturas abertas e o modelo hierárquico de referência.
Iniciamos	nossas	refl	exões	a	partir	de	Groover	(2008),	que	defi	ne	a	atividade	
de controle como fundamental para a execução de qualquer trabalho. Nos 
Sistemas Integrados de Manufatura a automação ocupa uma posição da mais alta 
importância	e,	por	sua	vez,	o	controle	num	ambiente	automatizado	tem	um	papel	
principal. A seguir apresentamos o modelo hierárquico de referência. 
Modelo	HierárQuico	de	Referência	
As instalações de um sistema de produção são: fábrica, máquinas 
e ferramentas, equipamentos de movimentação de materiais, 
equipamentos de inspeção e sistemas informáticos que controlam as 
operações da manufatura. 
Vamos nos ocupar um pouco mais em descrever esses elementos 
a seguir. Veja:
 As instalações incluem o layout da fábrica, que se refere à 
forma	 como	 os	 equipamentos	 estão	 fi	sicamente	 organizados.	 Os	
equipamentos	 são	 geralmente	 organizados	 em	 grupos	 lógicos,	
modalidades dos equipamentos e trabalhadores que operam os 
sistemas de produção na fábrica. 
Os sistemas de produção podem ser células individuais de trabalho, 
constituídas por uma única máquina de produção e o trabalho atribuído a essa 
máquina. Entretanto, é mais comum pensarmos em sistemas de manufatura como 
grupos de máquinas e trabalhadores de, por exemplo, uma linha de produção. 
Os sistemas de produção entram em contato físico direto com as partes e/ou 
conjuntos que estão sendo feitos (GROOVER, 2008). 
As instalações 
de um sistema 
de produção são: 
fábrica, máquinas 
e ferramentas, 
equipamentos de 
movimentação 
de materiais, 
equipamentos 
de inspeção 
e sistemas 
informáticos que 
controlamas 
operações da 
manufatura. 
40
Automação industrial
Em	termos	de	participação	humana	nos	processos	realizados	pelos	sistemas	
de produção, três categorias básicas podem ser distinguidas, como você pode 
observar	 nas	 fi	guras	 9,	 10	 e	 11,	 sistemas	 de	 trabalho	 manual,	 	 sistemas	 de	
trabalhador-máquina	e	sistemas	automatizados,	respectivamente.
Figura 9 - Categorias de sistemas de manufaturas: sistema manual de trabalho
Fonte: Adaptado de Groover (2008, p. 05).
A partir do esquema apresentado, percebemos que o sistema manual de 
trabalho	é	composto	por	um	ou	mais	trabalhadores	realizando	uma	ou	mais	tarefas	
sem ajuda de ferramentas elétricas, consequentemente, tarefas manuais de 
movimentação de materiais são atividades comuns nesse sistema, no qual também 
percebemos	o	uso	de	ferramentas	manuais	para	realizar	tarefas	de	produção.	
Uma ferramenta manual é uma pequena ferramenta, operada 
manualmente pela força e habilidade do usuário humano, o que 
exige um posicionamento seguro. 
Como	exemplos	de	tarefas	relacionadas	à	produção	manual	e	à	utilização	de	
ferramentas manuais podem citar:
• Um mecânico usando uma lima para arredondar as bordas de uma peça 
retangular que acaba de ser usinada.
• Uma esteira de inspeção de qualidade usando um micrômetro para medir o 
diâmetro de um eixo.
• A manipulação do material de trabalho, usando carrinho para mover caixas 
em	um	armazém.
41
MODELO DE REFERÊNCIA PARA AS FUNÇÕES DE CONTROLECapítulo 2
• Uma equipe de trabalhadores da montagem, unindo uma peça de uma 
máquina,	utilizando	ferramentas	manuais.
Seguimos agora para o sistema trabalhador - máquina:
Figura 10 - Categorias de sistemas de manufaturas: sistema trabalhador-máquina
Fonte: Adaptado de Groover (2008, p. 05).
No sistema trabalhador–máquina, um trabalhador humano opera 
equipamentos acionados, como uma máquina-ferramenta ou máquina 
de	produção.	Este	é	um	dos	sistemas	de	produção	mais	utilizados	e	
inclui combinações de um ou mais trabalhadores e uma ou mais peças 
ou equipamentos. Os trabalhadores e as máquinas são combinados 
para tirar partido dos pontos fortes e atributos, que estão listados na 
tabela 1. 
Tabela 1 - Relação pontos fortes e atributos de humanos e máquinas 
Pontos fortes de seres humanos Pontos fortes de máquinas
• Estímulos e sentido inesperado.
• Desenvolvem novas soluções para problemas.
• Lidam com problemas abstratos.
• Adaptam-se à mudança.
• Generalizam a partir de observações.
• Aprendem com a experiência.
• Tomam decisões difíceis baseadas em dados 
incompletos.
• Executam tarefas repetitivas de forma 
consistente.
• Armazenam grandes quantidades de dados.
• Recuperam dados de memória confiável.
• Realizam várias tarefas simultaneamente.
• Aplicam as forças de alta potência.
• Realizam cálculos simples rapidamente. 
• Tomam decisões de rotina rapidamente.
Fonte: Groover (2008, p.8).
Exemplos de sistemas de trabalhador-máquina incluem o seguinte:
• Um torneiro operando um torno mecânico em uma sala de ferramentas para 
fabricar uma peça com design apropriado.
No sistema 
trabalhador–
máquina, um 
trabalhador 
humano opera 
equipamentos 
acionados, como 
uma máquina-
ferramenta ou 
máquina de 
produção. 
42
Automação industrial
• Um soldador, um aparelho de solda e um robô industrial trabalhando juntos 
em uma célula de trabalho.
• Um grupo de trabalhadores operando um laminador que converte placas de 
aço quente em chapas planas.
• Uma linha de montagem em que as unidades de trabalho são movidas 
por	 transportadores	 mecanizados	 e	 os	 trabalhadores	 nas	 estações	 usam	
ferramentas	para	realizar	suas	tarefas	de	montagem.
Depois de você ter conhecido as características dos sistemas de trabalho 
manual e sistemas de trabalhador-máquina, seguiremos agora para os sistemas 
automatizados.
Figura 11 - Categorias de sistemas de manufaturas: sistema automático
 
 
Fonte: Adaptado de Groover (2008, p. 5).
Um	 sistema	 automatizado	 é	 aquele	 em	 que	 um	 processo	
é executado por uma máquina sem a participação direta de um 
trabalhador humano. 
Na automação é implementado um programa de instruções 
combinado com um sistema de controle que executa as instruções. 
Todos	 os	 sistemas	 de	 automação	 devem	 ter	 o	 poder	 de	 conduzir	 o	
processo e o sistema de controle. 
Segundo Groover (2008), as automações da manufatura se distinguem em dois 
níveis	 de	 automação:	 semiautomáticos	 e	 totalmente	 automatizado.	 Vejamos:	 no	
primeiro nível de automação, uma máquina semiautomática executa uma parte do 
ciclo de trabalho sob alguma forma de controle e programa, a seguir, um trabalhador 
humano termina o restante do ciclo carregando e descarregando a máquina ou 
realizando	 alguma	 outra	 tarefa	 do	 ciclo.	 No	 segundo	 nível	 de	 automação,	 uma	
máquina	 totalmente	 automatizada	 se	 distingue	 pela	 capacidade	 de	 operar	 por	
longos períodos de tempo sem a atenção humana. Por longos períodos de tempo, 
Na automação 
é implementado 
um programa 
de instruções 
combinado com um 
sistema de controle 
que executa as 
instruções. 
43
MODELO DE REFERÊNCIA PARA AS FUNÇÕES DE CONTROLECapítulo 2
queremos	dizer	mais	do	que	um	ciclo	de	trabalho.	O	trabalhador	não	é	obrigado	a	
estar presente em cada ciclo. Um exemplo deste tipo de operação é encontrado em 
muitas plantas de injeção de peças plásticas ou alumínio. 
 
Em	certos	processos	totalmente	automatizados,	um	ou	mais	trabalhadores	são	
obrigados	a	estar	presentes	para	monitorar	continuamente	a	operação	e	certifi	car-
se	 de	 que	 o	 processo	 é	 executado	 de	 acordo	 com	 as	 especifi	cações	 previstas.	
Exemplos	desses	 tipos	de	processos	automatizados	 incluem	processos	químicos	
complexos,	 refi	narias	 de	 petróleo	 e	 usinas	 de	 energia	 nuclear.	Os	 trabalhadores	
não	participam	ativamente	no	processo,	exceto	para	 fazer	eventuais	ajustes	nas	
confi	gurações	do	equipamento,	para	realizar	a	manutenção	periódica	e	para	entrar	
em ação, se algo der errado. Groover (2008) descreve em três fases a estratégia da 
migração	da	automação	da	manufatura,	conforme	ilustra	a	fi	gura	12.
Figura 12 - Estratégia típica da migração da automação 
Fonte: Adaptado Groover (2008, p. 19).
A	partir	da	fi	gura	12,	podemos	começar	a	explorar	cada	uma	das	fases	da	
migração da automação da manufatura. Acompanhe as descrições a seguir:
44
Automação industrial
a) Fase 1: produção manual com um único trabalho independente. 
Produção	 manual,	 utilizando	 células	 individuais	 operando	
independentemente.	É	utilizada	para	introdução	de	um	novo	produto	a	
um custo baixo e rapidamente iniciado.
b) Fase 2:	 produção	 automatizada,	 com	 movimentação	 manual	 de	
cargas entre estações. São produções com automações simples e 
operações independentes. Com o crescimento da demanda pelo 
produto	 e	 tornando-se	 claro	 que	 a	 automação	 pode	 ser	 justifi	cada,	
então,	as	estações	simples	são	automatizadas	para	se	reduzir	a	mão	de	
obra e aumentar a taxa de produção. As peças ainda se movimentam 
entre as estações de trabalho manualmente.
c) Fase 3:	 produção	 integrada	 e	 automatizada	 entre	 as	 estações.	
Produção	integrada	automatizada,	usando	um	sistema	automatizado	de	
multiestações,	com	operações	em	série	e	transferência	automatizada	
das peças entre estações. Quando a empresa estiver certa da 
produção em massa do produto e por vários anos, a integração da 
célula	 individual	 automatizada	 tem	 assegurada	 a	 futura	 redução	 de	
mão de obra e aumento de produtividade.
Atividade de Estudos: 
1) Apresente as principais vantagens da automação e controle na 
manufatura. 
 ____________________________________________________
 ____________________________________________________
 ____________________________________________________
 ____________________________________________________
 ____________________________________________________
 ____________________________________________________
 ____________________________________________________
 ____________________________________________________Para fechar esta seção, vejamos as vantagens em se adotar a estratégia de 
migração para a automação. Esse processo em empresas de manufatura bem 
administradas inclui:
• Permitir que um produto seja lançado ao menor tempo possível, pois as 
células baseadas em operações manuais são as mais simples de se projetar 
e implementar.
Produção manual, 
utilizando células 
individuais operando 
independentemente. 
São produções 
com automações 
simples e operações 
independentes.
Produção integrada 
automatizada, 
usando um sistema 
automatizado de 
multiestações, com 
operações em série 
e transferência 
automatizada 
das peças entre 
estações.
45
MODELO DE REFERÊNCIA PARA AS FUNÇÕES DE CONTROLECapítulo 2
• Permitir	 que	 a	 automação	 seja	 introduzida	 gradualmente	 (em	 fases	
planejadas). Com crescimento da demanda, mudanças de engenharia no 
produto podem ser feitas e o tempo permite que se ajustem os parâmetros no 
sistema	de	manufatura	automatizado.
• Evitar que haja um comprometimento com um alto nível de automação desde o 
início,	pois	sempre	existe	o	risco	de	que	a	demanda	do	produto	não	se	justifi	que.
Funções	de	Controle	Associadas	
aos	NÍVeis	HierárQuicos
A	 automação	 industrial	 exige	 a	 realização	 de	 muitas	 funções.	 A	 fi	gura	
13 representa a chamada pirâmide de automação, com os diferentes níveis 
hierárquicos de automação encontrados em uma planta industrial. 
Moraes e Castrucci (2007, p. 14) descrevem em cinco níveis a arquitetura da 
automação industrial. 
a) Nível 1: é o nível das máquinas, dispositivos e componentes (chão de fábrica). 
Exemplo: máquinas de embalagem, linha de montagem ou manufatura.
b) Nível 2: é o nível dos controladores digitais, dinâmicos, lógicos e de algum 
tipo de supervisão associada ao processo. Aqui se encontram concentradores 
de informações sobre o Nível 1 e as interfaces homem-máquina (IHM).
c) Nível 3: permite o controle do processo produtivo da planta. Normalmente é 
constituído por bancos de dados com informações dos índices de qualidade 
da produção, relatórios e estatísticas de processo, índices de produtividade, 
algoritmos	 de	 otimização	 da	 operação	 produtiva.	 Exemplo:	 avaliação	 e	
controle da qualidade em processo químico ou alimentício, supervisão de um 
laminador de tiras a frio (chapa de aço plano).
d) Nível 4: é o nível responsável pela programação e pelo planejamento da 
produção,	 realizando	 o	 controle	 e	 a	 logística	 dos	 suprimentos.	 Exemplo:	
Controle	 de	 suprimentos	 e	 estoques	 em	 função	 da	 sazonalidade	 e	 da	
distribuição	geográfi	ca.
e) Nível 5: é o nível responsável pela administração dos recursos da empresa, em 
que se encontram os softwares	para	gestão	de	vendas	e	gestão	fi	nanceiras.	É	
também	onde	se	realizam	a	decisão	e	o	gerenciamento	de	todo	o	sistema.
 
46
Automação industrial
Figura 13 - Pirâmide da automação
Fonte: Adaptado Moraes e Castrucci (2007).
Aspectos	de	Integração	das	
Funções	de	Controle
Groover	(2008)	defi	ne	CIM	(Computer Integrated Manufactering) 
como	o	termo	para	denominar	o	uso	generalizado	de	computadores	
para projetar produtos, planejar a produção, controlar as operações 
e	realizar	várias	funções	necessárias	aos	negócios	num	sistema	de	
manufatura.
No	sistema	de	controle	CIM	podemos	afi	rmar	que	há	a	integração	
do	projeto,	produção,	distribuição	e	 funções	fi	nanceiras	dentro	de	um	
sistema coerente, suportado por uma rede de sistemas computacionais 
formada basicamente por: computadores, banco de dados e 
controladores programáveis. 
CIM (Computer 
Integrated 
Manufactering) como o 
termo para denominar 
o uso generalizado de 
computadores para 
projetar produtos, 
planejar a produção, 
controlar as operações 
e realizar várias 
funções necessárias 
aos negócios 
num sistema de 
manufatura.
47
MODELO DE REFERÊNCIA PARA AS FUNÇÕES DE CONTROLECapítulo 2
Partindo	 das	 informações	 armazenadas	 nesses	 bancos	 de	 dados	 e	 os	
sistemas computacionais, um sistema CIM consegue manter um registro apurado 
dos dados e coordenar as atividades de manufatura.
A	CIM	abrange	o	uso	de	algumas	 tecnologias	que	produzem	ferramentas	
de subsídio às atividades do sistema de manufatura. Elas exercem suas funções 
desde as atividades de planejamento macro até a monitoração de uma máquina 
no chão de fábrica. Segundo Groover (2008), elas podem ser agrupadas 
conforme	a	fi	gura	14.	
Figura 14 - Sistema CIM
 
Fonte: Adaptado Groover (2008, p. 711).
Para conhecer mais sobre os sistemas integrados de produção visando à 
prototipagem	rápida,	apresentamos	as	defi	nições	e	utilidades	do	CAD	(Computer 
Aided Desing) e CAM (Computer Aided Manufacturing). Acompanhe!!!
De acordo com DEMEC (2010) da Universidade Federal de 
Minas Gerais (2010), o CAD (Computer Aided Desing - Projeto 
Assistido	por	Computador)	foi	empregado	pela	primeira	vez	no	início	
48
Automação industrial
da década 60 pelo pesquisador do Massachussetes Institute of 
technology	(M.I.T)	Ivan	Sutherland.	O	termo	CAD	pode	ser	defi	nido	
como	 o	 processo	 de	 projeto	 que	 se	 utiliza	 de	 técnicas	 gráfi	cas	
computadorizadas,	através	da	utilização	de	programas	(software) de 
apoio, auxiliando na resolução dos problemas associados ao projeto.
Por	 sua	 vez,	 a	 sigla	 CAM	 (Computer Aided Manufacturing 
- Fabricação Assistida por Computador) se refere a todo e 
qualquer processo de fabricação controlado por computador. Sua 
origem remonta ao desenvolvimento das máquinas controladas 
numericamente	(C.N.),	no	fi	nal	dos	anos	40	e	início	dos	50.	Quando	
essas máquinas começaram a ser controladas por computador, no 
fi	m	 dos	 anos	 50	 início	 dos	 60,	 surgiu	 o	 termo	 C.N.C.	 (Comando	
Numérico	 Computadorizado).	 Atualmente,	 a	 sigla	 (CNC)	 engloba	
diversos processos automáticos de fabricação, tais como: 
fresamento, torneamento, oxicorte, corte a laser, entre outros. 
A tecnologia CAD/CAM corresponde à integração das técnicas 
CAD	e	CAM	num	sistema	único	e	completo.	Isto	signifi	ca,	por	exemplo,	
que se pode projetar um componente qualquer na tela do computador 
e transmitir a informação por meio de interfaces de comunicação entre 
o computador e um sistema de fabricação, no qual um determinado 
componente	pode	ser	produzido	automaticamente	numa	máquina	CNC.
Transferência	 geométrica	 do	 CAD	 para	 o	 CAM.	 Finalizado	 o	
processo de modelamento do produto no sistema CAD, tem-se 
a transferência desta geometria para o sistema CAM, visando à 
geração de programas NC para a manufatura. Na transferência de 
dados	do	sistema	CAD	para	o	sistema	CAM,	alguns	sistemas	utilizam	
uma malha de triângulos gerada sobre a geometria original do CAD 
e a que aproxima da representação geométrica real através de um 
valor de tolerância (CAVALHEIRO, 1998). 
As	empresas	que	 fazem	uso	deste	método	em	seus	sistemas	
CAD/CAM	 encontraram	 nesta	 técnica	 uma	 maneira	 efi	ciente	 de	
se trabalhar. Esta metodologia permite uma comunicação simples 
e conveniente entre sistemas CAD e CAM, pois são apenas 
transferidas informações por coordenadas cartesianas, permitindo, 
assim, uma fácil comunicação entre sistemas de um mesmo 
fornecedor ou de fornecedores diferentes que, normalmente, são 
baseados em diferentes modeladores geométricos. Desta maneira, 
é	 introduzida	 uma	 tolerância	 no	 processo	 de	 manufatura.	 Quanto	
menor	 a	 tolerância	 para	 a	 triangularização,	melhor	 descrita	 será	 a	
geometria. Proporcionalmente, aumenta-se o tamanho dos arquivos 
49
MODELO DE REFERÊNCIA PARA AS FUNÇÕES DE CONTROLECapítulo 2
e	o	tempo	para	cálculo	de	programas	NC,	podendo	infl	uir	também	no	
processo	de	usinagem	na	fi	gura	abaixo.
Figura 15 - CAD/CAM: Sistema Integrado de Produção 
Fonte: Disponíveo em: <http://www.3dmodelagem.com/cad_cam_
sistemas_integrados_de_producao.htm>. Acesso em: 09 jan. 2011. 
Dando	 continuidade	 à	 série	 de	 tecnologias	 que	 produz	
ferramentas de auxílio às atividades do sistema de manufatura, 
seguimos, agora, descrevendo mais algumas.
O Computer Aided Engineering